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1、 本科生毕业论文天气对青蒿挥发性物质的影响 / Student ID: 071040110BACHELORS THESIS OF HUBEIUNIVERSITY FOR NATIONALTIESTheeffect of weather onthe contents and the kinds of volatile substances released from the leaves of Artemisia annua L.Faculty Name:School of Biological Science and technologyMajor:Biological engineering
2、Stu-Name:Huang HuiMentor:Zhou Yi-fengEnshi ChinaMay6th,2014重声明本人重声明所呈交的学位论文天气对青蒿挥发性物质影响情况的分析是我在导师 周毅峰 的指导下独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经注明引用的容外，论文中不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得民族学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式进行了说明。本声明的法律结果由本人独自承担。作者签名：年 月 日天气对青蒿挥发性物质的影响黄 惠（民族学院生物科学与技术学院，445000）摘 要：为了解不
3、同天气环境下青蒿释放的挥发性成分和含量的变化，利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用仪（SPME-GC/MS）测定青蒿在不同天气下的挥发性成分。结果表明：1）青蒿的挥发性物质在不同的天气其种类不同：(1R)-(+)-蒎烯、水芹烯、环氧法尼烯只存在雨天的样品中检测出来，晴天没有；而-薰衣草乙酯、顺-2-蒈烯-4-醇只在晴天的青蒿样品中检测出来，雨天没有；2）青蒿的挥发性物质在晴天和雨天的百分含量不同：青蒿的挥发性单萜与其衍生物的相对百分含量大多雨天高于晴天；青蒿挥发性倍半萜与其衍生物的相对百分含量大多晴天高于雨天。关键词：青蒿；顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（SPME-GC/MS）；挥发性物
4、质Abstract:In order to know the changes of volatile components and contents in Artemisia annua L which are released during different weathers,we determine the volatile components of Artemisia annua L in different weather conditions by using SPME-GC/MS.The results show that:1)The kinds of volatile com
5、ponents in Artemisia annua Lare distinct in different weather conditions:(1R)-(+)-alpha-Pinene、phellandrene and epoxy farnesene are only detected in the samples of rainy days,while - Lavender ethyl alcohol and CIS -2- CARENE -4- alcohol are merely detected in the samples of sunny days;2)The percenta
6、ges ofvolatile substances in Artemisia annua L during sunny days are different with that of the rainy days:the percentages of volatile monoterpene and its derivatives of Artemisia annua L in rainy days are mostly higher than that of the sunny days; the percentage of volatile sesquiterpenes and its d
7、erivatives of Artemisia annua L in sunny days are mostly higher than that of the rainy daysKey words:Artemisia annua L;SPME-GC/MS, volatile substances目录摘要IAbstractII1 文献综述11.1 青蒿简介11.1.1 青蒿的生物学特征21.1.2 青蒿的形态学特征21.2 青蒿素21.2.1 青蒿素的分子结构31.2.2 青蒿素的理化性质31.2.3 青蒿素的药理作用41.3 青蒿素的制备41.3.1 青蒿素的化学合成41.3.2 青蒿素的
8、生物合成51.3.3 植物组织培养合成青蒿素51.3.4 青蒿植物中提取青蒿素61.4 影响青蒿挥发性物质释放的因素61.4.1 温度61.4.2 CO2浓度、相对湿度、气孔71.4.3 光照71.4.4 胁迫72 材料与方法82.1 材料82.2 试验方法82.2.1 仪器82.2.2 青蒿挥发性测定82.3 实验设计和数据分析软件93 结果分析103.1 天气对青蒿挥发性单萜与其衍生物的影响103.2 天气对青蒿挥发性倍半萜与其衍生物的影响134 小结与讨论165 参考文献186 致217 附录22附A1 2-7青蒿晴雨天挥发性物质总离子图谱比较22附A2 3-13号青蒿晴雨天挥发性物质总
9、离子图谱比较23附A3 4-18号青蒿晴雨天挥发性物质总离子图谱比较241 文献综述1.1 青蒿简介青蒿，学名黄花蒿（Artemisia annua L.），别名臭蒿、香蒿、三庚草、野兰、苦蒿等1，在分类学上属于菊科（Artemisia 或Compositae）蒿属（Artemisia），为一年生短日照草本植物。青蒿原产于中国，广泛分布于全国各地，其中以北纬40 度，东经109 度，海拔在1000 到1500 米的地区分布最广，现在青蒿广泛分布在世界各地。青蒿在中国已有上千年的药用历史2，在民间主要用于消暑、浑热、止汗等。其最早出现于马王堆三号汉墓出土(公元前168年左右)的帛书五十二病方，而
10、后在大观本草、神农本草经、本草纲目均有收录。青蒿素作为抗疟疾骨干药“奎宁”的替代药物，市场潜力巨大。在青蒿素化学结构的基础上开发的多种青蒿素衍生物，如双氢青蒿素、青蒿琥酯、蒿甲醚、蒿乙醚等,它们均有抗拒、抗孕、抗纤维化、抗血吸虫、抗弓形虫、抗心律失常和肿瘤细胞毒性等功效3。因此，对青蒿素的提取和应用引起了国外许多研究者的极大关注。青蒿素衍生物是以植物中提取分离的青蒿素来衍生合成的。天然的青蒿素主要来自于菊科植物青蒿的叶片和花蕾的腺毛状腺体细胞中。由于青蒿为一年生草本植物，植株开花后即死亡，而且青蒿为严格的自交不亲和植物，只能开放授粉，因此种子很难保持高产特性。由于青蒿素含量较低，且保持青蒿中青
11、蒿素的稳定性较难，可能导致青蒿素的含量更低。目前，提取青蒿素的工艺基本成熟，已经工业化生产，但提取效率低，青蒿原料浪费严重，成本偏高。目前的研究表明，外界环境对青蒿挥发性物质有不同程度的影响4。相关研究表明，温度、湿度和一些还原性物质等对青蒿挥发性物质的释放产生一定的影响，但天气对青蒿挥发性物质的影响少有文献提与。地区地处武陵山区，具有青蒿种质资源的优势。本研究对不同天气环境下青蒿释放的挥发性有机物成分和含量进行鉴定，分析自然状态下单株青蒿释放的挥发性有机物的成分和浓度比例以与随天气变化的特性，以期得到天气对青蒿挥发性物质的影响，为其他研究者提供青蒿挥发性物质影响因素的参考。1.1.1 青蒿的
12、生物学特征青蒿为广布种，分布在亚洲、欧洲东部和北美洲等地。在我国，青蒿分布广、资源丰富，主要分布在我国的、等地。青蒿适应性很强，而且具有多种生态类型。通过科学工作者的大量研究表明，青蒿是严格的短日照植物5，光照直接影响到青蒿素的含量，属于浅根系植物，具有很强的分枝能力和抗旱抗涝能力青蒿存在自交不亲和性，是典型的异花授粉植物，主要属于风媒花和虫媒花。青蒿宜温暖、湿润、充足而较干燥的气候。有学者发现6最适合青蒿生长的气候为亚热带湿润季风气候，在这个气候区，年降雨量l1001400mm，植物生长期的平均气温为176-284青蒿生长对土壤质地和PH值要求不高，但有学者7研究认为偏酸性的黄色和紫色土壤更
13、适合青蒿的生长。目前青蒿的人工栽培以种子繁殖为主。种子的最适发芽温度为1825，但因为青蒿种子无休眠期，发芽需要光照，故其发芽温度为825，种子最好贮藏在低温(36)瓶子里，青蒿种子在低温条件下至少可以保存3年，种子的发芽率达99。1.1.2 青蒿的形态学特征青蒿是一年生草本植物，株高40150cm以上，人工栽培的株高可达400cm以上。该植物黄绿色，有浓烈的挥发性香气。茎大多直立呈圆柱形且多分枝；叶互生羽状分裂，呈暗绿色或棕绿色，茎基部与下部的叶在花期枯萎，中部叶卵形，二至三回羽状深裂，上面绿色，下面色较浅，两面被短微毛；头状花序，黄色，边缘雌性，中央两性，均能结实瘦果无毛，种子极小花期是7
14、9月，果期是910月，全生育期长约240250天左右。下图1.1为青蒿。1.2 青蒿素上世纪70 年代，我国科学工作者从青蒿（Artemisia annua L.）中分离提取出抗疟活性单体青蒿素，随之确认了其分子结构和绝对构型。20世纪80年代，青蒿挥发油研究引起了人们的重视，1986、1987 年蒿甲醚油针剂、青蒿琥酯钠盐的水针剂和青蒿素栓剂作为一类新药在我国批准生产。1995 年蒿甲醚率先载入国际药典，这是我国创制的新药首次得到国际公认。图1.1 青蒿Fig. 1.1Artemisia annua L.1.2.1 青蒿素的分子结构青蒿素(Artemisinin)是从复合花序植物黄花蒿(即中
15、药青蒿)中提取得到的一种无色针状晶体，分子式为C5H22O5，是一种新型倍半萜酯，具有过氧键和-酯环，有一个包括过氧化物在的l，2，4-三呃烷结构单元，这在自然界中是十分罕见的，它的分子中包括有7个手性中心8，如图 1.2所示。它的生源关系属于amorphane类型，其特征是A、B环顺联，异丙基与桥头氢呈反式关系，青蒿素中A环碳架被一个氧原子打断。图 1.2 青蒿素的分子结构Fig. 1.2molecular structure of artemisinin1.2.2 青蒿素的理化性质青蒿素为无色针状晶体，溶点为156157, a D17=+663(C=164氯仿)。易溶于氯仿、丙酮、乙酸乙酯和苯，可溶于乙醇、乙醚，微溶于冷石油醚，几乎不溶于水。因其具有特殊的过氧基因，它对热不稳定，易受湿、热和还原性物质的影响而分解.IR谱(KBr)具有一个六元环酯(1740cm-1)和过氧基键(881，995，1115cm-1)。不含双键
