ricin

更新时间:2022-11-27 04:22:34 阅读: 评论:0


2022年11月27日发(作者:副词修饰)

蓖麻毒素的分离、提取及活性研究

本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研

究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标

注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过

的研究成果,也不包含为获得四川大学或其他教育机构的学

位或证书而使用过的材料。与我一同工作的对本研究所

做的任何贡献均已在论文作了明确的说明并表示谢意。本

学位论文成果是本人在四川I大学读书期间在侯太平教授

指导下取得的,论文成果归四川I大学所有,特此声明。警

2007@z衙4户j/杉四川大学硕}。学位论文蓖麻

毒素的分离、提取及活性研究农药学专业研究生:高杉

指导教师:侯太平本研究以蓖麻毒素灭鼠为目的,以小白

鼠活性实验为筛选指标,研究了从蓖麻种子中分离蓖麻毒蛋

白的方法,实现了对蓖麻毒素的最优提取,并利用得到的蓖

麻籽粗提物对小白鼠进行灭鼠试验,来模拟高原鼠兔的灭鼠

效果评价。最终在野外大面积应用实验中,取得了比较满意

的效果。以蓖麻籽为原料,通过选用不同物质做浸提剂,

单独研究了各种浸提剂对蓖麻毒素的最佳提取方法,在综合

对各浸提剂在其最佳提取条件下的提取蓖麻毒素的效果后,

最终确定,0.2mol/L的磷酸缓冲液在对去皮蓖麻籽

的质量体积比为l:3(g/m1)时,浸提24小时后,

所得混合物4000rpm离心30min,小心除去油

脂,以及离心所剩的渣滓,保留清液,在清液中加入(NH

4)zS04盐析剂到80%饱和度,盐析24小时,10

000rpm离心30min,再经透析,真空干燥后所得

蓖麻毒素(粗毒)产率最高,同时该提取方法还兼顾到蛋白

的稳定性及整个提取流程的经济性,正是要寻找的最佳工艺

路线。应用提取出的蓖麻毒素(粗毒)对小白鼠做活性实

验,’结果表明,蓖麻毒素对小鼠腹腔注射的LD∞为7.9

71ug/kg,其主要药效成分为蓖麻毒素。蓖麻毒素使

小白鼠中毒后无明显异常反应,不容易造成拒食现象,能够

提高灭鼠效率。而小白鼠从腹腔注射后30h开始出现死

亡,直到96h后均有死亡,说明本毒饵是高效、慢性灭鼠

刻。针对JlI西北高原的主要害鼠一高原鼠兔,应用蓖

麻毒素灭鼠剂进行了野外四川r大学硕上学位论文防治实

验,在大面积实验中,该粗毒以1%浓度配制毒饵对高原鼠

兔的校正灭效为85%以上。小区实验的灭效在90%左

右。通过连续半个月的观察,未发现鹰等天敌出现二次中毒

现象,对受试绵羊也无明显影响,禁牧期后,未发现对牲畜

造成危害。这些都充分说明,蓖麻毒素灭鼠剂在应用中是具

有安全保障的。,上述研究结果说明,蓖麻毒素灭鼠剂作

为一种新型的灭鼠剂,无二次中毒,对牛、羊等对非靶标生

物未见明显危害,比较安全、无残毒,不造成环境污染。不

失为一种优良的安全无公害灭鼠剂。关键词:蓖麻毒素;提

取分离;LDso;高原鼠兔;灭洞率四JI『人学硕}。

学位论立ExtractionandResearc

honBioactivityofRawToxi

nofRiciousMajor:Pesticid

eScienceGraduate:GAOShan

Tutor:HOUTai—pingThepape

rmainlystudythederatiza

tionbyriein.Ittakesthew

hitemouse’sactivenessexpe

rimentastheindicator,stu

dymethodsandtechnologyof

extractionofricinfromth

ecasterbean.Finally,findo

uttheoptimumwayofextrac

tion.andusingthecrudeext

ractofricin,Istudytheki

llingefficacytothewhite

mouse,simulatedtheplateau

rodentstoderatizationeff

ectappraisal.Atlast,inth

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t,thisrodenticidehasobta

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actedwith0.2mol/LPBS(cas

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removethesediment油ichthe

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学位论文24hours,i0000rpmcent

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is7.971ug/kg,themaincomp

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whitemousetobepoisoned.t

her=eisnotobviouslyabno

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iency.Theresultsshowstha

traciniSaslowlyandhigh

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iaeinthewestern—northSic

huanplateau。applicatedexp

erimentinthebigareawast

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componet.theresultsshowt

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sareover85%.Thekillingr

ateforOchotonacurzoniaei

Sabout90%intheplotexper

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observationinhalfmonth—l

ong,wehadnotdiscoveredse

condarypoisoningonnatura

lenemylikehawk.Thetreate

dsheepalSOnotobviouslyt

obeaffected,afterprohibi

tionofgrazingperiod,weha

snotdiscovertheharmtot

hedomesticanimal.Theseall

fullyexplainedthat,theri

cinrodenticidehasthesafe

tycontrolintheapplicati

on.Theabovefindingsshows

that,asonekindofnewrode

nticide,thericinrodentici

dehasnotsecondarypoison

ing,safeandhighefficacy.S

o.it’SapromiSingrodentic

idetoapplytowideareas.K

eywords:ricin,extractiona

ndseparation,LDs0,Ochoton

acurzoniae,thekillingrat

eforOchotonacurzoniae4

【『q川人学硕I:学位论文前言蓖麻(Ricinus

communYsL.)属大戟科蓖麻属,是十大油料作

物之一。我国蓖麻种植面积约47万公顷,蓖麻籽年产量3

0万吨,居世界第2位。蓖麻籽榨油后的饼粕富含多种氨基

酸、矿物质,可作为牲畜的优良饲料,但蓖麻籽中含有的蓖

麻碱、毒蛋白、变应原和血球凝集素等毒素对牲畜有较强的

毒性,不能直接被利用。因此,寻找有效提取蓖麻籽中的毒

素的方法将会极大地提高蓖麻资源的综合利用程度,产生更

大的经济和生态效应。蓖麻毒蛋白(Ricin)是蓖麻

种子中的一种毒蛋白,含量占籽重的1%-5%。在188

7年,Dixson首次证明了蓖麻籽的毒性是由一种蛋白

引起的:19世纪后叶,Stilimark详细地研究了

这种毒素蛋白,并建议命名为“Ricin”。此后,蓖麻

毒蛋白的理化性质和生物学特性引起了许多生化学家的兴

趣和关注。研究表明,蓖麻毒蛋白对所有哺乳动物的有核细

胞都有毒害作用,它通过抑制蛋白质合成来杀死癌细胞,这

使它在医学上成为用于杀伤肿瘤细胞的候选毒素之一。Ri

cin是迄今为止天然药中最毒的蛋白之一,几乎对所有真

核细胞都有毒性。它以往主要用于治疗肿瘤的研究,在作为

灭鼠剂应用上尚未见报道。有资料显示,川西北高寒草场

鼠害分布面积达270万公顷,占可利用面积的20.1%。

而高原鼠兔是川西北高原的主要害鼠之一,它们群栖穴居,

具有强烈的挖掘活动和以植物为食的生态特征,使其作用集

中表现在对植被和土壤的影响上。尤其是由于它们营群居生

活,在一定范围内大量集中,生物量特大,危害极为严重,

是草原上的主要害鼠。鼠兔大量存在,导致草场的退化,不

但给当地畜牧业带来很大经济损失,更严重的是加速了草原

的退化,引起土壤沙化,水土流失严重,草原生态系统收到

严重的破坏。若尔盖草原湿地是长江与黄河的分水岭,它是

世界上最大的“固体高原水库”。因为湿地受到破坏,若尔

盖沙化严重。有专家忧虑,如沙化问题不加治理,不到20

年,整个若尔盖草原将成为高原沙漠,引发的沙尘暴将“光

顾”成都平原。多年来有关鼠害防治,国内外普遍采取化

学防治策略。人们曾长期使用天列J11人学硕士学位论

文然物质如红海葱、马钱子碱等灭鼠,以后逐渐使用一些新

单质和化合物如黄磷、氰化物、氟乙酸钠、氟乙酰胺等急性

杀鼠剂。在上世纪40年代末,人们开始使用抗凝血剂(A

nticoagulantrodenticides)

用于灭鼠。目前广泛使用第二代抗凝血剂有鼠德克、澳敌隆、

大隆、杀它仗和硫敌隆等。化学灭鼠剂在当前鼠害防治中被

广泛制成毒饵,用于防治家栖和野栖鼠类,具有高效、省工、

方便等优点,在目前的鼠害防治工作中,占有重要的地位,

尤其是当大面积发生鼠害时,化学防治是解决问题的主要手

段。但是剧毒化合物除可因误食引起中毒死亡,对人们社会

生活造成危害外,还由于使用后污染到水源或长期残留于土

壤中,对环境造成的污染将是长期的和极其严重的,将对人

类的生存、健康带来巨大的危害。很多剧毒急性灭鼠药是植

物内吸性的,被其毒死的鼠和牲畜腐败后可被植物内吸,在

植物体内能滞留数月乃至数年之久。424可长达4年,氟

乙酞胺能滞留50天,其滞留期与植物的种类、部位和生长

期有关。目前,许多有机化合物灭鼠剂由于其药物残留性和

剧毒性已被禁止生产傻用。抗凝血灭鼠剂虽然效果好,但长

期使用会产生抗药性。而且,现在国内外研制的第二代抗凝

血杀鼠剂普遍成本高,价格昂贵,给大量应用造成一定困难。

此外,合成化学灭鼠剂将消耗化工原料,使得可利用资源减

少,不符合可持续发展战略要求。近年来,随着有害生物

综合治理(IPM)理论的实施、可持续发展战略的发展和

人们环境保护意识的逐渐加强以及各类急性化学灭鼠剂的

禁止使用,人们对灭鼠剂的要求也相应提高,研制新型的灭

鼠药物以避免上述化学灭鼠剂的缺点成为当务之急。植物源

药物具有天然来源、与环境相容性好;药源丰富、经济简便

成本低廉;活性物质易代谢残留量小、对环境无污染和靶动

物不易产生抗性等优点,因而成为人们关注的重点和新型农

药发展的趋势。作为草原病虫害防治专业实验室,川西北

高原的鼠害是我们一直关注的。为有效控制鼠害,本实验室

尝试从有毒植物中筛选灭鼠的有效成分。国内已有直接用蓖

麻籽和它的根、茎、叶制成植物杀虫剂,应用于实践中取得

了很好的效果。而蓖麻毒蛋白对所有哺乳动物的有核细胞都

有毒害作用,这使它在医学上成为用于杀伤肿瘤细胞的候选

毒素之一。它以往主要用于治疗肿瘤的研究,在作为灭鼠剂

应用上尚未见报道。基于国内外对灭鼠荆的研究和人们对理

想灭6四川大学顾L学位论文鼠剂的要求,本实验室从高

原鼠兔的生物生态学习性和植物学、农药学、环境保护学等

诸方面研究入手,提出了从蓖麻籽中提取分离蓖麻毒素,研

制安全无公害灭鼠剂这一研究方向。本研究以蓖麻毒素灭

鼠为目的,以小白鼠活性实验为筛选指标,实现对蓖麻毒素

的最优提取,并利用得到的蓖麻粗毒对小自鼠进行灭鼠试

验,来模拟高原鼠兔的灭鼠效果评价。最终在野外大面积应

用实验中,取得了比较满意的效果,现将研究结果报告于后。

7删川人学硕卜≠位论文第一章.蓖麻毒素的提取与分离

蓖麻毒素(Ricin)系指蓖麻毒蛋白、蓖麻碱、蓖麻变

应原和血球凝集素四种毒性物质,其中蓖麻毒蛋白的毒性最

大。在药物研究中,蓖麻毒蛋白又称蓖麻毒素。在英语中蓖

麻毒素和蓖麻毒蛋白是同一词一“Ricin”。蓖麻毒素

对入和哺乳动物有剧毒,几乎对所有真核细胞都有毒性。一

个毒素分子进入细胞内,就足以使整个细胞的蛋白质合成完

全停止而死亡。蓖麻毒蛋白为白色粉末状或结晶形固体,

无味。不溶于乙醇、乙醚、三氯甲烷、甲苯等有机溶剂,溶

于酸性稀释液或盐类水溶液,在饱和硫酸铵溶液中,能沉淀

析出。与一般蛋白质相比,蓖麻毒蛋白对热、酸、碱比较稳

定,湿热条件下很容易凝固变性,在水中煮沸或加压蒸汽处

理即凝固变性,失去毒性,但干热条件下则失活很难,在半

乳糖溶液中可保存数月而不失活。为获得提取蓖麻毒蛋白

的最佳方法,本实验参考Nicolson等的方法,采用

逐一改变实验条件的方法,在不同浸提剂的种类,剂量,抽

提时间,不同盐析剂的种类,盐析浓度等情况下,对蓖麻毒

蛋白的粗提条件进行了研究与比较分析。从而优选出具有最

高杀鼠效果的蓖麻毒蛋白提取方法。1.材料与方法1.1

实验材料供试蓖麻籽为市售。蓖麻籽去壳后储存于4。C

冰箱中备用。供试用小白鼠为昆明种,由四川大学华西啮

齿类动物SPF养殖中心提供。1.2主要仪器与药品A

-88型组织粉碎匀浆机:江苏省金坛市医疗仪器厂J-

25I高速冷冻离心机:美国贝克曼公司10000rp

mJ-6B高速冷冻离心机:美国贝克曼公司4000r

pmPU一1800型紫外可见分光光度计:北京普析通

用仪器公司四JII大学硕j擘位论文DZF-1B真

空干燥箱:北京金紫光科技发展有限公司生产电子计数天

平:常熟市金阳天平仪器有限公司生产BP310P电子

分析天平:德国赛多利斯公司生产R205B旋转蒸发器:

上海申胜生物技术有限公司生产DSX-280D手提式

高压灭菌锅:上海申安医疗器械厂生产3J一1精密增力

搅拌器:金坛市富华仪器有限公司生产(NH4)2S0

4、Na2S04、MgS04等试剂均为国产分析纯,透

析袋,蒸馏水,均购于四川I大学设备处。1.3实验方

法在前期研究工作基础上,参考Nicolson等的方

法,,对提取条件进一步研究,以小白鼠的死亡率为指示,

寻找提取蓖麻粗毒的最优途径。具体方法如下:A.蓖麻粗

毒的提取:称取509脱壳蓖麻籽,加一定量的某种浸提

剂浸泡,用匀浆机粉碎后匀浆置于低温环境下(4℃)搅拌

若干小时,然后用4层纱布滤去残渣,取上清液离心(40

00rpm/30min)。弃去沉淀和上层蓖麻油,保留

中间清液,在中间清液中加入某种盐析剂到一定浓度,使其

充分溶解后,4℃环境下静置24h,然后以10000r

pm/30min离心,收集沉淀,将沉淀溶解于蒸馏水中,

透析24h,将透析所得于40℃减压蒸馏,最后真空干燥

可得蓖麻粗毒。B.小鼠活性实验设计:1)对浸提后的

混合物4000rpm离心30min,小心除去油脂,保

留清液,提取离心所剩的渣滓,每种渣滓再用对应的浸提液

浸泡24小时后。分别进行4000rpm离心30mi

n,小心取出油脂,保留清液,得到对应的粗毒溶液A、B、

C…。2)对盐析后的混合物10000rpm离心30m

in,保留沉淀,取上清液a、b、c…。以A、B、C…

和a、b、c…溶液做原药,分别取lml稀释100、1

000、10000倍…对小鼠进行腹腔注射(剂量为每鼠

0.5m1),每组每浓度用5只小鼠,并取1只小鼠做空

白对照。最终小鼠死亡率最低的那组即是粗毒提取效果最佳

的。9四川大学硕1j学位论文1.3.1第一部分实验

浸提剂的选择及浸提条件的摸索1.3.1.1不同浸提剂

的选择分别称取509脱壳蓖麻籽,依次用100M的水,

100M0.2mol/L的磷酸缓冲液(PH7.2)

和100ml5%的乙酸溶液进行匀浆,再静置于4”C

环境中浸提24小时。对浸提后的混合物4000rpm离

心30min,小心除去油脂,保留清液,提取离心所剩的

渣滓,每种渣滓再用对应的浸提液浸泡24小时后。分别进

行4000rpm离心30min,小心取出油脂,保留清

液,得到对应的粗毒溶液A、B、C…。按上述方法B作小

鼠活性实验。每组实验重复3次。1.3.1.2浸提剂的

最佳抽提时间的选择分别称取509脱壳蓖麻籽,用上述

三种的浸提剂100ml匀浆,于4”C浸提12、24、

36、48小时。对浸提后的混合物4000rpm离心3

0min,小心除去油脂,保留清液,提取离心所剩的渣滓,

每种渣滓再用对应的浸提液浸泡24小时后。分别进行40

00rpm离心30min,小心取出油脂,保留清液,得

到对应的粗毒溶液h、B、C…。按上述方法B作小鼠活性

实验。每组实验重复3次。1.3.1.3浸提剂的最佳抽

提体积的选择分别称取509脱壳蓖麻籽,加入100M、

150ml、200ml的上述三种的浸提剂匀浆。于4”

C浸提至各种浸提剂对应具有最佳蓖麻粗毒浸提效果的时

间。对浸提后的混合物4000rpm离心30min,小

心除去油脂,保留清液,提取离心所剩的渣滓,每种渣滓再

用对应的浸提液浸泡24小时后。分别进行4000rpm

离心30min,小心取出油脂,保留清液,得到对应的粗

毒溶液A、B、C…。按上述方法B作小鼠活性实验。每组

实验重复3次。1.3.2第二部分实验盐析剂的选择及最

佳盐析条件的摸索分别称取509脱壳蓖麻籽,加入适量

的浸提剂匀浆,4℃浸提若干小时a所得混合物4000r

pm离心30min,小心除去油脂,以及离心所剩的渣滓,

保留清液,在清液中分别加入不同的盐析剂,每种盐析剂分

别逐渐加到50%、60%0、70%、10四川大学硕

I:学位论文80%饱和度,盐析24小时后,10000

rpm离心30min,观察现象,收集沉淀,然后对所得

的每种上清液取lml,稀释1000倍,做小鼠活性实验,

最终小鼠未死亡或死亡最少的那组即是盐析效果最佳的。

1.3.3第三部分实验最佳浸提条件下各浸提剂的蓖麻粗

毒产率分别称取509脱壳蓖麻籽,各自加入适量的浸提

剂匀浆,4”C浸提适宜时间。所得混合物4000rpm

离心30min,小心除去油脂,以及离心所剩的渣滓,保

留清液,在清液中分别加入的盐析剂到最适宜浓度,盐析一

定小时后,10000rpm离心30min,观察现象,

收集沉淀,沉淀溶解于蒸馏水中,透析24h,将透析所得

40℃减压蒸馏,最后真空干燥可得蓖麻粗毒。从而可计算

各自的产率。2.结果与分析2.1.不同浸提剂灭鼠效果

垂!:!篓签墼丕旦里堡型星握担旦堕旦盟丕匦垫墨浸提剂

小鼠死亡时间(h)202436487296总死

亡率%稀1/1001/52/53/55/51

00水释1/10001/52/53/560

倍1/100002/53/560数1/100

0001/52/540稀1/1001/53/

5600.2mol/L释1/10002/53/5

60的磷酸缓,。1首1/100001/52/54

0冲液数1/1000002/540稀1/10

01/52/54/55/51005%乙酸释1

/10001/52/53/54/580倍1/

100001/52/53/560数1/100

0001/52/53/560四川人学硕}:学位

论文注:本实验设3个重复,取平均值上述结果表明,相

同条件下,5%乙酸做浸提剂时,小白鼠死亡率最高,说明

它对蓖麻毒素的浸出效率最低,导致渣滓里的蓖麻毒素含量

相对较多,再次浸提出来才出现杀鼠率较高的现象。水做浸

提剂时,小白鼠最先出现死亡,同样说明其浸提效果不好,

相比较而言,0.2mol/L的磷酸缓冲液的浸提效果是

最好的。2.2最佳浸提时间的选择由于选择三种不同的

浸提剂,故按照浸提剂分组,组内进行实验最后综合对比得

出结果。同时最终只选择3个浓度梯度的药物做活性实验。

表1.2水做浸提剂浸提不同时间的灭鼠效果浸提时间小

鼠死亡时间30364248607296总步

E亡率(h)(h)%稀1/1001/53/54

/55/510012释1/10001/52/

53/54/55/5100盔1/100001

/52/53/55/5100稀1/1001/

52/53/56024释1/10001/5

2/53/560室1/100001/52/5

40稀1/1001/52/53/56036

释1/10001/52/540室1/1000

01/52/540稀1/1001/52/5

3/56048释1/10001/52/53/

560室1/100001/52/540注:本实

验设3个重复,取平均值显然。水做浸提剂时浸提36小

时的杀鼠效果最低。说明此时水已经把绝大12婴型盔兰

堡!:兰竺堡兰多数的蓖麻毒素浸提出来,导致渣滓里的蓖

麻毒素含量很低,所以再次浸提后的杀鼠效果最低,从而说

明36小时是水的最佳浸提时间。表1.35%乙酸浸提

剂浸提不同时间的灭鼠效果浸提时间小鼠死亡时间30

364248607296总死亡率(h)

(h)%.

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