超声辅助碱法提取海石花多糖的工艺优化及其抗心肌细胞衰老的活性评价

《Ultrasonics Sonochemistry》：Comparative evaluation of extraction methods for Scorias spongiosa polysaccharides: Yield, bioactivity, and anti-aging potential

本研究针对海石花多糖(SSPs)提取效率低及抗衰老活性不明的问题，系统比较了五种提取方法。研究发现超声辅助碱法(UAE-OH)提取的SSPs-UAE-OH得率最高(25.4%)、纯度最佳(85.25%)，且具有最强的DPPH自由基清除能力(IC50=0.013mg/mL)和抗H2O2诱导的H9C2心肌细胞氧化损伤作用。通过500W超声功率优化，得率进一步提升至32.57%。该研究为开发基于SSPs的抗心脏衰老功能食品提供了新策略。

　　

在老龄化社会背景下，心脏衰老及相关心血管疾病已成为重大公共卫生挑战。氧化应激是驱动心脏衰老的核心机制，其中活性氧(ROS)过度积累会导致心肌细胞损伤和衰老。天然多糖因其卓越的抗氧化活性备受关注，但传统提取方法存在得率低、活性受限等瓶颈。生长于竹林的经济真菌海石花(Scorias spongiosa)被誉为"竹燕窝"，其多糖成分虽具营养和药用价值，但高效提取工艺及其抗心脏衰老功效尚未明确。

为攻克这一难题，苏州理工学院生物与食品工程学院薛伊婷团队在《Ultrasonics Sonochemistry》发表研究，系统比较了常温水提(RWE)、热水提(HWE)、超声辅助水提(UAE)、超声辅助酸提(UAE-H)和超声辅助碱提(UAE-OH)五种方法对海石花多糖(SSPs)的提取效果。研究发现，UAE-OH法凭借超声空化效应与碱液协同作用，显著破坏真菌细胞壁结构，使多糖得率提升至25.4%，纯度达85.25%。结构分析显示SSPs-UAE-OH主要由葡萄糖构成(97.61%)，分子量为490KDa，傅里叶变换红外光谱(FT-IR)提示其为α/β-葡聚糖。

关键技术方法包括：通过扫描电子显微镜(SEM)观察提取残渣形貌；采用苯酚-硫酸法测定多糖含量；利用高效凝胶渗透色谱(HPGPC)分析分子量；通过DPPH和羟基自由基清除实验评价体外抗氧化活性；建立H₂O₂诱导的H9C2心肌细胞衰老模型，结合CCK-8法、DCFH-DA荧光探针、SA-β-gal染色和丙二醛(MDA)检测评估抗衰老功效。

3.1 提取得率

SEM显微图像揭示，UAE-OH处理后的菌粉残渣呈现高度破碎结构，细胞壁出现典型导管状孔隙，利于多糖溶出。得率数据显示UAE-H法最高(27.7%)，UAE-OH法次之(25.4%)，显著高于传统水提法(2.54%-6.90%)。

3.2 化学组成

UAE-OH提取的多糖纯度达85.25%，且尿酸含量(2.54%)高于其他组。各组分蛋白质(<0.3%)和多酚含量(<0.4%)极低，表明提取物杂质少、品质优。

3.3 基本特性

单糖组成分析表明所有SSPs均以葡萄糖为主(≥90%)，UAE-OH组葡萄糖比例高达97.61%。分子量检测发现HWE法所得多糖分子量最大(1.38×10⁶Da)，而超声和极端pH条件会部分降解糖苷键，使UAE-OH组分子量降至4.90×10⁵Da。刚果红实验证实所有SSPs均存在三重螺旋构象，但UAE-OH组在碱性环境中更易转变为无规卷曲。

3.4 抗氧化活性

UAE-OH组展现最强DPPH自由基清除能力(IC₅₀=0.013mg/mL)，显著优于维生素C(0.14mg/mL)。羟基自由基清除实验显示其IC₅₀值为0.72mg/mL，虽低于维生素C，但显著优于其他提取组。

3.5 对心肌细胞氧化损伤和衰老的保护作用

在400μmol/L H₂O₂诱导的H9C2细胞衰老模型中，100μg/mL SSPs-UAE-OH预处理使细胞存活率提升至82.33%，同时显著降低ROS荧光强度(78.50%)和MDA含量(1.63nmol/g)。SA-β-gal染色显示该组衰老细胞比例最低，证实其抗衰老功效。

3.6 相关性分析

皮尔逊相关分析揭示，多糖含量与尿酸含量呈正相关，而尿酸含量与分子量负相关。UAE-OH组的高尿酸含量(2.54%)和适中分子量(4.90×10⁵Da)与其卓越的生物活性密切相关。

3.7 超声功率对得率和抗衰老活性的影响

通过得率-活性双导向优化，发现500W超声功率时多糖得率最高(32.57%)，细胞存活率达82.33%。过高功率(700W)虽进一步提升活性，但得率显著下降，故500W被确定为最佳参数。

本研究首次建立超声辅助碱法提取海石花多糖的优化工艺，阐明SSPs-UAE-OH通过清除自由基、抑制脂质过氧化和SA-β-gal表达延缓心肌细胞衰老的分子机制。相关性分析进一步证实多糖纯度、尿酸含量和适中分子量是其抗衰老活性的结构基础。该研究不仅为高效制备活性SSPs提供了技术支撑，也为开发抗心脏衰老的功能食品奠定了应用基础。未来需在动物模型和临床样本中进一步验证其抗衰老功效，并深入探索其调控氧化应激信号通路的分子靶点。