植物源抗真菌新策略:绿色提取Acalypha marginata的植物化学分析与抗真菌功效研究
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时间:2025年10月04日
来源:Journal of Agriculture and Food Research 6.2
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本研究针对合成杀菌剂带来的环境与健康风险,探索了Acalypha marginata叶提取物作为环保型抗真菌替代品的潜力。通过优化提取工艺(UASE法结合80%甲醇),获得高活性提取物,其总酚含量达493.5 mg GAE/g,总花青素为15.27 mg CGE/g,抗氧化活性IC50为6.680 μg/mL,对Alternaria alternata和Sclerotinia sclerotiorum菌丝生长抑制率达100%。LC-ESI-MS/MS鉴定出38种酚类化合物,其中芦丁为主要成分,并证实其显著抗真菌活性。该研究为开发绿色杀菌剂和天然抗氧化剂提供了重要依据。
随着农业集约化发展,合成杀菌剂广泛用于防治植物真菌病害,但其过度使用导致病原菌耐药性增强、环境污染以及潜在的人类健康风险日益凸显。真菌病害不仅造成作物严重减产,还通过产生真菌毒素污染粮食,威胁食品安全。全球每年因真菌感染导致的作物损失高达70-80%,已知有超过19000种真菌可引起植物病害。此外,真菌分泌的霉菌毒素如黄曲霉毒素、伏马菌素等,具有致癌、致肝肾功能损害等毒性,进一步加剧了粮食安全和公共卫生挑战。因此,开发高效、安全、可持续的天然抗真菌替代品成为当前农业和食品领域的研究热点。
在这一背景下,植物源活性成分因其绿色、可降解、不易产生耐药性等优势受到广泛关注。Acalypha marginata作为大戟科植物,在民间传统医学中已有应用历史,但其系统性的植物化学组成和抗真菌潜力尚未被充分挖掘。本研究旨在通过优化提取工艺,分析其活性成分,并评价其抗氧化和抗真菌效果,为开发新型绿色抗真菌制剂提供科学依据。该研究发表于《Journal of Agriculture and Food Research》,为可持续农业和食品保鲜提供了新思路。
研究人员采用超声波辅助提取(UASE)、热辅助提取及常规浸提法,结合不同溶剂系统(蒸馏水,50%、80%和100%的丙酮、乙醇和甲醇),系统评估了A. marginata叶片的提取效率、总酚含量(TPC)、总花青素含量(TAC)及抗氧化和抗真菌活性。通过LC-ESI-MS/MS技术对提取物中的酚类化合物进行定性和定量分析,并利用主成分分析(PCA)探究提取方法、溶剂选择与生物活性之间的相关性。抗真菌实验采用食物中毒法,测试提取物对Fusarium proliferatum、Alternaria alternata和Sclerotinia sclerotiorum三种植物病原真菌的菌丝生长抑制效果。
研究结果表明,80%甲醇溶液结合超声波辅助提取1小时是最优方法,提取率高达23.09%,总花青素含量为15.27 mg CGE/g,总酚含量为493.5 mg GAE/g。该提取物表现出显著的抗氧化能力,IC50值为6.680 μg/mL,比L-抗坏血酸活性高3.5倍。同时,该提取物对Alternaria alternata和Sclerotinia sclerotiorum的菌丝生长抑制率达到100%,对Fusarium proliferatum也有不同程度的抑制。LC-ESI-MS/MS分析共鉴定出38种酚类化合物,其中芦丁是80%甲醇提取物中的主要成分,并被证实具有显著抗真菌活性。主成分分析进一步证实了提取方法、溶剂选择与酚类含量、抗氧化及抗真菌活性之间的正相关关系。
通过不同提取方法和溶剂的比较,发现超声波辅助提取1小时在提取效率和生物活性方面均优于传统浸提法和热辅助提取。80%甲醇溶液在提取总酚和总花青素方面表现最佳,其活性显著高于纯溶剂及其他浓度溶剂组合。抗氧化实验显示,80%甲醇提取物的DPPH自由基清除活性最强,IC50值最低(5.570 μg/mL),优于阳性对照L-抗坏血酸(23.15 μg/mL)。抗真菌实验表明,该提取物在低浓度(6.25 mg/mL)下即可完全抑制Alternaria alternata和Sclerotinia sclerotiorum的生长,对Fusarium proliferatum的抑制率也达到66.96%。显微镜观察发现,处理后的真菌菌丝出现形态异常、内容物泄漏和孢子产生抑制等现象,进一步证实了提取物的抗真菌机制与细胞膜破坏和氧化应激相关。
本研究首次系统报道了A. marginata叶片的植物化学组成及其抗真菌和抗氧化特性,明确了80%甲醇超声波提取物作为一种高效、环保的抗真菌剂的潜力。该研究不仅为开发新型植物源杀菌剂提供了理论基础,也为天然抗氧化剂在食品和健康领域的应用开辟了新途径。未来研究需进一步开展体内实验和田间试验,以验证其实际应用效果和稳定性。
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