绿法提取Vigna unguiculata ssp. sesquipedalis的豆荚废弃物，并研究其浓度依赖性的抗镰状细胞病活性在人类镰状细胞样本中的效果

《Pharmacological Research - Natural Products》：Green Extraction of Vigna unguiculata ssp. sesquipedalis Pod Waste and Their Concentration-Dependent Antisickling Activity in Human Sickle Cell Samples

天然深熔盐溶剂（NADES）作为绿色提取剂，在超声辅助下从豇豆荚废料中高效提取花青素和酚类物质，其提取率显著高于传统乙醇法，且展现出浓度依赖性的抗溶血活性，为可持续化学和临床治疗提供新思路。

　　

Zamir G. Khan|Nikhita V. Bagul|Ganesh B. Patil|Piyush S. Bafna|Raju O. Sonawane|Rakesh E. Mutha

印度马哈拉施特拉邦Dhule县Shirpur的H. R. Patel药学教育与研究学院药学化学系，邮编425 405

摘要

自然深共晶溶剂（NADES）因其环保且可调节的物理化学性质而受到重视，本研究评估了它们作为从Vigna unguiculata ssp. sesquipedalis豆荚废弃物中提取花青素和酚类化合物的绿色替代方案。基于氯化胆碱的NADES与不同摩尔比（1:1–1:3）的有机酸或醇混合后，表现出特定的pH值（1.36–4.41）、粘度（201–599 cP）和密度（1.10–1.28 g/cm3），傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实了这些溶剂中的分子间通过氢键作用相互作用。在25°C下使用NADES进行超声辅助提取（UAE）1小时的效果优于传统乙醇（提取率提高60%），总酚含量（TPC）达到0.289–1.282 mg GAE/mL，而CCEG 1:3配方下的总花青素含量（TAC）最高可达2.97 mg/mL。在对镰状细胞病患者及健康志愿者采集的血液样本中，观察到浓度依赖性的抗镰状化作用，30 mg/mL浓度下镰状化现象显著减少。这些发现支持了NADES通过偶极相互作用和氢键增强生物活性物质溶解性和稳定性的观点，进一步证明了其在可持续提取中的潜力。NADES的优异效率及其在缓解镰状细胞病方面的临床潜力，凸显了其在绿色化学和治疗应用中的双重价值，为传统溶剂提供了一种可扩展且无毒的替代品。

引言

近年来，从天然来源中提取生物活性化合物的重要性日益增加，这主要归因于它们在制药和食品工业中的潜在健康益处[1]。Vigna unguiculata ssp. sesquipedalis富含酚类化合物和花青素，是这些宝贵生物活性物质的理想来源。这些紫色豆荚特别值得关注，因为其中含有高浓度的花青素，具有抗氧化和抗炎等健康益处[2]。花青素赋予豆荚紫色，并被认为具有潜在的治疗作用[2, 3]。 传统提取方法常依赖有机溶剂，但这些溶剂可能对环境造成危害，并因毒性和易燃性带来健康风险。自然深共晶溶剂（NADES）作为一种绿色替代方案出现，无需使用易燃有机溶剂或高温[4]。NADES环保、无毒且可生物降解，适用于可持续提取过程[5]，能够提高生物活性物质的溶解性和稳定性，从而提升提取效率及其生物活性[6]。 多项研究证实了NADES在提取生物活性化合物方面的有效性[7]，例如，NADES成功用于从咖啡渣中提取多酚，其效率与传统绿色溶剂相当，同时提取条件更为温和[8]。在花青素提取方面，NADES也表现出更好的稳定性和选择性[9]。NADES的可重复使用性进一步降低了工业应用中的环境影响和运营成本[10, 11]。 本研究评估了基于氯化胆碱的NADES从Vigna unguiculata ssp. sesquipedalis豆荚废弃物中提取花青素和酚类化合物的效果。本研究旨在提供一种可持续且高效的生物活性化合物提取方法，适用于制药和食品等多个行业。此外，从这些豆荚中提取的化合物显示出抗镰状化活性，这对管理镰状细胞病至关重要。镰状细胞病是一种遗传性疾病，其特征是血红蛋白异常，在低氧条件下会导致红细胞变形[12]。NADES提取物在治疗镰状细胞病方面的潜力突显了其在临床和绿色化学应用中的价值，为这种疾病的管理提供了新的方法。 本研究探讨了使用NADES从Vigna unguiculata ssp. sesquipedalis豆荚废弃物中提取花青素和酚类化合物的方法。通过氯化胆碱与不同有机酸或醇混合制备的NADES，对其pH值、粘度、密度和分子相互作用进行了表征。并与乙醇进行超声辅助提取比较，结果显示NADES在总酚含量（TPC）和总花青素含量（TAC）方面具有更优的提取效果。值得注意的是，NADES表现出显著的浓度依赖性抗镰状化作用，表明其在治疗镰状细胞病方面的潜在应用价值。总体而言，本研究强调了NADES作为环保溶剂在生物活性化合物提取中的有效性，突显了其在临床和绿色化学应用中的重要性。通过利用NADES的优势，本研究旨在推动更可持续和高效的提取方法的发展，并探索Vigna unguiculata ssp. sesquipedalis豆荚中生物活性化合物的治疗潜力。研究结果可能为这些化合物在制药应用（尤其是镰状细胞病治疗）中的使用铺平道路，进一步凸显了可持续提取技术的重要性。

化学品和试剂

本研究使用的所有化学品，包括氯化胆碱（ChCl）、乙二醇（EG）、甘油（Gly）、乳酸、没食子酸、柠檬酸、碳酸钠、Folin-ciocalteu试剂、氯化钠、盐酸、磷酸二氢钾、乙醇、甲醇、亚硫酸氢钠、Giemsa染色剂和无菌生理盐水，均购自孟买的Loba Chemie Pvt. Ltd.

植物采集

Vigna unguiculata ssp. sesquipedalis（紫色豆荚）从当地蔬菜市场购买

NADES的制备与表征

将氯化胆碱（HBA）与其他NADES成分（HBD）之一混合制备NADES。混合后称重并转移到小瓶中，然后在80°C的水浴中加热至获得均匀溶液，最后置于室温下保存[13]。 pH值由HBA和HBD的分子性质决定，反映了溶液的酸碱性[28]。稳定的NADES制剂及其物理性质（pH值、粘度等）也被进行了详细测定

结论

本研究证明了基于氯化胆碱的NADES作为环保且高效的溶剂，在从Vigna unguiculata ssp. sesquipedalis空豆荚中提取花青素和酚类化合物方面的有效性。NADES的提取效果优于乙醇，CCEG（1:3）配方的总酚含量（TPC）范围为0.289–1.282 mg GAE/mL，总花青素含量（TAC）最高可达2.97 mg/mL。NADES的表征结果显示其pH值（1.36–4.41）、粘度（201–599 cP）等参数符合预期

资金支持

本研究未获得任何资金支持。

作者贡献声明

Zamir G. Khan：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据分析。 Nikhita V. Bagul：方法设计、数据管理。 Ganesh B. Patil：结果验证、实验研究。 Piyush S. Bafna：结果验证、实验研究。 Raju O. Sonawane：数据可视化、数据分析。 Mutha Rakesh：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了印度Shirpur的H. R. Patel药学教育与研究学院的支持，感谢其提供的必要设施。