广西天然资源及其产物的信息技术构建

刘 玭 刘雄民

（广西大学化学化工学院，广西 南宁 530004）

广西天然资源及其产物的信息技术构建

刘 玭 刘雄民

（广西大学化学化工学院，广西 南宁 530004）

针对广西丰富天然资源和天然产物研究现状及广西产业发展趋势，建议利用信息技术构建广西天然资源及产物系统，给出数据库结构的设计、系统整体框图、各项功能说明以及基本检索的流程图，并阐明系统的应用领域。

天然资源；天然产物；信息技术；构建

广西有丰富的天然植物和海洋生物资源，由于天然产物具有高活性、用途广泛，是国内外的热点研究领域。化学化工专家、医药专家在此领域开展了大量的开拓性研究工作，取得了丰硕成果。信息技术是近年来发展迅速的领域，渗透到各个学科，其中天然产物与信息技术的结合开始受到关注。在化学领域CrossFire Beilstein 是世界上最大的关于有机化学方面的数据库[1]，中国医学科学院医药生物技术研究所和创腾科技有限公司联合开发了“微生物天然产物数据库”[2]，雷静等建立了海洋天然产物信息 Web检索系统[3]，NAPRALERTSM是世界上最大的民族药及传统医药,化学、植物药、微生物和海洋药物的文献数据库[4]，钟扬等[5]开展了传统药物及天然产物信息系统间的交互运行技术研究。这些成果为广大研究人员提供了大量的信息和丰富的基础数据，对推动天然产物研究起到积极作用。但这些数据库的重点是给出化合物的结构、性质等方面的基础数据，它们往往不具有兼容性。但在天然产物与植物种类方面的相互关系、天然产物与植物地域依赖关系、天然产物与提取分离技术的关系等方面用信息技术处理还没有受到足够重视。

本文探索利用信息技术研究广西几种特色天然产物与植物种类的相互关系，天然产物与植物地域依赖关系、天然产物与提取分离技术的关系，为今后信息技术在广西天然产物的应用提供参考。

1 几种广西特色天然植物及其化学成分

广西的植物资源非常丰富，其中八角、肉桂、松树、桉树、蒜头果等值得关注，下面对它们的化学成分分别进行介绍。

1.1 八角

八角（Illicium verum Hook.f.）又称八角茴香，是木兰科八角属植物，是我国南亚热带特有的“药食同源”珍贵经济树种，主要分布在我国的广西、广东、贵州、云南、福建等省，其干燥成熟果实为我国的特产调味香辛料和中药,八角的主要化学成分如下：

（1）挥发油。八角挥发油主要成分为茴香脑、茴香醛、茴香酮、萜烯等，其中八角果挥发油的茴香脑含量达到 90%以上，但对于不同地区产的八角，其挥发油成分有区别，如云南怒江、四川缙云山、广西龙胜等三地域的八角果实挥发油成分几乎不含茴香脑，没有强烈的八角茴香香气[6]。

（2）倍半萜内酯。滇西八角果皮中分离出30多种高度氧化的倍半萜内酯及其衍生物，如莽草毒素、伪莽草素、八角莽草毒素、红花八角素等。

（3）黄酮。八角果实中含有 3-芸香糖，3-葡萄糖，3-半乳糖取代的山萘酚和槲皮素，3-鼠李糖槲皮素，3-木糖槲皮素以及游离的山萘酚和槲皮素等

（4）其它。八角中还含有多种化学成分，如苯丙烷、木脂素类，植物醌等。八角种子还含油酸、亚油酸、棕榈酸和硬脂酸等脂肪酸。另外，β-谷甾醇、2,6-dihydroxyhumulan-9(E)-3(12),7(13),9-triene、槲皮素-7-甲基醚、原儿茶酸、莽草酸、莽草酸甲酯和胡萝卜苷等成分值得关注。

1.2 肉桂

肉桂的种类有很多种，如白芽肉桂、红芽肉桂、大叶清化肉桂等，不同的地区和不同种类的肉桂，化学成分差别很大。

（1）挥发油。表1是越南大叶清化肉桂和中国肉桂的精油成分。

表1 越南大叶清化肉桂和中国肉桂的精油成分含量

（2）其它化学成分。除挥发油外，肉桂中尚含有黄酮、皂苷、肉桂多酚等其他有效成分。

1.3 松树

松树的种类很多，如马尾松、湿地松等，它们的化学成分随种属、地域不同差别很大。目前松树利用最多的化学成分是松脂，松脂分离得到松节油和松香。它们是在大宗的林化产品，广西的产量最大。松节油主要成分是α-蒎烯、β-蒎烯等萜烯类化合物。松香的主要成分是枞酸、左旋海松酸、新枞酸、歧化松酸等树脂酸。

1.4 桉树

桉树是自然分布在澳大利亚等国家的重要经济树种，至今已有 120多个国家和地区引种栽培。桉树是指桉树属（Eucalyptus L’Herit.）、杯果木属（Angophora Cav.）和(Corymbia K. D. Hill & L. A. S. Johnson)3个属的树种，至1998年底正式发表并得到承认的分类群共有954个，包括808种和137亚种或变种。其中，杯果木属14种，伞房属113种和23个亚种和变种，其余的分类群属于桉树属。桉树属有7个亚属，这 7个亚属是：纹蒴亚属 Eudesmia、高伯亚属Gaubaea、昆士兰亚属Idiogenes、单蒴盖亚属Monocalyptus、小帽桉亚属Nothocalyptus、双蒴盖亚属Symphyomyrtus、赤道桉亚属Telocalyptus。世界各国桉树人工林的主要树种是双蒴盖亚属和单蒴盖亚属的树种，我国也是如此。

本课题组对南宁市附近的尾叶桉、巨尾桉、巨桉、邓恩桉、赤桉、粗皮桉、柳桉、柠檬桉、本泌桉、窿缘桉、大花序桉、圆角桉、大叶桉等挥发成分进行了分析[7]。结果指出不同种类的桉树，其挥发油成分差别非常大，因此有必要建立桉树的成分信息库。

1.5 蒜头果

蒜头果（Malania Olceifera Chum et Lee），又名山桐果，为铁青树科马兰木属，常绿乔木，树高10～20米。枝叶有浓郁的苦杏仁气味。果园扁形，蒜头状，新鲜果实的果皮果肉有很浓的苦杏仁气味，种子柔软，呈黄白色。主要分布在广西、云南、贵州等亚热带石灰岩地区，是国家保护的珍稀濒危植物之一，近期的研究表明，它也是绿化石灰岩荒山的优良树种之一。目前蒜头果方面的研究主要集中在种植和生态学、果仁脂肪酸组成[1-4]。

（1）蒜头果果挥发成分。蒜头果果挥发油的主要化学成分为苯甲醛、苯甲醇、苯甲酸、扁桃腈等。其中，苯甲醛含量高达75%以上，是天然苯甲醛的潜在资源。

（2）脂肪酸。蒜头果仁含油脂为 50%～60%，脂肪酸中以碳数C18—C24为主，其中十八碳-9-烯酸含量30%～40%、二十二碳-13-烯酸含量 10%～15%、二十四碳-15-烯酸含量达40%～60%[1]。对于不同地区，其成分有一定差别，广西和云南的蒜头果仁油脂中各种脂肪酸含量（甲酯化）如表2所示[8]。

表2 不同产地蒜头果油中脂肪酸组成及相对含量

2 信息技术在广西特色天然产物的应用

2.1 广西植物化学成分数据库的建立

这是最基本的数据库，该数据库的信息包括：化合物的名称（中英文）、分子式、分子量、结构、红外光谱图、紫外光谱图、核磁共振谱图、质谱图、化合物的物理化学性质等。数据库应该与现有的化学物质、天然产物基本数据库具有兼容性。以八角为例，建立的数据库板块如下：

图1 八角数据库板块

2.2 系统功能

整个系统的功能模块包括：（1）信息录入；（2）信息检索；（3）系统维护；（4）系统说明与帮助；（5）系统个性化；（6）与其它系统对接。其信息系统功能框架如图 2所示。

图2 信息系统功能框架

2.3 系统应用

广西天然产物信息系统的利用包括三方面：（1）检索；（2）个性信息创建；（3）预测。在天然产物检索部分的检索内容包括：（1）资源检索；（2）化合物检索；（3）提取分离方法检索；（4）化合物性质与活性检索。由于化合物检索和活性检索已有很多数据库，内容基本大同小异，不再举例说明，下面以“资源检索”为例简要说明广西天然产物信息系统。

图3 广西天然产物信息系统检索

3 应用领域

利用信息技术构建的广西天然资源及其产物系统将在如下领域能够应用：

（1）广西植物资源分布

广西植物资源分布对从事林业和农业的研究人员来说非常重要，同时对需要了解广西资源的政府部门、林场、社会团体、企业等相关人员提供基础数据。

（2）育种选优

由于系统提供了植物的化学成分、物理化学性质、生物活性等基础数据，为特定的育种选优提供参考。如为了获得培育高含量莽草酸八角新品种，需要寻找莽草酸含量高的种源，由于八角种类多、生长的地域分布几乎在广西各个区域，需要从中筛选。又如，高产脂松树树种的筛选过程中，应该考虑需要特定的化学成分，高产脂不一定是高品质松脂，加工企业更希望的是高质量松脂。有些企业希望高含量松节油，特别是β-蒎烯含量高的松脂非常受欢迎。

（3）天然产物加工

由于系统在植物化学成分方面提供详细信息，因此从事化学化工、生物、医药等研究和开发的研究人员，相关生产企业将非常关注该信息系统。

（4）医疗卫生

系统有大量的天然产物活性数据，为保健食品、新药开发提供基础。

[1] 沈雪砚.数据库检索天然产物信息[J].中草药,2006, 37(8):附11-12.

[2] 姜威,司书毅,陈湘萍,等.微生物天然产物数据库的建立及应用[J].中国抗生素杂志,2006,31(2):119-121.

[3] 雷静,周家驹.海洋天然产物信息 Web检索系统[J].计算机与应用化学,2001,18(6):549-552.

[4] 韩全斌.天然产物数据库(NAPRAERT～(SM))[J].中国天然药物,2003,1(1):20.

[5] 钟扬,余清清,彭勇.传统药物及天然产物信息系统间的交互运行技术[J].中国中医药信息杂志,1998,5(4): 59-60.

[6] 黄建梅,王嘉琳,杨春封.中国八角属三种果实挥发油的气相色谱一质谱分析[J].中草药,1994,25(10):551-552.

[7] 田玉红.广西桉叶挥发成分分析及其抗菌抗氧化性能研究[D].广西大学博士学位论文，2006.06.

[8] 周永红,刘雄民,王立升.不同产地蒜头果中脂肪酸的GC-MS分析[J].广西大学学报(自然科学版),2002,17(4):298-300.

Building of information technology about Guangxi’s natural resources and natural products

LIU Pin LIU Xiong-min
(College of Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China)

As Guangxi is rich in natural resources, based on the research of natural products and industry trends in Guangxi, we suggest using information technology to build the system of natural resources and products of Guangxi. We will give the structure of the database design, overall system block diagram, functional descriptions of each parts and the flow chart of basic search. We will also clarify the system's applications, and provide the basis for research and exploitation of Guangxi’s exclusive resources.

natural resource；natural product；information technology；build

O629;TP311.135

A

1008-1151(2011)08-0113-03

2011-06-12

刘玭 （1989－）, 女，供职于广西大学化学化工学院，研究方向为信心工程。

刘雄民，男，广西大学化学化工学院教授，博士生导师。