《Scientific Reports》:Phytochemical analysis of green-branch bark extract and the brown gum exudates “kinos” from Eucalyptus camaldulensis by HPLC and GC–MS with their antifungal activity
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本研究针对全球抗真菌药物耐药性问题加剧、亟需开发环境友好型木材保护剂的现状,以埃及生长的赤桉(Eucalyptus camaldulensis)为材料,深入分析了其绿枝树皮提取物(GBE)与褐色树胶渗出物“kinos”的植物化学成分。研究人员运用HPLC与GC–MS技术鉴定出关键化合物,并评估了它们对从感染Pinus halepensis根部分离出的两种病原真菌Fusarium circinatum与Pythium tardicrescens的抗真菌活性。结果表明,高浓度(1000 μg/mL)的GBE与kinos对F. circinatum均展现出超过71%的强效抑制,GBE对P. tardicrescens亦有显著效果。这项研究为发掘植物源特异性生物活性成分,并应用于环保木材生物杀菌剂开发提供了重要的科学依据。
在人类寻求更环保、更可持续的发展方式道路上,如何保护珍贵的木材资源免受真菌侵蚀,同时避免传统化学杀菌剂带来的环境与健康风险,正成为一个日益严峻的全球性挑战。与此同时,大自然本身的“药房”——植物王国,始终是科学家们寻找解决方案的宝库。桉树,这种原产于澳大利亚的常绿乔木,早已因其独特的芳香和药用价值闻名于世,被广泛用于传统医药、制药乃至化妆品中。其体内蕴藏着丰富的挥发性与非挥发性生物活性化合物。随着研究的深入,桉树提取物作为一种环境友好的潜在疗法,其健康相关特性正吸引着越来越多的科学目光。
本研究聚焦于在埃及生长的赤桉(Eucalyptus camaldulensisDehnh.),并特别选取了两种颇具特色的天然产物:绿枝树皮提取物(Green-branch bark extract, GBE)和一种被称为“kinos”的褐色树胶渗出物。这两种材料被用作生物杀菌剂,施加于遭受真菌病害的阿勒颇松(Pinus halepensisMill.)木材样本上。研究的核心驱动力,源于对抗真菌耐药性这一全球性问题的深刻关切,以及对特定生物活性化学物质的迫切需求,以期推动创新性环保木材保护剂的开发。
为系统揭示GBE与kinos的化学本质并评估其抑菌潜力,研究人员主要运用了两种关键技术:高效液相色谱(High-performance liquid chromatography, HPLC)和气相色谱-质谱联用(Gas chromatography–mass spectrometry, GC–MS)。研究对象(病原真菌)来源于自然发病的阿勒颇松树根,具体为镰刀菌(Fusarium circinatum)和腐霉菌(Pythium tardicrescens)。
研究结果
1. HPLC分析揭示主要酚类成分
通过高效液相色谱(HPLC)技术,研究人员精确量化了提取物中的主要酚类化合物。在绿枝树皮提取物(GBE)中,含量最高的三种化合物分别是山奈酚(kaempferol, 14043.15 μg/g 提取物)、没食子酸(gallic acid, 7021.37 μg/g 提取物)和鞣花酸(ellagic acid, 4983.92 μg/g 提取物)。而在“kinos”树胶渗出物中,主要的化合物则包括绿原酸(chlorogenic acid, 12511.35 μg/g 提取物)、没食子酸(12443.92 μg/g 提取物)、鞣花酸(8147.54 μg/g 提取物)和芦丁(rutin, 2025.87 μg/g 提取物)。这些高含量的酚类物质通常是植物发挥生物活性的重要基础。
2. GC–MS分析鉴定主要挥发性成分
运用气相色谱-质谱联用(GC–MS)技术,研究团队进一步剖析了提取物中的挥发性化学成分。在GBE中,检测到的主要化合物为对伞花烃(p-cymene, 占总成分的31.91%)、匙叶桉油烯醇(spathulenol, 26.56%)和隐酮(crypton, 11.60%)。相比之下,kinos中通过GC–MS鉴定出的丰富化合物包括匙叶桉油烯醇(19.61%)、异香树烯环氧化物(isoaromadendrene epoxide, 9.13%)、α-苜蓿烯醇(α-acorenol, 4.71%)和广藿香烷(patchoulane, 4.68%)。
3. 提取物表现出潜在抗真菌活性
研究评估了GBE和kinos在四种不同浓度(125, 250, 500和1000 μg/mL)下对两种病原真菌的抑制效果。两者均在最高浓度(1000 μg/mL)下表现出最强的抗真菌潜力。针对镰刀菌(F. circinatum),GBE和kinos的真菌抑制百分比(Fungal Inhibition Percentage, FIP)分别达到了71.85%和71.11%。针对腐霉菌(P. tardicrescens),GBE在1000 μg/mL和500 μg/mL浓度下展现了最高的抗真菌效果,其FIP值分别为39.62%和35.55%。kinos对该菌的抑制效果相对较弱。
结论与讨论
本研究系统分析了赤桉绿枝树皮提取物(GBE)与“kinos”树胶渗出物的化学成分,并证实了它们对危害阿勒颇松的两种关键病原真菌——镰刀菌(Fusarium circinatum)和腐霉菌(Pythium tardicrescens)——具有显著的抑制活性。HPLC和GC–MS分析揭示了两者富含多种已知具有生物活性的酚类化合物(如山奈酚、没食子酸、鞣花酸、绿原酸)和挥发性萜类化合物(如对伞花烃、匙叶桉油烯醇)。这些化合物很可能协同作用,构成了其抗真菌活性的物质基础。
该研究的重要意义在于,它响应了全球对抗真菌耐药性和开发环境友好型处理方案的迫切需求。通过精确鉴定赤桉特定部位(绿枝树皮和树胶)中的特异性生物活性化合物,本研究为开发基于植物的、新型的木材生物杀菌剂提供了直接的实验依据和候选化合物库。将这类天然提取物应用于木材保护,不仅有望减少对传统化学合成杀菌剂的依赖,降低环境与健康风险,也为林业和木材工业的可持续发展提供了一条潜在的绿色路径。研究结果已发表于《Scientific Reports》期刊,为后续深入探究这些活性化合物的具体作用机制、构效关系及其在实地条件下的应用效果奠定了坚实的基础。