（化学工程专业论文）氨基酸的金属螯合物及两种中药的生理活性研究.pdf

硕士学位论文 摘要 螯合物含有大量的成一定规则的、整齐的金属离子，这些规则的结构使它们具有一 些特殊的形状和体积。 生物农药是由生物发酵后经特殊工艺处理制作而成的，是对特定的害虫具有特效的 安全性极高的农药。在农业生产中，应用生物农药取代化学农药己逐渐成为一种趋势。 采用p h 电位滴定法测定了金属离子与赖氨酸螯合物在离子强度为o 1m o l l 、2 5 时形体系p h 的变化，用半整数作图法得出配合物锌离子与赖氨酸、铜离子与赖氨酸、 钙离子与赖氨酸的稳定常数分别为：z n 2 + ( 1 9 k l = 1 0 4 ，l g k 2 = 8 8 ，l g k 3 = 2 1 ) 、 c 一+ ( 1 9 k l = 1 0 6 ，l g k 2 = 8 5 ，l g k 3 = 2 1 ) 、c 一( 1 9 k l = 1 0 8 ，l g k u = 8 1 ，l g k 3 = 1 6 ) 。 通过运用g a u s s i a n 0 3 量子化学程序包中考虑了电子相关性的密度泛函理论( d f t ) 的 b 3 l y p 方法，在6 3 1 1 + g ( 3 d f ) 水平上对赖氨酸和谷氨酸的金属螯合物的几何构型进行 了优化，同时计算得到了热分解反应的标准热力学量变，从理论上进一步证明了配合物 的稳定性。 以c u s o a 5 h 2 0 和谷氨酸为原料，合成了一种配位聚合物单晶体，并对其进行了红 外光谱表征、元素分析、t g 分析和x 射线单晶衍射。x 射线单晶衍射分析结果表明， 标题化合物属单斜晶系，p 2 l n 空间群，晶胞参数为：a = 7 2 2 8n m ( 1 0 ) ，b = 1 0 2 9 7 9n m ( 2 ) ， c = 1 1 0 4 3 9n m ( 2 ) ，a = 1 3 = y = 9 0 0 ，v = 8 2 1 4 4n m 3 ( 2 1 ，z = 4 ，d c = 1 6 5 5g c m ，“- - - 2 6 2 4m m 一， f ( 0 0 0 ) = 4 0 4 0 0 ，r i = 0 0 18 1 ，w r 2 = 0 0 4 5 2 。中心c u 原子配位数为6 ，由于氢键作用，形 成三维网状超分子配位聚合物。 从三价铁离子还原法、清除d p p h 自由基、清除羟基自由基等方面，研究黄花补血 草石油醚和乙醇提取物的抗氧化性。结果表明，黄花补血草的提取物是一种具有全面抗 氧化功效的活性物质。 以万寿菊根和杆为原料，采用7 0 的工业乙醇为溶剂提取万寿菊根和杆的活性成 分，并用其提取物配制农药水剂( 9 ) 和可湿性粉剂( 4 0 ) 两种农药剂型，用其水剂 和可湿性粉剂对番茄灰霉病菌、黄瓜黑星病菌的菌落生长进行了室内毒力测定，结果发 现，万寿菊根粉剂和杆粉剂对黄瓜黑星病菌菌落生长有较好的抑制效果，其抑制率分别 为7 4 7 和6 5 4 。万寿菊根水剂和杆水剂对供试病菌菌落生长的抑制效果不明显甚至 有促进生长的作用。 关键词：生物农药；生物活性；晶体结构；金属配合物；量子化学计算；抗氧化活性 硕士学位论文 a b s t r a c t t h ec o m p o u n d sh a v em a s sm e t a li o n sw h i c ha r ea r r a n g e m e n tw i t hc e r t a i ng e o m e t r i c c o n f i g u r a t i o ni no r d e r ，s u c ht i d i n e s ss t r u c t u r em a k ei t sc a v i t yh a sap a r t i c u l a rs h a p ea n dv o l h 1 t i e a f t e rb i o l o g i c a lf e r m e n t a t i o n ，b i o l o g i c a lp e s t i c i d ei sm a d eb yt h es p e c i at e c h n o l o g y p r o c e s s ，a n di ti sak i n do fp e s t i c i d ew h i c hi sw i t hh i g he f f e c t sa n ds e c u r i t yt os p e c i f i cp e s t i n a g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o n ，i ti sb e c o m i n gat r e n dt h a tt h ea p p l i c a t i o no fb i o l o g i c a lp e s t i c i d e sw i l l r e p l a c ec h e m i c a lp e s t i c i d e s t h ec h a n g e so ft h ep hi nc o m p l e xs y s t e mo fm e t a la n dl - l y s i n ew e r em e a s u r e db yu s i n g p hp o t e n t i a lt i t r a t i o nu n d e rt h ei o n i cs t r e n g t ho 1m o l la n dt e p e r a t u r e2 5 c o n d i t i o n s t h e s t a b i l i t yc o n s t a n t so fl y s i n ew i t hz n z + ( 1 9 k i = 1 0 4 ，l g k 2 = 8 8 ，l g k 3 = 2 1 ) ，l y s i n ew i t h c d + ( 1 9 k l = 1 0 6 ，l g k 2 = 8 5 ，l g k 3 = 2 1 ) ，l y s i n ew i t hc a 2 + ( 1 9 k l = 1 0 8 ，l g k 2 = 8 1 ，l g k 3 = 1 6 ) w e r eo b t a i n e db yt h em e t h o do fh a l f - i n t e g e rm a p p i n g t h eg e o m e t r yo ft h el y s i n em e t a l - - c o m p l e x e sa n d g l u t a m i ca c i de t a l - c o m p l e x e sw e r eo p - t i m i z e db yu s i n gd e n s i t yf u n c t i o n a lt h e o r y ( d f t ) a tt h eb 3 l y p 6 - 31 1 + g ( 3 d f ) l e v e lo ft h e g a u s s i a n0 3p a c k a g e ，a n dt h et h e r m o c h e m i c a lv a l u e sa n de n e r g i e sw e r ec a l c u l a t e d ，t h es t a b i l i t yo ft h ec o m p l e x e sw a sp r o v e db yq u a n t u mc h e m i c a lc a l c u l t i o n an o v e lc o o r d i n a t i o n p o l y m e r w a ss y n t h e s i z e d b yh y d r o t h e r m a l r e a c t i o no f c u s 0 4 5 h 2 0a n dg l u t a m i ca c i d t h es t r u c t u r ew a sc h a r a c t e r i z e db yi rs p e c t r o s c o p ya n d e l e m e n t a la n a l y s i sa n dt g a - g t aa n a l y s i sa n dx - r a ys i n g l ec r y s t a ld i f f r a c t o m e t e r t h e a n a l y s i sr e v e a l st h ec r y s t a li nt h em o n o c l i n i cc r y s t a ls y s t e ma n dp 21 ns p a c eg r o u p w i t h c r y s t a l l o g r a p h i cd a t a ：a = 7 2 2 8n m ( 1 0 ) ，b = 1 0 2 9 7 9r i m ( 2 ) ，c = 1 1 0 4 3 9n l t l ( 2 ) ，a = 1 3 = 1 f 9 0 。， v = 8 2 1 4 4n n l ( 2 ) ，z = 4 ，d c = 1 6 5 5g c m 一，2 ：6 2 4r e a l ，f ( 0 0 0 ) = 4 0 4 0 0 ，r i = o 0 1 8 1 ，w r 2 = 0 0 4 5 2 ，w h i c hi sc h a r a c t e r i z e db yt h ex r a ys i n g l ec r y s t a ld i f f r a c t o m e t e ra n a l y f f s t h ec e n t r a l c o p p e r ( i i ) a t o mi nc u ( c s h 9 n 0 4 ) 3 ( h 2 0 ) 2e x h i b i t sas i x c o o r d i n a t i o ne n v i r o n m e n ta n dt h e m a n i f o l dh y d r o g e n - b o n di n t e r a c t i o n sp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei nt h es u p r a m o l e c u l a rf r a m e w o r k o ft h ep o l y m e r t h ea n t i o x i d a n te f f e c t so ft h ee t h a n o la n dp e t r o l e u me t h e re x t r a c tf r o ml i m o n i u m a u r e u m ( l ) h i l ls t u d i e di nt h i sw o r kc o v e rf e r r i ci o nr e d u c i n ga n t i o x i d a n to w e ra s s a y ，d p p h r a d i c a ls c a v e n g i n ga c t i v i t y ，h y d r o x y lr a d i c a ls c a v e n g i n ga c t i v i t y ，a n ds oo n t h er e s u l t s s h o w e dt h ee x t r a c tf r o ml i m o n i u ma u r e u m ( l ) h i l lh a sg e n e r a lc a p a c i t yo fa n t i o x i d a t i o n at e c h n i c a lp r o c e s sf o re x t r a c t i n ga c t i v ec o m p o u n d sf r o mr o o ta g e n ta n dr o da g e n t s 氨基酸的金属螯合物及两种中药的生理活性研究 m a r i g o l db ya d d i n g7 0 i n d u s t r ye t h a n o lw a si n t r o d u c e d a n du s e dt h ee x t r a c t i o n st op r e p a r e at w ok i n d so fa g r o c h e m i c a ld o s e s ，n a m e l ya g r o c h e m i c a la q u a ( 9 ) a n dat y p eo fw e tp o w d e r d o s e ( 4 0 ) t h e nu s e di t sa q u aa n dw e tp o w d e rd o s et ot h et o m a t og r a ym o l dg e r ma n d c u c u m b e rb l a c ks t a rg e r mi no r d e rt om e a s u r e di t si n d o o rp o i s o n o u s t h er e s u l ti sf o u n d ，r o o t a g e n ta n dr o da g e n t sm a r i g o l dw e r eb e t t e rr e s t r a i n te f f e c tt ot h eg r o w t ho ft h ec u c u m b e r b l a c ks t a rg e r m ，t h ei n h i b i t i o nw e r e7 4 7 a n d6 5 4 r e s p e c t i v e l y r o o ta g e n ta n dr o d a g e n t sm a r i g o l dw e r en o to b v i o u si n h i b i t i o ne f f e c tt ot h et e s t e db a c t e r i ac o l o n yg r o w t h ，b u t e v e nt op r o m o t ei tg r o w t h k e y w o r d s ：b i o p e s t i s i d e ；b i o l o g i c a la c t i v i t y ；c r y s t a ls t r u c t u r e ；m e t a l - c o m p l e x e s ；q u a n - t u mc h e m i c a lc a l c u l a t i o n ；a n t i o x i d a n ta c t i v i t y 兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：灰禹日期：加f 。年 6 月 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学 技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， ；二一i 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名：。x 哟 导师签名：物弓魁 日期：冲年莎月7 日 日期：矽，p 年 石月夕日 硕士学位论文 1 1 引言 第一章绪论弟一早硒记 必需氨基酸是指人体需要，但自身不能合成，或合成量不能满足机体需要，必须由 食物蛋白质供给，否则就不能维持机体氮平衡的氨基酸。氨基酸的平衡和适量的供应是 人体健康的基本前提，任何一种氨基酸供应缺乏，都会影响免疫系统和其他正常功能的 发挥，使人处于亚健康状态，变得比较容易遭受疾病的侵袭【l 】。 氨基酸通过肽键连接起来成为肽与蛋白质。氨基酸、肽与蛋白质均是有机生命体组 织细胞的基本组成成分，对生命活动发挥着举足轻重的作用。蛋白质的基本单位是氨基 酸，作为机体内第一营养要素的蛋白质，它在食物营养中的作用是显而易见的，但它在 人体内并不能直接被利用，而是通过变成氨基酸小分子后被利用的。即它在人体的胃肠 道内并不直接被人体所吸收，而是在胃肠道中经过多种消化酶的作用，将高分子蛋白质 分解为低分子的多肽或氨基酸后，在小肠内被吸收，沿着肝门静脉进入肝脏。一部分氨 基酸在肝脏内进行分解或合成蛋白质；另一部分氨基酸继续随血液分布到各个组织器 官，任其选用，合成各种特异性的组织蛋白质。在正常情况下，氨基酸进入血液中与其 输出速度几乎相等，所以正常人血液中氨基酸含量相当恒定。因此，食物蛋白质经消化 分解为氨基酸后被人体所吸收，抗体利用这些氨基酸再合成自身的蛋白质。人体对蛋白 质的需要实际上是对氨基酸的需要【z 3 j 。 农药是现代农业的重要生产资料，对保证农作物优质、高产具有不可或缺的作用。 我国是农业大国，农业是国民经济的基础，但人均耕地远远低于世界平均水平，农业生 产水平的提高、农业生态环境的保护和农民收入的增长，更与农药行业的发展密切相关。 我国农药行业近年来有了长足的进步，规模大幅增长，质量稳步提高，品种不断增加， 为优质高效农业提供了强有力支撑。 、t 自从人类利用化学农药以来，就感受到了化学农药给人类带来的种种好处：农作物一 增产了，预防和控制了人类的传染病据联合国粮农组织调查资料介绍，全球每年被 病虫害夺去的谷物占收成的2 0 - - 3 0 ，由此造成的经济损失达1 2 0 0 亿美元。为了对付 病虫害，每年要生产各种化学农药2 0 0 多万吨，其销售额每年高达1 0 0 亿美元。但是化学 农药带给人类的破坏也逐渐显现出来了：由于大量使用化学农药，空气、水源、土壤和 食物受到了污染，毒物积累在家畜和人体当中引起中毒等等。全世界每年约有2 0 0 万人 因使用化学农药而中毒，其中大约有4 万人死亡。而且，长期使用某些化学农药也会使 害虫产生抗药性，有抗药性的害虫目前已有4 1 7 种。我国已经于1 9 8 3 年开始全面禁止使 用有机氯农药，尽管如此，以往积累的农药仍然在相当长的时间内发挥作用。因此，选 择性强、效率高、成本低、无污染、对人畜无害的生物农药逐步取代化学合成农药己成 氨基酸的金属螫合物及两种中药的生理活性研究 为一种必然的趋势。 1 2 赖氨酸与谷氨酸的性质与作用 1 2 1 赖氨酸的性质与作用 赖氨酸学名2 ，6 二氨基乙酸( 2 ，6 d i a m i n o c a p r o i ca c i d ) ，分子式：c 6 h 1 4 n 2 0 2 ，无色 针状晶体或晶体粉末。有旋光性，左旋体2 1 0 变色，2 2 4 分解。易溶于水，微溶于 乙醇，不溶于乙醚。 图1 1 赖氨酸的结构 赖氨酸为碱性必需氨基酸。由于谷物食品中的赖氨酸含量甚低，且在加工过程中易 被破坏而缺乏，故称为第一限制性氨基酸。赖氨酸可以调节人体代谢平衡。赖氨酸为合 成肉碱提供结构组分，而肉碱会促使细胞中脂肪酸的合成。往食物中添加少量的赖氨酸， 可以刺激胃蛋白酶与胃酸的分泌，提高胃液分泌功效，起到增进食欲、促进幼儿生长与 发育及促进大脑发育的作用，是肝及胆的组成成分，能促进脂肪代谢，调节松果腺、乳 腺、黄体及卵巢，防止细胞退化。赖氨酸还能提高钙的吸收及其在体内的积累，加速骨 骼生长。如缺乏赖氨酸，会造成胃液分泌不足而出现厌食、营养性贫血，致使中枢神经 受阻、发育不良。赖氨酸是人体必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并 有提高中枢神经组织功能的作用。 赖氨酸是人体需要的一种氨基酸，一种不可缺少的营养物质。人们知道，蛋白质是 构成人体细胞的主要成份，食物中的蛋白质进入人体后经过消化先分解成氨基酸，然后 人体又利用这些氨基酸再合成新的人体蛋白质，如免疫抗体、消化酶、血浆蛋白、生长 激素等都是合成后的人体蛋白质。在合成蛋白质的各种氨基酸中，l 赖氨酸是最重要的 一种，少了它，其它氨基酸就受到限制或得不到利用，科学家称它为人体第一必需氨基 酸。近年来，科学家还发现，l 赖氨酸是控制人体生长重要物质中的最重要的也是最必 需的成份，对人的中枢神经和周围神经系统都起着重要作用。人体不能自身合成l 一赖氨 酸，必须从食物中吸取。赖氨酸是帮助其它营养物质被人体充分吸收和利用的关键物质， 人体只有补充了足够的l 赖氨酸才能提高食物蛋白质的吸收和利用，达到均衡营养，促 进生长发育。 1 2 2 谷氨酸的性质与作用 谷氨酸学名2 氨基戊二酸，分子式：c 5 h 9 n 0 4 ，有左旋体、右旋体和外消旋体。左 旋体是一种鳞片状或粉末状晶体，呈微酸性，无毒。微溶于冷水，易溶于热水，几乎不 硕士学位论文 溶于乙醚、丙酮及冷醋酸中，也不溶于乙醇和甲醇。在2 0 0 时升华，2 4 7 。c - 2 4 9 分 解，密度1 5 3 8g c m 3 。 图1 2 谷氨酸的结构 谷氨酸是一种酸性氨基酸，大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨 酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要 化学反应。医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育。食品工业 上，味精是常用的仪器增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠盐。 谷氨酸是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义。l 谷氨酸 是蛋白质的主要构成成分，谷氨酸盐在自然晃普遍存在的。多种食品以及人体内都含有 谷氨酸盐，它即是蛋白质或肽的结构氨基酸之一，又是游离氨基酸。 1 3 氨基酸微量元素螯合物的特点 美国饲料管理官员协会( m f c 0 ，1 9 9 6 ) 确定了微量元素氨基酸螯合物的概念：由 某种可溶性金属盐的一个金属元素离子同氨基酸按一定的摩尔比以共价键结合而成。水 解氨基酸的平均分子量必须为1 5 0 左右，生成的螯合物的分子量不得超过8 0 0 【4 j 。 半个世纪以来，微量元素营养历经了三个阶段。第l 代产品即无机盐类添加剂，如 硫酸亚铁、硫酸铜和硫酸锌等。第2 代产品为一些简单的有机化合物如柠檬酸亚铁、富 马酸锌和乳酸镁等。但以上二类产品均存在吸收利用率差的缺陷，因此不能充分满足动 物体生长的需求。随着饲料科学的发展，出现了第3 代产品一新型的氨基酸微量元素螯 合物，由于它具有良好的生物化学稳定性，易为动物体所吸收，无毒副作用，且生物学 效价明显高于无机态矿物盐，对增加畜禽的采食量，提高生产性能，改进胴体品质和机 体免疫等方面具有明显的促进作用。 1 3 1 氨基酸微量元素螯合物的结构 螯合物是指1 个或多个基团与1 个金属离子的配位反应所形成的环状结构。氨基酸微 量元素螫合物与无机盐在化学结构上有严格的区别，无机盐仅仅是阳离子与阴离子之间 形成离子键结构，而螯合物是以二价阳离子与给电子体的氨基酸成配位键，同时又与给 电子体的羰基中的氧构成离子键形成五元环或六元环，般a 2 氨基酸的螯合物为五元 环，b 2 氨基酸能形成六元环。 微量元素与氨基酸之间形成的两种键使该化合物构成五元环或六元环i 是化学稳定 性和生化稳定性很好的螯合结构。螫合物中的二价阳离子如铁、铜、锰、锌和钴等均属 3 氨基酸的金属螯合物及两种中药的生理活性研究 过渡元素且己确认是动物必需的微量元素，由于过渡金属元素电子结构的物化性质常会 与富含电子对的氧、氮或硫原子配对形成同时具有离子键和配位键的螯合物，而在必需 氨基酸中的中性氨基酸分子中，又有氧、氮和硫原子为构成螯合物提供电子。微量元素 与氨基酸结合的螯合物这种结构使分子电荷趋于中性，在体内p h 环境下微量元素的溶解 度提高，吸收率增加，生物利用率提高，并阻止螫合物中的微量元素与其他物质形成不 溶或难溶的金属化合物，从而易于被排出体外。 微量元素螯合物中微量元素的利用情况取决于螯合物对微量元素的亲和力，即取决 于稳定常数，多种配位体与铜形成的螯合物稳定性最高，对于每一种配位体而言，螯合 物的稳定性按铜、镍、锌、钴、铁和镁的顺序递减。从理论上讲，在螯合物中具有较高 稳定常数的微量元素离子可代替低稳定常数的微量元素离子，或者至少较高稳定常数的 螯合物先形成。在铜水平高时，该元素可以代替螯合物中稳定常数较低的微量元素离子， 如锌、铁和锰而形成铜螯合物。 最好的离子运载体( 配位体) 是一种螯合稳定常数中等而不是非常稳定的。配位体稳 定常数很高的螯合物不能有效地释放其金属离子，女f l e d t a ，它甚至在与大多数其他螯 合剂竞争中，能与所有过渡元素阳离子螫合，但也正因为e d t a 有很高的稳定常数限制 了与其螫合的微量元素的释放，而降低了微量元素的利用率。无论是哪一种微量元素螯 合物，以氨基酸为配位体的螯合物，稳定常数通常都在4 1 5 之间，既有利于与微量元 素结合成螯合物被运输，又能在需要时有效地从螫合物( 载体) 中释放出来【5 】。 1 3 2 基酸微量元素螯合物的特性 与无机盐和有机盐微量元素添加剂相比，氨基酸螯合物有许多优点。氨基酸微量元 素螯合物除具有良好的生化稳定性，较易为动物所吸收，节省体能，具有较高生物效价， 克服了无机盐的易氧化不稳定，生物效价低等弊端外，还具有以下几种营养特性： ( 1 ) 化学结构稳定 因微量元素氨基酸螯合物其金属离子与氨基酸分子通过配位键结合后生成稳定的 螯合物，不仅稳定性好，缓解了矿物质之间的拮抗作用，而且在消化过程中减少- p h 值、脂类j 纤维、胃酸等物质的影响，有利于机体对金属离子的充分吸收和利用。 ( 2 ) 无毒、无刺激作用 添加无机盐常会影响肠胃道的p h 值和体内的酸碱平衡，无机盐中的带阳电荷的微量 元素离子很难通过富含阴电荷的肠壁内膜细胞，且对机体有一定的刺激作用。氨基酸螯 合物分子内电荷趋于中性，加上在体内p h 溶解性好，更主要是它为体内生化的正常中间 产物，对机体无上述不良作用。 ( 3 ) 药用功能 非天然螫合剂在生物系统中有很重要的作用，主要表现为：由于金属的螯合作用使 细菌机体破坏j 具有明显的杀菌、杀霉菌的作用；也可以从活体中去除有害金属；还可 改善免疫功能，因为许多酶的辅助因子和活性中心由金属离子组成，如自由基受体酶、 4 硕士学位论文 超氧歧化酶，它们的功能之一是保护家畜机体免疫系统的完整，酶结构中含有铜离子， 红血细胞中的谷胱甘肽过氧化物酶含有硒离子，过氧化氢酶含铁离子等；另外螯合物可 作为可递性载氧体，即能够可逆地结合和放出分子氧，它们对生命过程，特别是呼吸极 其重要，最早发现的是组氨酸螫合钴对分子氧有亲合力；至今已发展到天然载体如蛋氨 酸与铜、锌、铁和镍等的螯合物。 ( 4 ) 改善适口性 由于氨基酸微量元素螯合物融氨基酸和微量元素于一体，动物摄入这种螯合物可同 时摄入多种氨基酸和微量元素，螯合物中含有大量氨基酸，使其具有氨基酸特有的鲜香 味，对鱼虾具有诱食效果，从而弥补了普通无机盐添加剂适口性和营养性差的弱点。 ( 5 ) 氨基酸微量元素螯合维生素等无配伍禁忌，流动性好 无机矿物盐容易吸潮结块，对某些维生素有破坏作用。氨基酸微量元素螯合物容易 与其他添加剂均匀混合用于预混料生产，且使用、贮藏都很方便。 1 4 氨基酸螯合物的研究意义 氨基酸与金属元素螯合物的研究，无论是在配位化合物的理论研究还是动物饲养实 践应用方面都是当今研究的热门课题之一。氨基酸螫合物的化学稳定性适中，氨基酸对 金属离子起保护作用，可防止微量元素在肠道内形成不溶性化合物或被吸附在有碍元素 吸收的不溶性胶体上，同是二价离子的微量元素之间有竞争吸收作用，而体外先行络合 的微量元素氨基酸螯合物则可另辟消化吸收途径，使效率大增。氨基酸的螯合物比无机 物的微量元素有较高的生物利用率【6 。 1 4 1 氨基酸螯合钙 钙是人体含量最丰富的矿物质元素。由于氨基酸所特有的生理生化功能，与钙离子 结合后易被人体吸收和利用，具有营养和治疗的双重作用，是一种新型的补钙制剂。钙 元素嵌合在两个氨基酸中间后，它不会被人体的酸碱环境破坏，也不会受到食物中植酸、 草酸的影响。但仍具有生物活性，在胃肠道内能完全溶解而不产生沉淀，能被肠道粘膜 直接吸收，避免了体内结石，同时补充了氨基酸【8 ，9 1 。 氨基酸螯合钙是一种接近于天然形态的微量元素补充剂，由于其优越的性能，广泛 适用于人体保健，各种畜禽、水产生物的快速养殖【l o ，u 1 ，它在食品行业、医、畜牧业显 著而恒定的有益作用己愈来愈被人们所接受l l 引。 1 4 2 氨基酸螯合锌 锌为人体必需的微量元素之一，具有重要的生理功能及广泛的药理作用。氨基酸锌 与无机锌比较，在化学和生化上均有根本的区别。无机盐中的金属元素如硫酸锌进入肠 道后，因p h 值、环境因素会与其他元素反应，变成不溶性物质难以消化和吸收，而氨 基酸锌是由氨基酸中的羧基与锌元素形成盐，同时氨基酸中氨基上的氮原子又有未公用 5 氨基酸的金属螫合物及两种中药的生理活性研究 电子对，可与锌通过配位键形成结构稳定的六元环络合物，从而具有良好的化学稳定性。 此外，氨基酸锌由于其分子内电荷趋于中性，在体内p h 环境下溶解性好，易于释 放金属离子，所以易被人体吸收利用。此络合物的化学稳定性适中，氨基酸对金属离子 起保护作用，可以防止锌在肠道变成不溶性化合物或防止其被吸附在有碍元素吸收的不 溶性胶体上，因而有利于机体吸收。而无机锌穿过穿过细胞膜需要载体分子把金属离子 包被起来，在细胞膜外形成一种有机的脂溶性复合体，才能使离子通过细胞膜。 相反，锌氨基酸络合物进入机体以后，按不同组织和酶系统对某种氨基酸需要比 例和数量的不同，可将锌直接输送到各特定的组织和酶系统中，通过酶和组织的作用释 放出锌，以满足机体的需要。这样就不需要无机锌所需的生长状态，从而提高螯合物的 利用率。 1 4 3 氨基酸螫合铜 铜作为动物和人体必须的微量元素之一，它在有机体内参与血红蛋白的合成，对某 些氧化酶的合成与激活，以及中枢神经系统的发育、骨骼及结缔组织的形成具有重要的 作用。 氨基酸螯合铜对农作物具有防病和显著刺激生长、增产增收的双重效果。某些氨基 酸铜可作杀菌剂，如色氨酸铜可控制柠檬肿瘤病、稻枯病。谷氨酸铜可保护番茄不受病 害。而氨基酸又能直接被作物吸收利用，其肥力比等氮量的无机氮肥高出5 0 t 1 3 ，1 4 1 。 1 5 生物农药的研究进展 1 5 1 农药概况 农药是指用于预防、消灭或者控制危害农业、林业的病、虫、草害等有害生物，以 及有目的地调节植物、昆虫生长的化学药品，或者来源于生物、其他天然物质的一种物 质或者几种物质的混合物及其制剂。 而生物农药系指非人工合成，具有杀虫、杀菌或抗病、除草能力的，并可以制成具 有农药功效和商品价值的生物制剂。 自从人们使用化学农药以来，也感受到了化学农药给人类带来的种种好处：j 农作物 增产了，预防和控制了人类的的传染病。1 9 5 2 年后，由于使用有机磷杀虫剂，使水稻螟 虫得到了有效的防治，同时，使用新的杀菌剂后可怕的稻瘟病得到了控制，单位面积的 产量很快提高到了6 2 5 0k g l l a 。 由于农药的快速发展和人类对生存环境的保护意识不断增强以及化学农药自身存 在的缺点，化学农药的发展越来越困难。国际上，化学农药的需求趋于饱和，部分年份 和少数品种出现了下降趋势；国内农药生产能力过剩，除少量杀菌剂和除草剂还有较大 发展空间外，杀虫剂面临着品种更新和降低产量的境地，限制化学农药发展的因素主要 有： 6 硕士学位论文 ( 1 ) 农药开发难度加大 ( 2 ) 化学农药的大量使用除引起人畜的直接中毒死亡外，还由于它在土壤和作物 上的残留，对土壤、地下水、河流、湖泊造成污染，尤其给后代的生存、健康带来危险。 ( 3 ) 容易产生抗药性 半个世纪以来有机合成农药的历史表明，尽管目前的农药仍然存在许多明显的缺 点，特别是对环境的污染，进而造成对人类健康的威胁是不容忽视的，但它给人类带来 的好处更为明显。所以，有没有一种新型的农药只对付害虫，而对人类无副作用呢? 近 年来，在农业生产中，应用生物农药取代化学农药己逐渐成为一种趋势。世界各国针对 化学农药的种种弊端，已研制出一系列选择性强、效率高、成本低、无污染、对人畜无 害的生物农药。 1 5 2 生物农药的发展 生物农药包括微生物源( 细菌、病毒、真菌及其次级代谢产物农用抗生素) 、植物 源、动物源和抗病虫草害的转基因植物。其特点是： ( 1 ) 有很高的生物活性，即控制农业有害生物药效高，单位面积使用量小； ( 2 ) 选择性高，包括对农业有害生物的自然天敌和非靶标生物无毒或毒性小； ( 3 ) 对农作物无药害； ( 4 ) 使用后在农作物体内外、农产品以及在土壤、大气、水体中无残留，或即使 有微量残留也可以在短期内降解，生成无毒天然物质而完全融入大自然。 1 6 黄花补血草提取物的抗氧化活性 1 6 1 黄花补血草的特性 黄花补血草 l i m o n i u ma u r e u m 仁jh 明是白花丹科( p l u m b a g in a c e a e ) 补血草属植物， 蒙名为希曰义拉干其其格，别名为黄花苍蝇架、金匙叶草、金色补血草。黄花补血草 为多年生草本，茎高4 - - - 5c m ，茎基往往被有残存叶柄和红褐色鳞片；叶基生，长圆状 匙形至披针形，长1 5 - - ，3c m ，宽2 - - 5c m ；花序呈圆锥状，轴密被疣状突起，成“之” 字形曲折，。下部多为不育枝；花萼长5 5 6 5c n l ，漏斗状，黄色，萼檐金黄色，干后有 时变橙黄色；花期6 8 月，果期7 8 月【”】。 黄花补血草可作药用，具有止痛、消炎、补血之功效，迄今报道的黄花补血草的成 分主要是鞣质类和黄酮类成分。 1 6 2 黄酮类化合物的生物活性 黄酮类化合物( 简称类黄酮) ( f l a v o n o i d s ) 是自然界中存在的酚类物质，亦称维生素p ， 常与维生素c 伴存，属植物次级代谢产物，至今已分离鉴定出四千多种。类黄酮是自然 界药用植物中主要活性成分之一【16 1 。大量研究显示，类黄酮具有抗菌、抗病毒、抗发炎、 抗过敏以及血管舒张作用；另外，它还能抑制脂质过氧化作用( l p o ) 、血小板凝聚、毛 7 氨基酸的金属螫合物及两种中药的生理活性研究 细管渗透性以及脆性，以及大量酶的活性；类黄酮的此类效果大都与它的抗氧化性相关 【1 7 】 o 类黄酮( 亦称黄酮类化合物) 广泛存在于植物组织中，几乎所有植物的组织中均含 有类黄酮物质j 黄酮类化合物是目前倍受关注的天然活性产物之一。早在2 0 世纪6 0 年代， 黄酮体抗油脂过氧化的活性就已经被证实。2 0 世纪8 0 年代以来对黄酮类化合物的研究逐 渐转向其对活性氧自由基的清除和对老年病的防治功效上。很多的黄酮类化合物已被证 实有很强的清除氧自由基的能力。 黄酮类化合物的抗氧化作用是指其对单线态氧( 1 0 2 ) 和含氧自由基的清除能力。生物 体内的含氧自由基包括超氧阴离子自由基( 0 2 3 、羟基自由基( o h ) 和脂质过氧化自由基 ( r o o ) u 引。此类自由基可与体内大量生命所必需的分子( 如核酸、蛋白质) 相互作用，从 而对后者产生毒害作用【l9 1 。前3 种自由基是通过一系列的电子还原机制由分子氧依次产 生，脂质过氧化自由基则是由细胞膜上的多不饱和脂肪酸通过自由基链式反应而发生的 酶促及氧化脂质过氧化反应形成。单线态氧以及生物系统中产生的自由基如超氧化物自 由基和羟基自由基均可诱导脂质过氧化反应。 类黄酮作为非常强的自由基消除剂以及单线态氧消除剂，可抑制脂质的过氧化作 用。而且，类黄酮与过氧化自由基相反应，还终止了自由基反应的链式反应。b o m b a r d e l l i 和m o r a z z o n i 2 0 1 观察到，当一种多不饱和脂肪酸产生自动氧化时，类黄酮主要通过以下 几点显出它们的抗氧化作用：( 1 ) 抗自由基活性( o h ，羟基) ；( 2 ) 抗脂质氧化活性( r ， 烷基；r 0 0 ，过氧基；r o ，烷氧基) ；( 3 ) 抗氧活性( 0 2 ) ；( 4 ) 抗自由基活性( 0 2 ， 超氧化物) ；( 5 ) 金属鳌合活性。 黄酮类化合物具有广泛的生物活性，包括抗氧化、抗突变、抗衰老、抗肿瘤、抗菌 等，是茶以及众多中草药和食品中重要的功能性成分，在这方面的研究也越来越广泛与 深入，提取、分离出具有较高生物活性的黄酮类化合物对医药及食品工业的贡献是十分 重大的。 1 7 万寿菊粗提取物的活性 1 7 1 万寿菊的特性 万寿菊为菊科万寿菊属植物，原产墨西哥，由于其花形较大且具有绚丽多彩，易于 栽培等特点，目前已在世界各地广泛引种，除作为一般观赏花卉外，由于其花中含有大 量的叶黄素以及根中含有一些具有特殊活性的噻吩类化合物而受到特别的重视。万寿菊 属植物有3 0 余种，主产美洲中部及南部，其中许多是观赏植物。我国常见栽培的有2 种( 另一种为孔雀草) 。 万寿菊为一年生草本，高5 0 - - 一1 5 0c m ，茎直立，粗壮，具纵细条棱，分枝向上平展； 叶羽状分裂，长5 - - 一1 0c m ，宽4 8c m ，裂片长椭圆形，边缘具锐锯齿，上部叶裂片的 齿端有长细芒；沿叶缘有少数腺体，头状花序单生，茎5 - - 8c m ，花序梗顶端棍棒状膨 8 硕士学位论文 大；总苞长1 8 - 2c m ，宽1 1 5c m ，杯状，顶端具齿尖；舌状花黄色或暗橙色；长2 9 c m ，舌片倒卵形，长1 4c m ，宽1 2c l l l ，基部收缩成长爪，顶端微弯缺；管状花花冠黄 色，长约9m m ，顶端具5 齿裂；瘦果线形，基部缩小，黑色或褐色，长8 1 1c m ，被 短微毛；冠毛有l 2 个长芒和2 3 个短而钝的鳞片；在北方花期7 - - - 9 月，南方长年 可见开花。 1 7 2 万寿菊粗提取物的生物活性 万寿菊粗提物对昆虫的活性、线虫的活性和病菌的活性都有不同程度的抑制作用； 万寿菊粗提物对病菌的活性都有不同程度的作用，如对不同病原菌菌丝生长的抑制作 用、对不同病原菌菌丝生重量的影响以及对不同病原菌孢子萌发的抑制作用等。 万寿菊粗提物对枯萎菌、灰霉和叶霉病菌等重要植物病原菌均有不同程度的抑制作 用，另外，万寿菊也是一种高效的杀虫植物，尤其是它的光活化活性，目前关于万寿菊 杀虫活性和光活化活性的报道有很多，但这些报道大都集中于鳞翅目、同翅目害虫及仓 储害虫，对螨类的光活化活性和作用机制的研究却开展很少1 2 。 1 8 应用前景及展望 1 8 1 氨基酸螯合物的发展 我国在二十世纪八十年代就开展了该项研发工作，“八五”期间还被列为国家重点攻 关计划，经过1 0 多年的发展，目前微量元素氨基酸螯合物的研究与推广工作己达到一 个新的层次，应用范围也从畜禽养殖业扩展到了水产养殖业中，成为生产高档饲料的必 填成份。 目前，临床上通常应用含铁药物摄入的方法治疗多种因缺铁引起的疾病。我国应用 体外磁疗的物理方法对服用含铁药物的大鼠进行辅助治疗，研究体外磁场对含铁药物吸 收的影响。目前国内应用多的是乳酸亚铁，但产品质量大多很不稳定，颜色和腥味都较 重，钙盐和硫酸盐的残留多。为此，有关研究机构开发了乳酸亚铁的酸性盐和l 乳酸亚 铁( 可应用于婴幼儿补铁) ，使品性有了改善。甘氨酸亚铁、甘氨酸铁等氨基酸铁螯合 物除了具有良好的生物利用率外，。1 其独特的化学形式还能使之应用于液体、高脂类载体 中。 1 8 2 生物农药的发展 黄酮类化合物对人体具有多种生理活性，不良反应少，具有较大的开发和应用前景。 近年来，随着分离提取技术的发展，发现了大量新黄酮类化合物，也掀起了对它们的研 究热潮，开发了数种含有该物质成分的产品。在医药方面，根据其在心血管系统、内分 泌系统、抗肿瘤方面的药理作用，很多以黄酮类成分为主的制剂已经上市。如以葛根素 为主的愈风宁心片、天宝银杏制剂等，还有许多中药中含有黄芭、淫羊蕾、银杏叶、黄 荃等成分。黄酮类化合物的生物活性如此广泛，目前临床广泛应用的醋柳黄酮片、灯盏 9 氨基酸的金属螫合物及两种中药的生理活性研究 花素片及注射液等已显示出广泛的应用前景 2 2 j 。 我国对真菌制剂的研究、开发已有2 0 多年的历史，其中以白僵菌、绿僵菌为主。木 霉菌用于防治蔬菜灰霉病，效果理想，具有广阔的应用前景。在病毒杀虫剂的研究中， 防治蔬菜害虫的多个病毒产品己实现商品化，其中利用生物工程技术获得的基因修饰及 含有增效蛋白因子的病毒株系已处于开发生产阶段，从而使昆虫病毒产品的杀虫谱更 广，防治效果更好。中科院院士、北京农业大学共同研制成功的增抗灵是我国第一例植 物抗病毒诱导剂，是新一代无毒、无污染、无残留、无公害的纯天然生物农药。该产品 对抑制多种作物病毒的侵染和降低病毒的增殖与扩展，具有明显的防治效果。同时，增 抗灵能很好地增强根系活力，促进作物增产早熟，并能较好地提高农产品的品质，在农 业增产和农民增收中发挥了较为重要的作用。生物农药黄柠乳油系列产品是以纯天然植 物原料提炼加工的纯生物制剂，是我国首批拥有自主知识产权的高新技术农药新品种， 具有广谱、高效、无公害等特点。 我国加入w t o 后，在国际农产品和食品贸易中，将面对苛刻的农药残留标准，同时 也为生物农药的发展提供了巨大的机遇。当前，国际上生物农药( 未包括农用抗生素类) 仅占全部农药市场份额的2 5 左右。我国b t 杀虫剂只占市场份额的2 ，棉铃虫病毒杀 虫剂占0 3 ，农用抗生素占9 ，植物源农药占0 5 。据有关专家预测，今后1 0a 内，生 物农药将取代2 0 以上的化学农药，因此，