发酵预处理联合超声探头辅助提取提升芒果叶酚类化合物回收率及其抗氧化与抗糖尿病活性研究

《Industrial Crops and Products》：Evaluation of the potential to increase the recovery of phenolic compounds with antioxidant and antidiabetic activities from mango leaves by fermentation pre-treatment and ultrasound-assisted extraction via sonotrode

本研究针对芒果叶酚类化合物提取效率低的问题，通过乳酸菌发酵预处理结合超声探头辅助提取技术，优化提取工艺并系统评价其生物活性。结果表明，最佳超声条件（100%振幅、18 min、45%乙醇/水）使总酚提取量较超声浴和索氏提取分别提高1.5倍和2倍；发酵后鉴定出58种极性化合物（含11种首次在芒果叶中发现的成分），总酚含量最高提升52%，且特定菌株（如La. plantarum CECT 748?T）显著增强抗氧化活性（提升7%），Le. brevis CECT 5354和La. plantarum CECT 9567-C4则显著抑制α-淀粉酶活性。该策略为芒果叶高值化利用提供了绿色高效的技术路径。

　　

芒果作为全球第二大热带出口水果，年产量超5700万吨，但其加工过程中产生的副产物（如果皮、叶片等）常被废弃，造成资源浪费与环境污染。芒果叶富含酚类化合物，如芒果苷（Mangiferin）、酚酸和黄酮类物质，具有抗氧化、抗炎、抗菌及抗糖尿病等多种生物活性，在传统医学中常用于疾病预防。然而，传统提取方法（如索氏提取）存在溶剂消耗大、时间长、热敏成分易降解等问题，限制其高效利用。

为解决上述问题，西班牙格拉纳达大学的研究团队创新性地将乳酸菌（LAB）发酵预处理与超声探头辅助提取（UAE）技术结合，系统评估其对芒果叶酚类化合物回收率及功能活性的提升效果。该研究发表于《Industrial Crops and Products》，为农业副产物高值化开发提供了新思路。

研究采用Box-Behnken设计结合响应面法（RSM）优化超声提取参数，以振幅（20–100%）、时间（1–20 min）和乙醇/水比例（0–100%）为变量，以总酚、酚酸、黄酮、二苯甲酮及芒果苷衍生物含量为响应值。发酵阶段选用4株乳酸菌（Levilactobacillus brevis CECT 4121?T、CECT 5354；Lactiplantibacillus plantarum CECT 748?T、CECT 9567-C4）对芒果叶进行24小时 submerged 发酵，并通过HPLC-ESI-TOF-MS分析酚类谱变化。活性评价包括DPPH/FRAP法测抗氧化能力和α-淀粉酶抑制实验评估抗糖尿病潜力。

研究结果

3.1. 模型拟合与优化

超声提取最佳条件为100%振幅、18 min、45%乙醇/水，总酚提取量达17.89 mg/g（干重），较超声浴和索氏提取分别提高1.5倍和2倍。模型验证显示预测值与实验值误差<5%，R²>0.86，证实模型可靠性。

3.3. 酚类化合物鉴定

从发酵及未发酵样品中鉴定出58种极性化合物，包括23种酚酸、34种黄酮和1种有机酸（奎尼酸），其中11种为首次在芒果叶中发现（如二氢对香豆酸、八角没食子酸酯等）。芒果苷为主要黄酮成分，其衍生物（如6-O-没食子酰芒果苷）在发酵后含量显著变化。

3.5. 发酵对酚类谱的影响

乳酸菌发酵显著改变酚类组成：Le. brevis CECT 4121?T使总酚含量提升51.6%，而La. plantarum CECT 9567-C4降低14%。发酵促进结合态酚类（如没食子单宁）水解为游离形式，并引发生物转化（如芒果苷转化为同芒果苷）。特定菌株（如Le. brevis CECT 5354）显著增加芒果苷和iriflophenone衍生物含量。

3.6. 抗氧化活性

DPPH法显示Le. brevis CECT 5354发酵样品抗氧化活性最高（171.86 mg TE/g），FRAP法则以La. plantarum CECT 748?T效果最佳（243.46 mg TE/g）。活性与总酚含量呈正相关（DPPH法r=0.87）。

3.7. 抗糖尿病活性

Le. brevis CECT 5354和La. plantarum CECT 9567-C4发酵样品对α-淀粉酶的抑制率显著高于未发酵对照组（分别达62.3%和64.1%），且与6-O-(对羟基苯甲酰)芒果苷含量强相关（r=0.95）。

结论与意义

本研究证实发酵预处理联合超声探头提取可协同提升芒果叶酚类化合物的回收率与生物活性。通过菌株特异性调控，不仅能释放结合态酚类，还可生成高活性代谢物（如homomangiferin）。该策略为开发功能性食品或药物原料提供了绿色、高效的技术支持，同时助力农业废弃物资源化。后续需开展技术经济评估及体内实验以验证其应用潜力。