基于高强度超声和天然低共熔溶剂的蔓越莓果渣花色苷绿色提取及其抗氧化与抗真菌活性研究

《LWT》：Extraction of anthocyanins from cranberry pomace using HIUS and NADES: Antioxidant and antifungal activity

本研究针对传统有机溶剂提取花色苷的环境与健康风险，探索了高强度超声（HIUS）耦合天然低共熔溶剂（NADES）的绿色提取技术。研究人员系统优化了蔓越莓果渣中花色苷的提取工艺，发现胆碱氯化物-甘油（ChCl:Gly）体系提取效果最佳（0.77 mg Cy3GE/g），与乙醇提取效率相当（0.86 mg Cy3GE/g），且提取物对小麦病原真菌（Pyrenophora tritici-repentis和Fusarium graminearum）表现出20–48%的抑制率，并显著抑制真菌色素合成。该研究为农业副产物高值化利用和绿色抗真菌剂开发提供了新策略。

　　

随着人们对食品、化妆品和制药行业中天然活性成分需求的增长，从农业加工副产物中提取高附加值化合物已成为研究热点。蔓越莓作为富含多酚类物质的果实，其榨汁后的果渣仍含有大量花色苷等生物活性成分，但传统有机溶剂提取法存在环境污染和健康风险问题。因此，开发绿色、高效的提取技术对实现可持续农业发展至关重要。

在这项发表于《LWT》的研究中，研究人员首次系统评估了高强度超声（HIUS）结合天然低共熔溶剂（NADES）从蔓越莓果渣中提取花色苷的可行性，并深入分析了提取物的抗氧化和抗真菌活性。该研究不仅为农业废弃物资源化提供了新技术，还为开发天然抗真菌剂奠定了理论基础。

研究团队采用加拿大本地购买的蔓越莓制备冻干果渣粉末，通过单因素实验优化了HIUS的功率、时间、固液比等参数，并对比了六种NADES溶剂与传统溶剂（水、乙醇、酸化甲醇）的提取效率。关键实验技术包括：利用pH差分法测定总花色苷含量（TAC），采用Folin-Ciocalteau法分析总酚含量（TPC），通过FRAP和DPPH法评估抗氧化活性，并利用Hunter色度系统量化提取物颜色特性。此外，通过 poisoned agar 技术测定了提取物对两种小麦病原真菌（Fusarium graminearum和Pyrenophora tritici-repentis）的抑制效果。

3.1. 近似组成分析

蔓越莓果渣的蛋白质和脂肪含量仅占17%，而碳水化合物高达78.76%，其中主要为果胶多糖和膳食纤维，这表明果渣是花色苷提取的理想基质。

3.2. NADES的制备与表征

研究合成了六种NADES，发现粘度与提取效率呈负相关：胆碱氯化物-甘油（ChCl:Gly）和胆碱氯化物-乙酸（ChCl:AA）因粘度较低（10.16和6.77 mPa·s），提取效果最佳。溶剂pH显著影响花色苷稳定性，NADES的pH范围（0.25–3.69）优于碱性溶剂，其中pH接近3.0时最利于花色苷提取。

3.3. 高强度超声提取

优化后的HIUS条件为600 W功率、5分钟处理时间、1:50 g/mL固液比和30%含水量。ChCl:Gly提取物达到0.77 mg Cy3GE/g，与乙醇提取无显著差异。能量消耗分析表明，短时高强度处理（1分钟，600 W）能效最高（706.83 kJ/mg Cy3GE）。此外，葡萄糖-乳酸（Glc:LA）体系虽花色苷提取率低，但总酚含量最高（21.85 mg GAE/g），提示糖基NADES对非花色苷酚类有特异性提取能力。

3.4. 加压液体提取

对比HIUS，加压液体提取（50–100°C, 5–10 MPa）的溶剂消耗量增加3–6倍，且提取效率较低（ChCl:Gly最高仅0.63 mg Cy3GE/g），证实HIUS在效率和可持续性上的优势。

3.5. 抗真菌活性

ChCl:Gly提取物对F. graminearum和P. tritici-repentis的菌丝抑制率达20–48%，并显著抑制真菌红色素（如aurofusarin）合成，表明其可能干扰病原菌次级代谢通路。对比实验显示，商业越橘花色苷粉在400 mg/L浓度下对P. tritici-repentis抑制率高达55.1%，证实花色苷浓度与抗真菌效果正相关。

本研究成功验证了HIUS-NADES联合技术从蔓越莓果渣中绿色提取花色苷的可行性，其中ChCl:Gly体系兼具高提取效率和低环境影响。提取物不仅具有显著的抗氧化活性（FRAP值达162.85 μmol AAE/g），还对小麦病原真菌表现出剂量依赖性抑制，且能阻断真菌毒性色素合成。该技术为开发农业副产物基天然抗真菌剂提供了新方向，对减少化学农药依赖、促进农业可持续发展具有重要意义。未来研究需进一步解析NADES与真菌细胞壁的相互作用机制，并评估提取物在真实农业环境中的应用潜力。