醉馬草有毒生物堿降解方法的研究

朱習(xí)雯，靳瑰麗，萬江春，魏秀紅，古麗夏依爾·阿克

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/新疆草地資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830052)

醉馬草有毒生物堿降解方法的研究

朱習(xí)雯，靳瑰麗，萬江春，魏秀紅，古麗夏依爾·阿克

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/新疆草地資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830052)

【目的】研究不同處理方法對(duì)醉馬草(Achnatheruminebrians)有毒生物堿含量的影響，為其防控及利用提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā坎捎?種物理方法和7種化學(xué)方法，對(duì)抽穗期和結(jié)實(shí)期醉馬草進(jìn)行降解處理，測(cè)定其麥角酰胺和麥角新堿含量，采用模糊評(píng)判法對(duì)其降解效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)?！窘Y(jié)果】在不同物理方法中，各處理雖能降解醉馬草毒性，但效果次于化學(xué)方法，以暴曬24 h(W6)的降解效果最好；在化學(xué)方法處理中，5%尿素浸泡35 d(H5)處理降解效果最佳，麥角酰胺降解率為25.79%～58.24%，麥角新堿降解率為31.60%～43.79%?！窘Y(jié)論】綜合各時(shí)期、降解效果等因素，在抽穗期對(duì)醉馬草進(jìn)行降解處理，且采用5%尿素浸泡35 d(H5)對(duì)醉馬草進(jìn)行降解比較適宜。

醉馬草；有毒生物堿；降解方法；綜合評(píng)價(jià)

0 引 言

【研究意義】醉馬草(Achnatheruminebrians)為禾本科芨芨草屬多年生草本植物，全草具毒，鮮草和枯草都能造成家畜中毒[1]。采食少量不中毒，采食多時(shí)可使馬屬動(dòng)物、綿羊、山羊和牛等動(dòng)物均呈現(xiàn)出蹣跚如醉、精神呆鈍、食量減少、步履不整等中毒狀態(tài)[2-4]。近年來，該植物大面積蔓延，極大降低了草地生產(chǎn)力，造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】國(guó)外Miles等[5]研究得出醉馬草可產(chǎn)生麥角新堿和麥角酰胺，使得醉馬草具有毒性。近年來，我國(guó)在醉馬草方面開展了大量的工作[6-11]，包括化感作用、毒性成分、內(nèi)生真菌、種間關(guān)系和生物補(bǔ)播等方面，由于當(dāng)前飼草料的嚴(yán)重缺乏，近幾年有學(xué)者提出將醉馬草脫毒后作為飼草思路，但相關(guān)報(bào)道并不多見，僅以鄧凱東等采用尿素氨化處理醉馬草后飼喂綿羊，結(jié)果表明醉馬草中麥角新堿含量顯著下降，但其消化率仍偏低[3]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】由于醉馬草的生物學(xué)特性及其分布環(huán)境的影響，幾乎不可能徹底滅除。因此，研究以醉馬草為供試材料，經(jīng)物理和化學(xué)方法處理后，檢測(cè)麥角酰胺和麥角新堿含量，探討不同處理方法對(duì)醉馬草有毒生物堿含量的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】從生產(chǎn)利用的角度出發(fā)，闡明其脫毒效果，為醉馬草作為特種飼草資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

在醉馬草抽穗期(2014年6月17日)和結(jié)實(shí)期(2014年7月13日)分別前往烏魯木齊縣薩爾達(dá)坂鄉(xiāng)(43°28′13.27″N，87°15′11.68″E)采集新鮮醉馬草全株。

1.2 方 法

1.2.1 醉馬草有毒生物堿降解處理

對(duì)不同生育期的醉馬草均采用以下6種物理方法和7種化學(xué)方法進(jìn)行處理，以不做任何處理為對(duì)照(CK)，各處理重復(fù)3次。表1

物理方法和化學(xué)方法處理后的醉馬草樣品用四分法取部分樣品在-20℃低溫冰箱中冷凍5 h，并在-60℃條件下干燥24 h后，取出粉碎成細(xì)粉狀，備用。

1.2.2 醉馬草有毒生物堿含量的檢測(cè)

稱取1 g處理后的醉馬草樣品裝于研缽中，加入0.2 g pvpp(交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮)、4 mL 80%的甲醇溶液(800 mL甲醇+20 g BHT(二丁基羥基甲苯))，混勻，在冰浴條件下研磨至漿狀，置于5 mL離心管中，在4℃的冰箱中放置12 h后，經(jīng)4℃、8 000 r/min條件下離心15 min，吸取上清液經(jīng)0.45 μm孔徑的有機(jī)箱過濾墊過濾至1.5 mL棕色色譜瓶，所有樣品在黑暗條件下保存于4℃冰箱中待測(cè)。

表1 醉馬草處理方法

Table 1 Treatment method of Achnatherum inebrians

物理方法Physicalmethods處理Treatment化學(xué)方法Chemicalmethods處理TreatmentW1120℃下烘烤4hH10.3%鹽酸浸泡1dW2120℃下烘烤12hH20.5%鹽酸浸泡1dW3120℃下烘烤24hH31%鹽酸浸泡1dW4暴曬4hH430%鹽水浸泡1dW5暴曬12hH55%尿素浸泡35dW6暴曬24hH620mg/L乙烯利浸泡14dH7200mg/L水楊酸浸泡14dCK自然采集的醉馬草CK自然采集的醉馬草

經(jīng)Agilent 1100 series高效液相色譜系統(tǒng)，Varian C18反相色譜柱，流動(dòng)相流速1 mL/min，檢測(cè)波長(zhǎng)312 nm，進(jìn)樣量20 μL，以紫外檢測(cè)器(VWD)進(jìn)行檢測(cè)。流動(dòng)相配比和梯度設(shè)置參見李春杰的方法[12]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

利用SPSS 18.0軟件對(duì)不同生育時(shí)期醉馬草有毒生物堿含量進(jìn)行最小極差(LSD)分析；采用模糊數(shù)學(xué)中的相似優(yōu)先比法，建造評(píng)價(jià)模型，綜合評(píng)價(jià)其降解效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 物理方法對(duì)醉馬草有毒生物堿的影響

研究表明，烘烤和暴曬不同時(shí)間程度對(duì)抽穗期、結(jié)實(shí)期醉馬草各項(xiàng)指標(biāo)存在一定的差異性。對(duì)于烘烤處理(W1、W2、W3)來說，抽穗期各處理醉馬草的麥角酰胺含量呈現(xiàn)出顯著下降(P﹤0.05)，W1和W3的麥角新堿含量表現(xiàn)為顯著增加(P﹤0.05)。而結(jié)實(shí)期醉馬草經(jīng)過處理后，W1和W2的麥角酰胺含量均表現(xiàn)出顯著上升(P﹤0.05)，但各處理的麥角新堿含量卻呈現(xiàn)出顯著性下降(P﹤0.05)；從暴曬處理(W4、W5、W6)來看，抽穗期醉馬草的麥角酰胺含量表現(xiàn)出顯著下降(P﹤0.05)，而麥角新堿僅W4處理為顯著增加(P﹤0.05)。結(jié)實(shí)期醉馬草的麥角酰胺含量表現(xiàn)為W4顯著增加(P﹤0.05)，麥角新堿含量呈現(xiàn)出各處理均顯著降低(P﹤0.05)。綜合不同時(shí)期、時(shí)間程度等因素來看，處理W6(暴曬24 h)的降解效果較為最佳。表2

2.2 化學(xué)方法對(duì)醉馬草有毒生物堿的影響

研究表明，不同化學(xué)方法處理抽穗期醉馬草后，其麥角酰胺含量表現(xiàn)為顯著降低趨勢(shì)(P﹤0.05)，降低率為25.08%～58.24%。除H1外，其余處理麥角新堿含量均呈現(xiàn)出顯著降低趨勢(shì)(P﹤0.05)，降低率為1.07%～31.60%；對(duì)結(jié)實(shí)期醉馬草而言，其麥角酰胺含量表現(xiàn)出下降或上升趨勢(shì)，并不穩(wěn)定，H3、H5、H7處理表現(xiàn)為顯著降低(P﹤0.05)。各處理間麥角新堿含量均表現(xiàn)為顯著下降趨勢(shì)(P﹤0.05)，降低率為17.48%～43.79%。處理H5(5%尿素浸泡35 d)的降解效果最佳。表3

表2 物理方法對(duì)不同時(shí)期醉馬草有毒生物堿含量的影響

Table 2 Effect of physical methods of Achnatherum inebrians toxic alkaloid content in different periods

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同Nole：Different small letters mean significant difference in different treatment of the same indicators at 0.05 level, the same as below

表3 化學(xué)方法對(duì)不同時(shí)期醉馬草有毒生物堿含量的影響

Table 3 Effect of Chemical methods of Achnatherum inebrians toxic alkaloid content in different periods

時(shí)期Periods處理Treatment麥角酰胺(mg/kg)Lysergicacidamide降解率(%)Degradationrate麥角新堿(mg/kg)Ergometrine降解率(%)Degradationrate抽穗期HeadingdateCK271.58±4.10a0.00159.38±0.59a0.00H1203.46±5.57b25.08157.68±2.00a1.07H2188.79±1.92c30.48145.67±1.26b8.60H3191.59±0.43c29.45134.27±2.38cd15.75H4201.53±1.16b25.79133.23±1.82cd16.41H5113.41±3.49e58.24109.02±4.76e31.60H6161.00±2.47d40.72138.76±1.89bc12.94H7160.68±1.67d40.83128.89±1.57d19.13結(jié)實(shí)期ProductivephaseCK239.47±3.11ab0.00200.91±1.96a0.00H1241.18±6.09ab-0.72165.79±6.15b17.48H2254.59±2.59a-6.32155.22±2.75bc22.74H3215.79±4.17c9.89139.43±4.21cd30.60H4247.84±4.73a-3.50145.60±14.44c27.53H5177.72±10.46d25.79112.93±4.00e43.79H6224.95±5.01bc6.06122.25±2.69de39.16H7221.85±5.56c7.60123.32±1.68de38.62

2.3 不同處理方法對(duì)醉馬草降解效果的綜合評(píng)價(jià)

對(duì)于醉馬草的利用，要做到整體最優(yōu)，就必須在不同時(shí)期、不同種有毒生物堿降解效果等方面綜合考慮。因此采用不同時(shí)期醉馬草的麥角酰胺和麥角新堿2個(gè)指標(biāo)對(duì)其降解效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，依據(jù)不同處理與理想樣本間各指標(biāo)的相似序號(hào)之和，可得出其降解方法的排序結(jié)果，處理所對(duì)應(yīng)的相似度越小，則表明該處理與理想值越接近。

以26個(gè)處理作為評(píng)價(jià)樣本，以各指標(biāo)最低值作為理想樣本，從而構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)，反應(yīng)出對(duì)理想樣本各變量相似程度。綜合各處理來看，無論是抽穗期還是結(jié)實(shí)期，物理方法的降解效果遠(yuǎn)次于化學(xué)方法。從不同時(shí)期醉馬草的降解效果來看，前5位的排序具有一定波動(dòng)性，大致穩(wěn)定在H5、H7、H6、H4和H3這5個(gè)處理，總模糊值結(jié)果顯示，抽穗期和結(jié)實(shí)期降解效果前5位排名為H5>H7>H6>H4>H3和H5>H3>H6>H7>H4。表4～6

表4 不同處理方法綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

Table 4 Comprehensive evaluation of different treatment methods

處理Treatment抽穗期Headingdate結(jié)實(shí)期Productivephase麥角酰胺Lysergicacidamide麥角新堿Ergometrine麥角酰胺Lysergicacidamide麥角新堿Ergometrine識(shí)別標(biāo)識(shí)IdentificationmarkingsystemW1218.32169.01268.31174.091W2209.17157.98290.82160.161W3203.60162.28252.23169.961W4213.78174.28284.64168.721W5217.35164.98240.36160.631W6214.39153.91227.98171.921H1203.46157.68241.18165.701H2188.79145.67254.59155.221H3191.59134.27215.79139.431H4201.53133.23247.84145.601H5113.41109.02177.72112.931H6161.00138.76224.95122.251H7160.68128.89221.85123.321理想樣本113.41109.02177.72112.930

表5 不同處理方法待判組合對(duì)理想樣本各變量相似程度

Table 5 Semblance of indexes of evaluated varieties and standard variety for different treatment methods

樣本Sample抽穗期HeadingdateX1X2相似程度Similaritydegree樣本Sample結(jié)實(shí)期ProductivephaseX1X2相似程度SimilaritydegreeW1131225W1111324W29918W213720W381018W391120W4101323W4121022W5121123W56814W611718W651217H17815H17916H24610H210616H3549H3246H4639H48513H5112H5112H6358H6426H7224H7336

表6 不同處理方法待判組合對(duì)各已知樣本相似度排序

Table 6 Sequence of semblance for different treatment methods

處理TreatmentH5H7H6H4H3H2H1W3W6W2W4W5W1抽穗期Headingdate相似度248991015181818232325排序結(jié)果12345678910111213處理TreatmentH5H3H6H7H4W5H2H1W6W3W2W4W1結(jié)實(shí)期Productivephase相似度2666131416161720202224排序結(jié)果12345678910111213

3 討 論

降解醉馬草中有毒生物堿含量是合理利用、推動(dòng)其防控和對(duì)畜牧業(yè)持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一。實(shí)驗(yàn)可以看出，物理方法對(duì)降低醉馬草有毒生物堿含量作用不大，其麥角酰胺和麥角新堿含量在同一處理的不同生育期，表現(xiàn)為降低或升高，結(jié)果并不穩(wěn)定。這可能與有毒生物堿的結(jié)構(gòu)有關(guān)，其特征結(jié)構(gòu)為復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)[13]，使用物理方法不易打破其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致物理方法對(duì)降解醉馬草有毒生物堿含量的作用不大。處理結(jié)果表現(xiàn)為有降低或升高，也可能是由于有毒生物堿因處理時(shí)間的不同而表現(xiàn)出不同的差異性等。

在化學(xué)方法中，各處理對(duì)醉馬草有毒生物堿含量表現(xiàn)出一定的降解作用。其中以尿素浸泡處理效果最為明顯，降解了抽穗期醉馬草中麥角酰胺含量的58.24%，麥角新堿含量的31.60%，降解結(jié)實(shí)期醉馬草中麥角酰胺含量的25.79%，麥角新堿含量的43.79%。鄧凱東等[3]的試驗(yàn)結(jié)果也呈現(xiàn)出類似結(jié)果。魯西科[14]采用0.3%鹽酸和醋酸水浸泡莖直黃芪(Astragalusstrictus)，具有較好的去毒效果，實(shí)驗(yàn)采用鹽酸、鹽水、乙烯利和水楊酸處理同樣可使有毒生物堿含量減少，但其效果遠(yuǎn)不及尿素浸泡處理。

借助模糊綜合評(píng)判法評(píng)價(jià)不同方法處理不同時(shí)期醉馬草的兩個(gè)指標(biāo)，并確定了其相似程度，以期對(duì)醉馬草降解效果和利用價(jià)值做出科學(xué)合理的評(píng)價(jià)。由實(shí)驗(yàn)可得，抽穗期和結(jié)實(shí)期降解效果前5位排名為H5>H7>H6>H4>H3和H5>H3>H6>H7>H4。這就說明物理方法雖然能降解醉馬草的毒性，但脫毒效果不佳，并且與生育期無較大關(guān)系。此外，在今后的研究中，可以考慮從浸泡時(shí)間、浸泡濃度等方面對(duì)醉馬草進(jìn)行相關(guān)脫毒研究，為醉馬草的利用提供新的途徑。

4 結(jié) 論

在不同物理方法中，各處理雖能降解醉馬草毒性，但效果次于化學(xué)方法，以暴曬24 h(W6)的降解效果最好；在各化學(xué)方法處理中，5%尿素浸泡35 d(H5)處理降解效果最佳，200 mg/L水楊酸浸泡14 d(H7)處理次之。綜合各時(shí)期、降解效果等因素來看，建議在抽穗期對(duì)醉馬草進(jìn)行降解處理，且采用5%尿素浸泡35 d(H5)對(duì)醉馬草進(jìn)行降解比較適宜。

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ZHU Xi-wen, JIN Gui-li, WAN Jiang-chun, WEI Xiu-hong, Gulixiayier Ake

(CollegeofPrataculturalandEnvironmentalSciences,XinjiangAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandResourcesandEcologyofXinjiang,Urumqi830052,China)

【Objective】 To investigate the effect of different treatments on poisonous alkaloid content ofAchnatheruminebriansand provide scientific basis for its prevention and utilization.【Method】The experiment of degradation treatment on heading and filling stage ofA.inebrianswas carried out with 6 kinds of physical methods and 7 kinds of chemical methods to measure the lysergic acid amide and ergometrine content after the processing and then the fuzzy evaluation method was used to assess the degradation effect.【Result】In different physical methods, although it could degradeA.inebrians, the effect was inferior to chemical methods. Exposure to 24 h (W6) produced the best effect of degradation. In the chemical methods, 5% urea soaked 35 d (H5) was the best one. The rate of lysergic acid amide degradation was 25.79%-58.24%, and the rate of ergometrine degradation 31.60%-43.79%.【Conclusion】Various periods, degradation effects and other factors integrated, it is suggested thatA.inebriansshould be degraded on the heading stage and with 5% urea soaking 35 d (H5) for degradation ofA.inebriansis more appropriate.

Achnatheruminebrians；poisonous alkaloid；degradation method；evaluation

2016-09-19

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)“草原主要毒害草發(fā)生規(guī)律及防控技術(shù)研究”(201203062)

朱習(xí)雯(1993-)，女，湖北鄖縣人，碩士研究生，研究方向?yàn)椴輼I(yè)生產(chǎn)，(E-mail)842534838@qq.com

靳瑰麗(1979-)，女，河南蘭考人，副教授，博士，研究方向?yàn)椴莸刭Y源與生態(tài)，(E-mail)jguili@126.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.12.014

S812

：A

：1001-4330(2016)12-2265-07