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苦草(Vallisneria natans)属于水鳖科,苦草属,是一种典型的沉水植物。目前苦草的研究多限于治理湖泊富营养化,净化水质,而对其资源化研究还很少。对苦草的利用基本限于作为湖泊鱼类的饵料,其利用率较低,又易导致湖泊二次污染,产生的经济效益很小。因此对沉水植物苦草进行资源化研究,可对在湖泊生态恢复后苦草种群的有效利用开辟一个更加有前景的新途径。
本研究通过分析苦草中的一般营养成分(蛋白质、脂肪、多糖等)以及氨基酸和微量元素含量,了解苦草的营养价值。采用碱提酸沉法从苦草中提取粗蛋白,通过单因子试验(NaOH溶液浓度、固—液比、提取温度、提取时间)和L9(34)正交试验,对影响粗蛋白的提取工艺进行研究,并对提取工艺条件进行了优化,优选出苦草粗蛋白提取的最佳工艺。对苦草中化学成分进行研究,通过使用乙酸乙酯溶剂对苦草全草进行超声连续提取,利用硅胶柱层析和薄层层析技术对苦草化学成分进行分离和纯化,经过MS,IR,NMR等光谱分析法鉴定化合物的结构。
研究得到的结论:
(1)苦草中蛋白质含量为218.4g·kg-1,脂肪含量为51.4g·kg-1,多糖含量为37.6g·kg-1,灰分含量为265.7g·kg-1;氨基酸总量为147.6g·kg-1(色氨酸未测),必需氨基酸为55.0g·kg-1;含有钾、钙、铜、铁、锌、锰、钠、铝、钡等多种微量元素,其中钾、钙、铁、钠含量高达60.5g·kg-1、10.9g·kg-1、16.3g·kg-1、12.7g·kg-1。可见苦草是一种优质的营养资源,具有很高的开发价值。
(2)苦草粗蛋白的最佳提取工艺条件为NaOH溶液浓度0.12mol/L,固—液比1:60,温度70°C,时间80min,此条件下粗蛋白的提取率为67.62%;同时调节不同pH沉淀苦草中粗蛋白时,pH控制在1.00-1.50之间可以获得最大的沉淀量。结果表明,优选的苦草粗蛋白提取工艺效果较好,且稳定可行。
(3)采用柱层析等分离手段分析苦草的化学成分,并通过波谱技术进行结构鉴定得到10个化合物,分别为:6,10,14-三甲基-2-十五酮(1)、棕榈酸(2)、棕榈酸乙酯(3)、9,12-十八二烯酸(4)、十六酸-2-羟基-1,3-甘油酯(5)、4,22-二烯-3 β-豆甾酮(6)、麦角甾-3-甲基—8(14)醇(7)、5,6,7,7a—四氢—4,4,7a—三甲基-2(4H)—香豆酮(8)、硬脂酸(9)、5 α,豆甾烷-3,6-二酮(10)。以上化合物均首次从苦草中分离得到。
利用GC—MS对苦草分离所得的蜡状组分进行分析,确定该混合物主要为脂肪酸,其脂肪酸具体为:十四酸、十五酸、棕榈酸、亚油酸、硬脂酸,并得到各成分的相对含量为十四酸2.43%,十五酸2.66%,棕榈酸75.14%,亚油酸9.72%,硬脂酸5.21%。
综合文献资料,对从苦草中分离得到的化合物进行了生物活性分析。研究发现:从苦草中得到的化合物大多具有生物活性或潜在生物活性。
以上研究成果为沉水植物苦草的资源化利用提供了科学依据,为其可持续开发提供了新途径与方法技术。