阅读说明：本技术 一种海洋真菌来源的喹唑啉酮生物碱化合物在海洋污损生物防除中的应用 (Application of quinazolinone alkaloid compound derived from marine fungi in preventing and removing marine fouling organisms ) 是由 佘志刚 严涛 蔡润林 曹文浩 于 2019-10-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种海洋真菌来源的喹唑啉酮生物碱化合物在海洋污损生物防除中的应用。首次公开了该喹唑啉酮生物碱化合物在海洋污损生物防除中的用途,对海洋污损生物在固体上的附着具有显著的抑制作用,低含量涂覆下即有显著效果。同时,在抑制海洋生物附着时不会杀灭海洋生物,而是起驱避作用。该化合物既能从海洋真菌的发酵物中提取,也能通过人工成熟的合成工艺获取,具有可靠稳定的来源,在各类海洋人工设施的污损生物防除中具有良好的应用前景。(The invention discloses application of a quinazolinone alkaloid compound derived from marine fungi in preventing and removing marine fouling organisms. The quinazolinone alkaloid compound is disclosed to be used for preventing and removing marine fouling organisms for the first time, has a remarkable inhibiting effect on the adhesion of the marine fouling organisms on solids, and has a remarkable effect under the condition of low-content coating. Meanwhile, marine organisms are not killed when the marine organisms are inhibited from attaching, and the repellent effect is achieved. The compound can be extracted from fermentation products of marine fungi, can also be obtained by an artificially mature synthesis process, has a reliable and stable source, and has good application prospect in preventing and removing fouling organisms of various marine artificial facilities.)

一种海洋真菌来源的喹唑啉酮生物碱化合物在海洋污损生物 防除中的应用

技术领域

本发明属于海洋防污涂料领域，具体地说，涉及一种海洋真菌来源的喹唑啉酮生物碱化合物在海洋污损生物防除中的应用。

背景技术

海洋生物污损是指浸泡在海水中的各种人工设施或者船舶被海洋微生物、植物或动物附着而给人类经济活动产生不利影响的现象，其主要危害为增加船舶的粗糙度和重量，从而增大阻力，降低航速，增大燃料消耗和船体维护成本；妨碍各类海洋设施的正常工作，引发漂移、失衡甚至导致倾覆；在海洋水产养殖方面，还会与养殖贝类争夺附着基和饵料，或者堵塞网箱导致水流不畅、供氧不足，影响养殖水产品的产量和质量。在人类开发和利用海洋的历史进程中，生物污损一直是海洋运输、海洋工程及海洋渔业等行业亟需解决的重大难题之一。

当前，在海洋污损生物防除技术和方法中，以防污涂料的应用最为广泛，最常用的防污涂料大体分为三类：氧化亚铜、有机锡和其他化合物。传统的防污涂料通过释放涂料中的铜、汞、锡、砷等防污剂，在材料周围形成对海洋植物孢子或者海洋动物幼虫有毒杀作用的毒料浓度层，从而达到防污目的。然而，由于对海洋生物具有致畸毒性，有机锡抗污损涂料已被国际海事组织(IMO)从2008年9月17日起全球范围内禁止使用。氧化铜涂料也被中国国家环保部列入“高污染、高环境风险”产品名录，于2012年被禁止使用。由此可见，我们亟需寻找无毒、环境友好、高效的替代涂料。

海洋真菌来源的天然产物，具有可持续性，对环境友好，代谢产物丰富多样等特点。海洋环境中各种物种之间对空间的竞争十分激烈，为避免其他生物附着可能产生的危害，海洋中一些生物在长期进化过程中，形成了独特的自我防御机制，可通过产生对环境无危害的、具有防污活性的次生代谢产物来防止其他生物污损附着，利于自身生存。这些天然防污化合物是一类非常理想的防污剂，其通过驱避作用而不是毒杀作用实现防污效果，这不仅具有极好的防污性能，也不会对环境产生危害。因此，从天然资源中寻找新型、无毒、环保、高效的天然防污化合物，具有重要的意义和价值。

喹唑啉酮生物碱类化合物是一类具有喹唑啉酮片段的生物碱类化合物。文献(J.Comb.Chem.2000,2,186-194)公开了采用组合化学合成方法合成该类化合物。但目前，在海洋防污领域，未有任何相关报道公开该类化合物在污损生物防除中的作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种海洋真菌来源的安全无毒，易于人工合成的喹唑啉酮生物碱化合物在海洋污损生物防除中的应用。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

本发明是喹唑啉酮生物碱化合物在海洋污损生物防除中的应用，其化学名为(S)-4-苄基-1,2-二氢-6H-吡嗪[2,1-B]喹唑啉-3,6(4H)-二酮[(S)-4-benzyl-1,2-dihydro-6H-pyrazino[2,1-b]quinazoline-3,6(4H)-dione]，其分子式为C₁₈H₁₅N₃O₂，分子量为305，结构式如下：

本发明所述的喹唑啉酮生物碱化合物通过涂覆于固体表面，可以抑制海洋污损生物在固体表面的附着。但涂覆于固体表面仅是应用本发明的其中一种方式，任何将该化合物应用于防治海洋污损生物附着的都属于本发明的保护范围。

本发明所述的喹唑啉酮生物碱化合物在涂覆量为10μg/cm²时，对污损生物的附着产生明显的抑制作用，并不会杀灭海洋生物，毒性极小。

本发明通过大量的实验，发现所述的喹唑啉酮生物碱化合物对蔓足类的附着有很好的抑制作用。由于海洋污损生物由动物、植物和微生物三大类组成，其中危害较大且附着后难以清除的种类主要是具有石灰质外壳、营固着生活的无柄蔓足类(藤壶)和双壳类软体动物(贻贝和牡蛎)等生物。其中的无柄蔓足类又以网纹藤壶为代表。网纹藤壶是主要的污损生物中的一种，在我国南海广泛分布，其在污损生物群落中占绝对优势。因此，本发明的验证试验选用网纹藤壶作为实验对象具有重要的代表性意义。

基于污损生物通常可分为两个生活阶段，其一为从幼虫脱出卵膜发育至时断时续地探索物体表面准备附着***为止，为浮游生活阶段；自幼虫选好定居位置，在其表面附着、***形成幼体后，为固着或附着生活阶段。从污损角度来看，污损生物对人类产生危害始于其营固着或附着生活以后。如能有效地抑制幼虫的附着***，就能达到污损生物防除的目的。因此，本发明采用网纹藤壶的幼虫为实验对象来检验化合物的防污效果，是具有科学合理性和代表性意义的。

本发明所述的喹唑啉酮生物碱化合物可以通过从海洋真菌的发酵产物中提取获得。其提取方法包括如下步骤：

(1)将海洋真菌的菌株Aspergillus sp.SK-28从斜面培养基中接入种子培养基，摇床培养，得到种子培养液(所述海洋真菌Aspergillus sp.SK-28于2019年9月26日保藏在广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC)，保藏编号为GDMCC No:60790，分类命名为Aspergillus sp.。保藏单位的地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼)；

(2)将种子培养液接入发酵培养基中，静置培养；

(3)将发酵产物用乙酸乙酯浸泡，减压浓缩，得到乙酸乙酯粗提物，将乙酸乙酯粗提物再经柱层析分离，得到所述的喹唑啉酮生物碱化合物。

作为优选的，在上述的制备方法中，所述种子培养基的组分为：每0.5～1.5L水中含有马铃薯100～300g，葡萄糖10～30g。

作为优选的，在上述的制备方法中，所述摇床培养条件为：转速100～300rpm，温度20～28℃，培养时间48～168h。

作为优选的，在上述的制备方法中，所述发酵培养基的组分为：每1.5～10L水中含有大米1500～10000g和海盐45～300g。

作为优选的，在上述的制备方法中，所述静置培养温度为20～28℃，培养时间为20～60天。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明公开的喹唑啉酮生物碱化合物对海洋污损生物在固体上的附着具有显著的抑制作用，当固体表面涂覆了低含量的该物质时，即有明显的防治海洋污损生物附着的作用。

2.本发明公开的喹唑啉酮生物碱化合物在有效抑制海洋污损生物附着的同时，其不含锡和铜等重金属元素，安全无毒，不会杀灭海洋生物，而是起到驱避作用，从环境保护角度而言具有良好的社会效益。

3.本发明公开的喹唑啉酮生物碱化合物是天然产物，即能通过真菌的规模化发酵提取获得，也能通过人工成熟的合成工艺获取，具有可靠稳定的来源，推广应用潜力大，在各类海洋人工设施的污损生物防除中具有良好的应用前景。

具体实施方式

以下结合实施实例进一步解释本发明，但实施实例并不对本发明做任何形式的限定。

实施例1

本发明的喹唑啉酮生物碱化合物，可以从海洋真菌Aspergillus sp.SK-28的菌体中分离得到。海洋真菌是从广西壮族自治区山口红树林保护区红树植物秋茄的叶子部分离得到；具体步骤如下：

1.种子培养：

1.1配制种子培养基：马铃薯200g，葡萄糖20g，自来水1L，平均分装于5个500mL锥形瓶，121℃灭30分钟。

1.2种子的培养：将海洋真菌的菌株接入种子培养基，在28℃的温度下，置摇床上以200rpm的转速，培养72小时得种子培养液。

2.发酵培养：

2.1配制发酵培养基：大米6000g，海盐180g，自来水6L，121℃灭30分钟。

2.2发酵培养：无菌操作将种子液5mL接入装有发酵培养基的锥形瓶中，于25℃静置培养28天。

3.提取分离：

发酵物用乙酸乙酯浸泡，浸泡液在低于50℃下减压浓缩乙酸乙酯粗提物，将乙酸乙酯粗提物经硅胶柱层析进行分离，收集10％～50％乙酸乙酯/石油醚洗脱液，分成10组分。其中第5组分采用硅胶柱层析进行纯化，用体积比为2:100的甲醇-二氯甲烷为洗脱剂进行洗脱得到喹唑啉酮生物碱化合物。

实施例2

对实施例1中的喹唑啉酮生物碱化合物进行抗生物污损活性实验：

实验组将喹唑啉酮生物碱化合物用甲醇溶解，配制浓度为282.6μg/mL的溶液。在直径为6cm的培养皿中加入1mL该溶液，并使其均匀覆盖培养皿的底部。待溶剂完全挥发后，涂覆在培养皿底部的喹唑啉酮生物碱化合物含量为10μg/cm²。

对照组中加1mL甲醇，使溶液均匀分布于培养皿底部，待溶剂挥发完全，再加入10mL海水。

空白组中只加入10mL海水。

实验组、对照组和空白组各设3个平行样。于各样品中分别加入30只网纹藤壶金星幼虫。置于温度为30℃左右的恒温培养箱内培养。每隔24小时观察一次。培养120小时后对各组幼虫最终的附着和死亡状况进行统计分析。

表1显示了实验组、对照组和空白组的网纹藤壶金星幼虫的附着率和死亡率。可见在恒温培养箱中培养120小时后，对照组的幼虫附着率为78.1％，空白组的附着率为77.2％，对照组和空白组金星幼虫的附着率无显著差异(p>0.05)，表明作为溶剂的甲醇挥发后不会遗留影响金星幼虫活性的有害物质，适用于溶解该化合物。而经喹唑啉酮生物碱化合物处理的实验组金星幼虫附着率明显低于对照组，差异显著(p<0.05)，表明喹唑啉酮生物碱化合物能有效抑制网纹藤壶金星幼虫的附着。此外，在实验组、对照组和空白组的金星幼虫死亡率均为0，三组结果无显著差异(p>0.05)，表明喹唑啉酮生物碱化合物在剂量为10μg/cm²下对网纹藤壶金星幼虫没有毒性作用，不会杀灭海洋生物，其抗海洋生物污损活性是起驱避作用，从环境保护角度而言，喹唑啉酮生物碱化合物在海洋污损生物防除中具有良好的应用前景。

表1喹唑啉生物碱化合物抗生物污损活性结果

化合物	附着率％	死亡率％
			喹唑啉生物碱	27.1	0
对照组	78.1	0
			空白组	77.2	0