植物源固鋅化合物及其製備方法和用途的製作方法

2023-10-23 11:31:42 2

專利名稱：植物源固鋅化合物及其製備方法和用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種植物源固鋅化合物及其製備方法和用途，屬於環境保護技術領域。
背景技術：
東南景天(S.alfredii Hance)，生長在中國南方的一個古老鉛/鋅礦區，由於其地上部具有能夠超積累20g/kg以上的鋅的特性，已被確定為一個我國原生的新的鋅超積累生態型植物[Yang XE，Long XX，Ni WZ, Fu CX. Sedum alfredii H :a new Zn hyperaccumulating plant first found in China.Chin.Sci.Bull.2002,47 (19) 1634-1637]；與模式植物鋅超積累遏藍菜相比，因為其在一個生長季節具有更大的生物量，為1800kg/hm2，而且一年可以收穫2-3次，因而更具有植物修復汙染土壤的潛力。穩定的金屬螯合劑可以在植物體內充當配位金屬離子的絡合物，對植物地上部金屬離子的吸收、運輸和積累非常重要。植物體內已有的低分子量有機螯合劑，如草酸、組氨酸、蘋果酸、檸檬酸、穀胱甘肽和菸草胺等，可以作為金屬配合物。首次發現一個特定的配體可能參與了鎳超積累植物中的轉運M到地上部，鎳超積累植物的葉片提取物中鎳的化學形態是與蘋果酸和檸檬酸的螯合物，在木質部滲液中組氨酸螯合物佔總鎳約40% [ Kramer U, Cotter-Howells JD, Charnock JM, Baker AJM, Smith JAC. Free histidine as a metal chelator in plants that accumulate nickel. Nature 1996,379 :635-638]。另一個發現是，中國江西耐鋁蕎麥品種，響應鋁脅迫時其根系迅速分泌草酸，葉細胞中鋁以無毒的鋁-草酸複合物存在，其中鋁草酸以1 3的比例形成鋁-草酸複合物[Ma JF, Zheng SJ, Matsumoto H，Hiradate S.Detoxifying aluminium with buckwheat. Nature. 1997. 390, 569-570]。鋅超積累植物遏藍菜中菸草胺並不是鋅的主要存儲配體，相反，可能參與了超積累植物中的鋅向地上部的轉運。蛋白質和其他生物分子，如金屬硫蛋白和植物螯合肽，可能作為金屬離子的配體。已有研究表明，鎘的富集導致鎘超積累植物S. alfredii H中穀胱甘肽的增加，而不是植物整合月太的增力口 [Sun Q, Ye ZH，Wang XR, Wong ΜΗ. Cadmium hyperaccumulation leads to an increase of glutathione rather than phytochelatins in the cadmium hyperaccumulator Sedum alfredii. Journal of Plant Physiology. 2007. 164 1489-1498]，而且超積累植物S. alfredii H中植物螯合肽的合成與非超積累S. alfredii H 中起著類似的作用。專利O01010298902.X，利用超積累植物持續提取農田土壤鋅的方法) 中的公開方法是在每千克鋅汙染土壤中施入50 SOOmg可溶性磷肥，並配施0. 2g氮和 0. 2g鉀作為基肥；將東南景天帶腋芽莖段先用營養液預培養3-4周，將株高6-8cm，根系生長旺盛的東南景天幼苗移栽到經上述處理的鋅汙染土壤中，按傳統農耕法管理生長，每四個月收割東南景天地上部，收割時地上部留莖2-3cm高。定期重複收割東南景天地上部，能持續降低土壤中的鋅濃度。說明鋅超積累植物東南景天可以用於鋅汙染土壤的持續植物修復。然而，目前還沒有關於報導鋅超積累植物S. alfredii H中特定的植物源固鋅化合物的製備方法和用途。開發特定的植物源固鋅化合物及其製備方法和用途，有利於發展鋅超積累植物東南景天對汙染土壤中鋅的植物提取的環境保護技術。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種植物源固鋅化合物及其製備方法，用於提高鋅超積累東南景天對鋅的植物提取的能力。為了解決上述技術問題，本發明提供一種植物源固鋅化合物，其為從東南景天 (為鋅超積累植物，即鋅超積累東南景天)的莖葉中提取的化合物，淺黃色粉末，空氣中極易吸潮成棕色粉末，易溶於水；紅外光譜(KBr壓片):3355cm"1處為-OH的特徵峰；2929cm"1處為-CH2的特徵峰；1515CHT1和749CHT1處為苯環特徵峰，830^^1處為對位取代苯環的特徵峰；138 !^1處為-NO2的特徵峰1075(3!^1處為C-O(H)的特徵峰JeigcnT1處為樣品中吸附的水的特徵峰。核磁共振氫譜1H NMR(500MHz, DMS0_d6) δ 10. 941 (s, 1H)，7. 576 (d, J = 8Hz, 1H)，7· 357 (d，J = 8Hz, 1H)，7. 225 (s，1H)，7. 076 (t，J = 7. 5Hz, 1H)，6. 987 (t，J = 7. 5Hz, 1H), 3. 517(m，3H)，2. 985(m，4H)，2. 380 (s，1H)，1. 246 (s，1H)，1. 083 (d，J = 7. 5Hz, 1H)， 0. 863 (m, 3H).核磁共振碳譜 13C NMR(125MHz，DMS0_d6) δ 136. 790,127. 875,124. 558, 121. 368，118. 819，118. 745，111. 773,63. 397,60. 647,56. 472,55. 340,55. 125,53. 913， 53. 252，29. 432，27. 533，25. 083，18. 994。本發明還同時提供了上述植物源固鋅化合物的製備方法，依次包括以下步驟1)、將東南景天(鋅超積累東南景天)的莖葉(亦稱地上部)，採用體積濃度為 35 45%的乙醇溶液浸提、熱回流、或者超聲提取；所得的提取液經真空濃縮後得到粗提取物；2)、將粗提取物用水溶解後，按1 1的體積比加入石油醚萃取，棄石油醚層以除去非極性和低極性雜質，得到深紅色水溶液；3)、將深紅色水溶液上樣於裝有弱極性AB-8型大孔樹脂的層析柱，充分吸附後， 依次用水以及10%、20(%、30(%、40(%體積濃度的乙醇溶液以1.5BV/h梯度進行洗脫分離 (BV指樹脂床體積)；收集30%體積濃度的乙醇溶液對應的洗脫液；將所述30%體積濃度的乙醇溶液對應的洗脫液先減壓濃縮揮去乙醇，再冷凍乾燥，得黃褐色粉末狀的植物源固鋅化合物的粗提物。作為本發明的植物源固鋅化合物的製備方法的改進將黃褐色粉末狀的植物源固鋅化合物的粗提物用色譜甲醇溶解，過0. 22 μ m濾膜後，用製備型高效液相色譜純化，流動相為甲醇/水=30 70 (0 30min) 40 60 (30 75min)，收集到純度為99. 0%的組分，真空冷凍乾燥後，得到淺黃色粉末狀的植物源固鋅化合物(純度99. 0% )。作為本發明的植物源固鋅化合物的製備方法的進一步改進位備型液相色譜條件為 WATERS 600P-HPLC,色譜柱規格 XTerra, RPC18 250X 25mm,粒徑 10 μ m,柱溫 25 °C， 流速8ml/min，進樣量1.5ml，波長278nm，流動相為甲醇水=30 70 (0 30min) 40 60(30 75min)，時間 75min，保留時間 75min，柱壓力 10 15mbar。本發明還同時提供了上述植物源固鋅化合物的用途，其特徵在於用於促進東南景天(鋅超積累東南景天)的莖葉中鋅的積累。在本發明中，東南景天選用鋅超積累東南景天，在其莖葉中含有0.788% 0. 956% (質量比)的植物源固鋅化合物，該植物源固鋅化合物為該植物體內的主要代謝產物之一。在本發明的步驟1)中，每IKG的東南景天莖葉(乾重)配用10 30L的乙醇溶液(體積濃度為35 45% )。本發明的顯著優點和效果如下a)本發明以植物修復鋅汙染的鋅超積累植物一東南景天為原料，鋅超積累的東南景天已經被國內很多單位(浙江慈谿、廣東等地)採用，建立了汙染土壤的植物修復基地。國外已經開始溫室氣體CO2固持降低的市場交易。碳固持補助在歐共體、美國、紐西蘭、 澳大利亞等已實施。(X)2固持補助是指固持1噸(X)2由政府所提供的補助，如美國固定1噸 CO2補助10-40美元。有些國家對生物質能源植物(X)2固持補助價格更高一些，如義大利用每100公斤生物能源原料補助22歐元。按每100公斤生物能源原料補助30美元計，預計每公頃汙染土壤可生產東南景天植物生物量5. 4噸/年(乾重)，此項每公頃汙染土壤每年從溫室氣體(X)2固持補助費中收益5. 4X IOOOkgX$30/100kg = 1620美元。b)本發明具有工藝簡單、安全、成本低、汙染小的特點。採用本發明從鋅超積累東南景天中提取的一種固鋅化合物，是一種植物源固鋅化合物，可以用作鋅超積累東南景天葉面噴施的固鋅劑。本發明充分開發利用了鋅超積累東南景天中的植物源固鋅化合物，用於促進鋅超積累東南景天對鋅的植物提取的能力。c)採用35 45%的乙醇溶劑浸泡和超聲波處理的方式進行提取，提高了植物源固鋅化合物的含量，減少了雜質的含量。所用到的純化精製方法是非極性大孔樹脂和製備型液相色譜兩步法，保證了植物源固鋅化合物的高純度，純度為99. 9%。本發明的植物源固鋅化合物實際使用時，可配製成濃度為5 20g/L的溶液，然後塗抹在東南景天的葉面上(單面塗抹和雙面塗抹均可，葉面溼潤即可)。


下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細說明。
圖1為基於鋅超積累東南景天的植物源固鋅化合物的製備方法的流程圖。圖2為實施例2中超積累東南景天40%乙醇提取液㈧、實施例2中AB_8大孔樹脂層析-30%乙醇洗脫液(B)、實施例3中製備型高效液相色譜純化後流出液(C)的液相色譜圖；保留時間9. 5min處的化合物，是鋅超積累東南景天莖葉中的一種固鋅化合物。圖3為實施例3中製備型高效液相色譜純化後的固鋅化合物的紅外光譜。圖4為實施例3中製備型高效液相色譜純化後的固鋅化合物的核磁共振氫譜(A) 和碳譜⑶。
具體實施例方式以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。實施例1 一種植物源固鋅化合物的製備方法採集成熟期的鋅超積累植物一東南景天的莖葉(亦稱地上部)，洗淨後，65°C烘乾(含水率彡0.5%，重量比)，磨樣機研磨成乾粉末，過100目篩。取500g鋅超積累東南景天地上部乾粉，置於15L的容器中，加入15倍體積的40%乙醇-水(V/V)溶液7. 5L，充分攪勻後，進行溶劑浸提(磁力攪拌3天，常溫)，得到的浸提液過濾。將過濾所得的殘渣重複上述過程共3次(即以殘渣替代乾粉末，重複上述浸提)。合併4次浸提所得的提取液， 通過布氏漏鬥抽濾。得到的抽濾液於30°C經雙泵抽氣減壓，濃縮，得到69. 82g的粗浸膏，用超純水溶解，定容至250mL後，配製成濃度為0. 28g幹樣/ml的溶液。在層析柱(直徑3cm)中裝好已洗淨的AB_8型大孔樹脂，靜置後柱高31cm，體積 219ml。在其上端加入50ml濃度為0.28g幹樣/ml的溶液，用滴管慢慢從上部沿管壁均勻加入。分別用超純水、10 %、20 %、30 %、40 %的乙醇-水溶液各219ml從樹脂上端慢慢加入，進行梯度洗脫，流速約每秒鐘1滴，收集20%、30%乙醇洗脫液，每1/;3BV的洗脫液收集 1管，平均每梯度接3管，每管73ml。保持液面高度穩定在高於樹脂床IOcm的位置。每管取anl，過0. 22 μ m濾膜過濾，用HPLC檢測洗脫液中的成分(Agilent 1200 =EclipseXDB-C18 柱，4. 6讓X 250讓，粒徑5 μ m，溫度25°C ；流速lml/min ；進樣量10 μ 1 ；波長278nm ；甲醇/ 水=15/85的體積比；流出時間20min ；壓力0 3mbar)。表1超積累東南景天乾粉浸提液大孔樹脂分離時用20%乙醇洗脫後的HPLC分析
結果
權利要求
1.植物源固鋅化合物，其特徵在於為從東南景天的莖葉中提取的化合物，淺黃色粉末，空氣中極易吸潮成棕色粉末，易溶於水；紅外光譜(KBr壓片):3355cm-1處為-OH的特徵峰；2929cm-1處為-CH2的特徵峰； 1515cm"1和749CHT1處為苯環特徵峰，830CHT1處為對位取代苯環的特徵峰；138 !^1處為-NO2的特徵峰1075(3!^1處為C-O(H)的特徵峰JeigcnT1處為樣品中吸附的水的特徵峰；核磁共振氫譜 1H NMR (500MHz, DMS0_d6) δ 10. 941 (s，1Η)，7. 576 (d，J = 8Ηζ，1Η)， 7. 357 (d, J = 8Hz，1H)，7· 225(s，1H)，7· 076(t，J = 7. 5Hz, 1H) ,6. 987 (t, J = 7. 5Hz, 1H), 3. 517 (m, 3H), 2. 985 (m, 4H), 2. 380 (s, 1H), 1. 246 (s, 1H), 1. 083 (d, J = 7. 5Hz，lH)， 0. 863 (m, 3H).核磁共振碳譜 13C NMR(125MHz，DMS0_d6) δ 136. 790,127. 875,124. 558, 121. 368，118. 819，118. 745，111. 773,63. 397,60. 647,56. 472,55. 340,55. 125,53. 913， 53. 252，29. 432，27. 533，25. 083，18. 994。
2.如權利要求1所述的植物源固鋅化合物的製備方法，其特徵在於依次包括以下步驟1)、將東南景天的莖葉，採用體積濃度為35 45%的乙醇溶液浸提、熱回流、或者超聲提取；所得的提取液經真空濃縮後得到粗提取物；2)、將粗提取物用水溶解後，按1 1的體積比加入石油醚萃取，棄石油醚層以除去非極性和低極性雜質，得到深紅色水溶液；3)、將深紅色水溶液上樣於裝有弱極性AB-8型大孔樹脂的層析柱，充分吸附後，依次用水以及lO^JO^JO^dO^體積濃度的乙醇溶液以1. 5BV/h梯度進行洗脫分離；收集 30%體積濃度的乙醇溶液對應的洗脫液；將所述30%體積濃度的乙醇溶液對應的洗脫液先減壓濃縮揮去乙醇，再冷凍乾燥，得黃褐色粉末狀的植物源固鋅化合物的粗提物。
3.根據權利要求2所述的植物源固鋅化合物的製備方法，其特徵在於將黃褐色粉末狀的植物源固鋅化合物的粗提物用色譜甲醇溶解，過0. 22 μ m濾膜後，用製備型高效液相色譜純化，流動相為甲醇/水=30 70 (O 30min) 40 60 (30 75min)，收集到純度為99. 0%的組分，真空冷凍乾燥後，得到淺黃色粉末狀的植物源固鋅化合物。
4.根據權利要求3所述的植物源固鋅化合物的製備方法，其特徵在於所述製備型液相色譜條件為WATERS 600P-HPLC,色譜柱規格XiTerra, RPC18 250 X 25mm,粒徑10 μ m,柱溫 25°C，流速8ml/min，進樣量1. 5ml，波長278nm，流動相為甲醇水=30 70(0 30min) 40 60(30 75min)，時間 75min，保留時間 75min，柱壓力 10 15mbar。
5.如權利要求1所述的植物源固鋅化合物的用途，其特徵在於用於促進東南景天的莖葉中鋅的積累。
全文摘要
本發明公開了一種植物源固鋅化合物為從東南景天的莖葉中提取的化合物，淺黃色粉末，空氣中極易吸潮成棕色粉末，易溶於水；紅外光譜(KBr壓片)3355cm-1處為-OH的特徵峰；2929cm-1處為-CH2的特徵峰；1515cm-1和749cm-1處為苯環特徵峰，830cm-1處為對位取代苯環的特徵峰；1384cm-1處為-NO2的特徵峰；1075cm-1處為C-O(H)的特徵峰；1619cm-1處為樣品中吸附的水的特徵峰。本發明還同時提供了上述植物源固鋅化合物的製備方法。該植物源固鋅化合物的用途為用於促進東南景天的莖葉中鋅的積累。
文檔編號B09C1/00GK102408455SQ20111022058
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月3日 優先權日2011年8月3日
發明者張夢希, 彭紅雲, 楊肖娥, 邢嚴 申請人:浙江大學