三裂叶豚草化学成分与营养成分分析及毒理学安全性评价

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三裂叶豚草(Ambrosia trifida)是菊科豚草属一年生草本植物,广泛分布于我国华中、华东、华南、华北、东北、西南(贵州)及西北(新疆)等23个省自治区。作为我国外来生物入侵物种,具有生命力旺盛、再生能力强、扩散速度快和破坏力大的特点。在国内己形成较大规模的植物种群优势,对我国生物安全、生态安全、环境安全和人类健康造成巨大威胁,其危害的严重性已引起我国各级环境保护部门的高度重视。目前,对于三裂叶豚草的研究主要集中于生物学与生态学特性、发生与蔓延规律、化学成分与化感作用、危害以及防控技术等方面,但有关三裂叶豚草毒性、主要毒性物质及其毒性作用机制的基础毒理学资料尚属空缺。因此,本研究以三裂叶豚草为试验对象,通过化学成分系统预试、生物碱成分薄层色谱分析和GC-MS检测,初步明确三裂叶豚草所含化学成分种类,特别是生物碱成分种类与含量;通过常规营养成分、矿物质元素含量和氨基酸种类及含量测定,分析评价三裂叶豚草营养价值;通过小鼠急性毒性和亚慢性毒性试验,揭示三裂叶豚草对小鼠的毒性作用;通过三裂叶豚草各提取部位细胞活性试验,筛选毒性部位,评价其细胞毒性,为毒性物质确证提供基础。研究不仅完善了三裂叶豚草毒理学基础资料不足,也可为三裂叶豚草毒性作用机制的深入研究和资源化利用提供重要理论依据。试验取得以下结果:1.三裂叶豚草化学成分和生物碱成分分析:通过系统的化学成分预试验,检测出三裂叶豚草含有生物碱、萜类、甾体、挥发油和油脂、氨基酸、苷类、多肽、糖类、鞣质、有机酸、酚类、黄酮类和萜类内酯等成分;采用生物碱传统提取法对三裂叶豚草生物碱成分进行提取、分离和薄层色谱分析,结果显示碱性二氯甲烷部分和碱性正丁醇部分提取率分别为0.40%和1.86%,薄层色谱法分别检出5个和1个橘色斑点,证明生物碱成分主要集中于碱性二氯甲烷部分;碱性二氯甲烷部分经GC-MS检测,并与质谱数据库对比,鉴定出3种生物碱成分,分别为N,N-二甲基乙醇胺、1-甲酰吡咯烷和1-乙酰基吡咯烷,含量分别为0.16%、1.34%和0.19%,其中1-甲酰吡咯烷含量最高。2.三裂叶豚草营养成分分析:采用国标法进行三裂叶豚草营养成分检测,结果显示,常规营养成分包括粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、粗灰分和干物质,含量分别为9.55%、62.62%、1.20%、11.88%和90.56%;矿物质元素中钙、磷、镁、铁、锰、锌、铜和硒含量分别为23487.25 mg/kg、3178.75 mg/kg和3530.75 mg/kg、356.18 mg/kg、33.54 mg/kg、40.19 mg/kg、10.65 mg/kg和0.15 mg/kg;三裂叶豚草共有17种氨基酸,总含量为8.19%,必需氨基酸9种,占总氨基酸含量42.27%,非必需氨基酸8种,占总氨基酸含量57.72%。结果表明三裂叶豚草营养物质丰富,配比合理,有饲草化开发利用潜力。3.三裂叶豚草急性毒性试验:参照毒理学试验方法,进行小鼠灌胃染毒,检测三裂叶豚草的急性毒性。试验结果表明,高剂量组小鼠出现临床症状,表现为呼吸系统和神经系统功能障碍,低剂量组小鼠部分出现类似症状。通过改良寇氏法计算三裂叶豚草醇浸膏LD50为45.90 g/kg,95%可信区间为40.01~53.23 g/kg。根据急性毒性等级划分标准,综合临床表现和死亡率,判定三裂叶豚草具有弱毒性。4.三裂叶豚草亚慢性毒性试验:通过给小鼠饲喂添加不同剂量草粉的鼠粮(0%、20%和40%),进行为期90 d的亚慢性毒性试验,记录小鼠临床症状,分析体质量以及生理生化指标变化,制作组织切片观察病理变化。试验结果显示,三裂叶豚草低剂量组小鼠未出现临床症状,高剂量组小鼠部分出现临床症状。两个试验组小鼠与对照组相比体质量和脏器系数无明显变化,但小鼠血液学指标和血清生化指标发生变化,生理指标PLT、HCT、MCV、WBC、Lymph和HGB降低,生化指标ALT、TP、GLO、CRE和T-chol降低,A/G和BUN升高,与对照组小鼠相比存在统计学差异。组织病理学结果显示,低剂量组小鼠肝脏、肾脏和肺脏组织存在轻微损伤,高剂量组小鼠肝脏、肾脏、肺脏、小脑和卵巢组织存在明显损伤。5.三裂叶豚草细胞活性试验:采用CCK-8试验探讨5个萃取部位提取物对TCMK-1活性的影响,并计算各部位IC50,结果显示,三裂叶豚草碱性二氯甲烷部位IC50为956.4μg/m L,95%置信区间为771.8~1185.0μg/m L;二氯甲烷部位IC50为4322.0μg/m L,95%置信区间为4198.0~4450.0μg/m L;碱性正丁醇部位IC50为3389.0μg/m L,95%置信区间为2147.0~5349.0μg/m L;正丁醇部位IC50为2294.0μg/m L,95%置信区间为1719.0~3063.0μg/m L;石油醚部位IC50为3681.0μg/m L,95%置信区间为3479.0~3895.0μg/m L。不同萃取部位对TCMK-1细胞的毒性大小不同,依次为碱性二氯甲烷部位>正丁醇部位>碱性正丁醇部位>石油醚部位>二氯甲烷部位,可见三裂叶豚草碱性二氯甲烷部位毒性最大,对细胞活性抑制效果最明显,为三裂叶豚草主要毒性部位。
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