紅樹植物多酚的生物地球化學意義及抗氧化性研究.pdf

1、植物多酚由于其特殊多樣的生物化學活性,逐漸成為化學生態(tài)學、生物地球化學、藥理學和食品化學等交叉學科的研究熱點。紅樹植物多酚具有多樣性含量分布和結構組成是紅樹林與環(huán)境長期協同進化的結果。有關紅樹植物多酚生物地球化學及結構.活性的研究在國際上處于起步階段。本研究聯合多種分析技術,包括13C-NMR、MALDI-TOF質譜、正相/反相HPLC-ESI-MS,凝膠色譜柱法,化學降解法,比色法等,研究了植物多酚在紅樹林濕地生態(tài)系統的生物地球化學循

2、環(huán)及結構與抗氧化活性關系,為揭示紅樹植物的營養(yǎng)保存機制奠定理論基礎,對紅樹林生態(tài)系統管理及林產化學領域開發(fā)植物多酚具有重要的指導意義。本研究主要結果如下:
　　 (1)系統地研究了22種紅樹植物葉片衰老過程中植物多酚成分類型和含量動態(tài)及其營養(yǎng)元素N和P的內吸收效應。以紅樹科植物為代表的12種紅樹植物的多酚主要為縮合單寧類型;以海?？茷榇淼?種紅樹植物的多酚主要為水解單寧類型;馬鞭草科白骨壤、大戟科海漆和楝科木果楝的多酚為小分子

3、多酚類型。葉片衰老過程紅樹植物多酚仍維持在較高的水平:以縮合單寧類型為主的植物總體呈升高趨勢,而以水解單寧和小分子多酚為主的植物則略有下降趨勢。紅樹植物葉片N和P在衰老過程發(fā)生不同程度的內吸收。多數紅樹植物成熟葉N:P＜16,在綜述國內相關以N:P比作為表征營養(yǎng)限制指標的基礎上,推測得到我國紅樹林不同程度地存在N限制。
　　 (2)秋茄作為我國特有的廣布種之一,富含縮合單寧。本文首次綜合利用比色法、正相/反相HPI-C-ESI-

4、MS和MALDI-TOF質譜技術,研究了縮合單寧在秋茄葉片凋落物分解過程含量、結構動態(tài)等的轉化途徑及其生態(tài)功能。隨著凋落物分解,總酚(TP)、可溶縮合單寧(ECT)和總縮合單寧(TCT)迅速下降,而結合縮合單寧(BCT),包括蛋白質結合(PBCT)和纖維素結合(FBCT)縮合單寧,則呈不斷增加。縮合單寧聚合度經歷了先升高后下降的過程。淋溶作用導致分解前期聚合度升高,而進一步的理化和生物因素降解作用使聚合度下降。淋溶、降解和固定作用是縮合

5、單寧的三個重要轉化途徑。在紅樹植物秋茄葉片凋落物分解過程中,高縮合單寧含量結合高聚合度、高羥基化水平和低的糖苷化水平在N固定作用、腐殖化作用和降低分解速率中發(fā)揮重要作用,為生長在貧營養(yǎng)生境下的紅樹植物提供一個重要的營養(yǎng)保存機制。
　　 (3)利用凋落袋法研究了紅樹植物白骨壤葉片凋落物分解過程植物多酚、營養(yǎng)元素(N和P)及熱值的動態(tài)。證明了“低單寧”紅樹植物白骨壤葉片凋落物僅含有小分子多酚類型的植物多酚,而不含大分子多酚的水解和縮

6、合單寧。白骨壤葉片凋落物在分解過程中,小分子多酚在分解14天內急劇下降(殘留率約10％);N含量顯示出先升高后穩(wěn)定,而P則先下降后穩(wěn)定;干重熱值(GCV)和去灰分熱值(AFCV)顯示出與N含量相似的變化趨勢。白骨壤凋落物的高N水平和低多酚水平(且不含縮合單寧)有利于分解過程微生物的繁殖,提高分解速率(半分解期t50=19天)。作為N限制的紅樹林生態(tài)系統,白骨壤通過凋落物分解過程對所缺乏的營養(yǎng)元素N的富集和長期凋落碎屑積累提高生態(tài)系統N庫

7、水平,為其提供一個潛在的營養(yǎng)保存機制。
　　 (4)首次利用凋落袋法研究了水解和縮合單寧在外來紅樹植物無瓣海桑葉片凋落物分解過程的動態(tài)。酸水解和硫醇降解法結合反相HPLC-ESI-MS獲得無瓣海桑葉片凋落物(分解0天)植物多酚中水解單寧與縮合單寧比例約為86:14。在分解前14天,水解單寧(鞣花單寧)含量與聚合度(分子量)急劇下降;TP、ECT和TCT僅殘留約20％,而BCT含量迅速升高,殘留率升高1倍左右。水解單寧的分解為微生

8、物活動提供了碳源,進而促進了凋落物的分解速率(半分解期t50=12天)和微生物同化效率。ECT結合含N物質而轉化為BCT,參與腐殖化和N固定作用。在葉片凋落物原地分解的基礎上,高的水解單寧含量促進了凋落物分解,提高凋落物和立地土壤N水平,為外來紅樹植物無瓣海?？焖偕L提供了一個重要的營養(yǎng)機制。
　　 (5)結構單元組成是影響植物多酚抗氧化活性的重要結構因素之一。利用五種不同植物多酚作為五種不同結構單元的植物多酚模型:水解單寧(H

9、T,純化自無瓣海桑葉片,桔酸/鞣花酸主要結構單元),原天竺葵定(PP,純化自榕樹葉片,表/阿福豆素主要結構單元)、原花青定(PC,純化自秋茄葉片,表/兒茶素主要結構單元)、原翠雀定(PD,純化自桐花樹葉片,表/桔兒茶素主要結構單元)和原翠雀定桔酸酯(PDG,純化白楊梅葉片,表/桔兒茶素桔酸酯主要結構單元),研究了植物多酚結構單元對抗氧化活性的影響。研究結果顯示:HT比其余四種縮合單寧具有更強的抗氧化活性,而縮合單寧的抗氧化活性順序為:P

10、DG＞PD＞PC＞PP。
　　 (6)聚合度是縮合單寧最重要的結構特征之一。利用Sephadex LH-20凝膠色譜柱分級分段純化方法,成功獲得不同平均聚合度(mDP)的B型連接(1.43±0.04～31.77±1.15)和A型連接(1.31±0.02～32.76±1.94)縮合單寧。SephadexLH-20凝膠色譜柱法是較為理想的縮合單寧分級純化方法。結合抗氧化活性分析,得到B型連接和A型連接縮合單寧在聚合度與抗氧化活性關系