基于LC-ESI-QToF-MS/MS分析不同处理方式对万寿菊花多酚化合物及抗氧化活性的影响及其在营养保健品中的应用潜力

【字体：大中小】 时间：2025年10月05日 来源：Food Science & Nutrition 3.8

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　　本研究系统比较了不同干燥（冻干与烘干）和提取方法（常规溶剂提取与超声辅助提取）对万寿菊花多酚化合物提取效率及抗氧化活性的影响。结果表明，冻干样品经70%乙醇超声提取可获得最高总酚含量（74.57 mg GAE/g）及抗氧化活性（DPPH:18.49 mg AAE/g; ABTS:32.14 mg AAE/g）。LC-MS/MS鉴定出33种多酚化合物，包括酚酸（13种）、类胡萝卜素（3种）和黄酮类（14种）。研究为开发功能性食品和减少植物废弃物提供了重要依据。

1 引言

随着消费者对生物活性化合物抗氧化潜力和健康益处的认识不断提高，药用植物已受到制药和营养保健品领域的高度关注。万寿菊（Tagetes erecta L.）作为一种具有重要经济价值的药用植物，其花朵可食用且富含多种生物活性多酚化合物。全球每年产生约600万吨万寿菊花朵，这些花朵在宗教和文化活动后往往被丢弃，成为污染源并带来环境问题。因此，开发有效的提取方法以回收这些废弃花朵中的功能化合物，对减少植物废弃物和开发高附加值产品具有重要意义。

目前有限的研究探讨了加工和提取方法对万寿菊花生物活性化合物的影响。本研究通过系统比较不同干燥方法（冻干与烘干）、提取方法（常规溶剂提取与超声辅助提取）以及溶剂（乙醇、丙酮和己烷）对万寿菊花多酚化合物提取效率和抗氧化活性的影响，为优化提取工艺和促进植物废弃物的高值化利用提供科学依据。

2 材料与方法

2.1 样品制备与处理

万寿菊花朵在完全开花期从当地苗圃采集，经鉴定为Tagetes erecta L.。样品分别采用40°C热风干燥3-4小时和-60°C冷冻干燥72小时两种方式处理。干燥后的花瓣研磨成细粉，储存在4°C密封聚乙烯袋中备用。

2.2 提取方法

研究采用两种提取方法：常规溶剂提取（CSE）和超声辅助提取（UAE）。提取溶剂包括70%乙醇、70%丙酮和己烷，料液比为1:10 (w/v)。超声提取条件为：振幅40%，时间5分钟。所有提取样品在28°C、120 rpm条件下振荡培养12小时，然后在4°C、8000 rpm条件下离心15分钟，收集上清液于-18°C保存备用。

2.3 酚类含量测定

采用Folin-Ciocalteu法测定总酚含量（TPC），以没食子酸当量（mg GAE/g）表示；采用铝氯化物比色法测定总黄酮含量（TFC），以槲皮素当量（mg QE/g）表示；采用香草醛法测定总缩合单宁（TCT），以儿茶素当量（mg CE/g）表示。

2.4 抗氧化活性评估

采用7种不同的抗氧化测定方法全面评估样品的抗氧化潜力：

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DPPH法：测定自由基清除能力，以抗坏血酸当量（mg AAE/g）表示
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FRAP法：测定铁离子还原能力，以抗坏血酸当量（mg AAE/g）表示
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ABTS法：测定阳离子自由基清除能力，以抗坏血酸当量（mg AAE/g）表示
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羟基自由基清除活性（•OH-RSA）：以Trolox当量（mg TE/g）表示
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铁离子螯合活性（FICA）：以EDTA当量（mg EE/g）表示
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还原力测定（RPA）：以Trolox当量（mg TE/g）表示
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总抗氧化能力（TAC）：以抗坏血酸当量（mg AAE/g）表示

2.5 仪器分析

采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析样品官能团，波长范围4000-400 cm^-1。通过LC-ESI-QToF-MS/MS进行多酚化合物的非靶向鉴定和表征，使用正负离子模式，质量误差小于±5 ppm。采用HPLC-DAD对主要生物活性化合物进行定量分析。

2.6 统计分析

所有实验均采用随机完全区组设计（RCBD），进行三次重复。使用SPSS进行方差分析（ANOVA）和Tukey's HSD检验（p ≤ 0.05），采用Pearson相关系数分析变量间相关性，并通过主成分分析（PCA）了解变异性。

3 结果与讨论

3.1 酚类含量分析

研究结果显示，提取方法、溶剂类型和干燥方式对万寿菊花多酚化合物的提取效率有显著影响。超声辅助提取（UAE）相比常规溶剂提取（CSE）能获得更高的酚类含量，其中冻干样品经70%乙醇超声提取（MFEU）获得最高总酚含量（74.57 mg GAE/g），其次是70%丙酮超声提取（MFAU，70.19 mg GAE/g）。己烷提取物中酚类含量最低。

总黄酮含量测定显示类似趋势，MFEU样品中黄酮含量最高（8.91 mg QE/g）。总缩合单宁仅在烘干样品中被检测到，最高值出现在己烷常规提取物中（MOHC，67.86 mg CE/g），而在其他溶剂提取物中未检测到单宁含量。

这种差异可能源于不同干燥和提取方法对植物细胞结构的破坏程度不同。冷冻干燥能更好地保存热敏性酚类化合物，而超声处理通过空化效应有效破坏细胞壁，促进细胞内化合物的释放。

3.2 抗氧化活性评估

七种抗氧化测定结果一致表明，冻干样品经超声提取具有最高的抗氧化活性。在DPPH测定中，MFEU样品显示出最高的自由基清除能力（18.49 mg AAE/g）。FRAP测定显示，MFEU和MFAU样品具有最强的铁离子还原能力（59.76和51.87 mg AAE/g）。

ABTS测定中，MFEU样品表现出最高的阳离子自由基清除能力（32.14 mg AAE/g）。羟基自由基清除活性在MFAU样品中最高（267.33 mg TE/g），铁离子螯合活性也在MFAU样品中最高（2.17 mg EE/g）。还原力测定和总抗氧化能力测定均显示MFEU样品具有最高值。

相关性分析表明，总酚含量和总黄酮含量与所有抗氧化测定结果均呈显著正相关（p ≤ 0.01），说明万寿菊花的抗氧化活性主要归因于其丰富的酚类和黄酮类化合物。

3.3 FT-IR光谱分析

FT-IR光谱显示，所有冻干提取物样品在3285、2918和2850 cm^-1处出现明显吸收峰，分别对应于O-H和C-H伸缩振动。在1800-1500 cm^-1双键伸缩区域，1647、1658和1640 cm^-1处的透射率归因于黄酮类和类胡萝卜素中C=O酯基的存在。超声处理样品的透射率百分比有所增加，表明超声处理对生物活性化合物的官能团没有不利影响。

3.4 多酚化合物鉴定

通过LC-ESI-QToF-MS/MS分析，从万寿菊花提取物中初步鉴定了33种多酚化合物，包括13种酚酸、3种类胡萝卜素、14种黄酮类化合物和3种其他多酚。

酚酸类包括羟基苯甲酸和羟基肉桂酸两类。没食子酸、没食子酸4-O-葡萄糖苷和3,4-O-二甲基没食子酸在负离子模式下被鉴定。其他酚酸如苯甲酸、2-羟基苯甲酸和4-羟基苯甲酸4-O-葡萄糖苷也被成功鉴定。

类胡萝卜素化合物中，鉴定了叶黄素、玉米黄质和紫黄质-3-O-肉豆蔻酸-3-O'-棕榈酸酯。这些化合物在正负离子模式下均被检测到，并通过MS/MS碎片离子确认。

黄酮类化合物包括黄烷醇、黄烷酮、黄酮醇和异黄酮等亚类。槲皮素3-O-阿拉伯糖苷、表没食子儿茶素、原花青素二聚体B7等被成功鉴定。重要的黄酮醇化合物如山奈酚、槲皮素和杨梅素的衍生物也被检测到。

3.5 HPLC定量分析

HPLC-DAD定量分析证实，超声提取的冻干样品中含有更高浓度的生物活性化合物。总生物活性化合物最高浓度出现在MFEU样品中（85.28 mg/g），其次是MFAU样品（70.71 mg/g）。

酚酸中，没食子酸和香豆酸在所有UAE提取物中均被检测到，而丁香酸仅在CSE样品中未检测到。黄酮类化合物中，槲皮素在MFEU和MFAU样品中浓度最高（10 mg/g），而在己烷提取物中浓度最低。类胡萝卜素中，叶黄素和玉米黄质在UAE样品中的浓度高于CSE样品。

这些结果表明，提取方法和溶剂选择对特定生物活性化合物的回收率有重要影响。极性溶剂如乙醇和丙酮更适合提取极性化合物如黄酮类和类胡萝卜素，而非极性溶剂如己烷则对非极性化合物的提取更有效。

4 结论

本研究系统证明了超声辅助提取与冷冻干燥相结合能显著提高万寿菊花多酚化合物的提取效率和抗氧化活性。70%乙醇和70%丙酮被确定为最有效的提取溶剂。LC-MS/MS分析鉴定了33种多酚化合物，包括酚酸、类胡萝卜素和黄酮类化合物，这些化合物具有潜在的健康益处。

相关性分析显示酚类含量与抗氧化活性之间存在显著正相关，表明这些化合物是万寿菊花抗氧化活性的主要贡献者。HPLC定量进一步证实了超声提取冻干样品中生物活性化合物的高含量。

这些发现为开发万寿菊花功能食品和营养保健品提供了科学依据，同时为减少植物废弃物和促进可持续利用提供了可行方案。未来的研究可以进一步通过体外消化模型评估这些生物活性化合物的生物可及性，为其在功能性食品中的应用提供更多支持。