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为解决黄芪茎（AS）常被当作农业废弃物丢弃，其生物活性成分未被充分利用的问题，研究人员开展了高压蒸汽爆破（HPSE）预处理 AS 制备多糖（HPSEASCP）的研究。结果表明 HPSEASCP 抗氧化活性提升，能缓解氧化应激。这为 AS 废弃物利用及功能食品、药品开发提供依据。
在传统中医的宝藏库中，黄芪是备受瞩目的存在，它富含多种生物活性化合物，有着抗氧化、增强免疫力等诸多功效，在临床应用上前景广阔。然而，黄芪的茎却常常遭受被当作农业废弃物丢弃的命运，其中蕴含的大量生物活性成分，如多糖、多酚、黄酮类物质等，被紧紧束缚在木质素、纤维素和蛋白质构成的复杂结构中，难以发挥作用。如何让这些被浪费的资源 “变废为宝”，成为科研人员亟待攻克的难题。
内蒙古农业大学的研究人员肩负着这一使命，开展了一项意义非凡的研究。他们巧妙地运用高压蒸汽爆破（HPSE）技术对黄芪茎进行预处理，再通过水提、醇沉、除蛋白等一系列精细操作，成功制备出一种新型抗氧化粗多糖（HPSEASCP）。随后，他们对 HPSEASCP 的生物活性成分、结构组成和抗氧化性能进行了全面评估，还借助斑马鱼模型深入探究其在体内的抗氧化效果。研究发现，HPSE 预处理显著提升了 ASCP 的抗氧化能力，不仅降低了多糖的分子量，增加了糖醛酸水平，还促进了多糖、结合多酚和黄酮类物质的释放，同时保留了核心 β - 多糖结构和功能基团。在体外实验中，HPSEASCP 展现出比 ASCP 更高的 DPPH 自由基清除活性、羟基自由基清除活性和还原能力。在斑马鱼模型的体内实验里，25μg/mL 的 HPSEASCP 能有效提高胚胎的存活率和孵化率，减轻 2,2’ - 偶氮二（2 - 脒基丙烷）二盐酸盐（AAPH）诱导的氧化应激，降低活性氧（ROS）生成、抑制脂质过氧化水平并减少细胞死亡率，有力地推动了幼虫的健康发育。
这一研究成果发表在《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》上，为黄芪茎废弃物的高值化利用点亮了一盏明灯，也为功能性食品和药品的研发提供了极具价值的参考，有望在未来为人类健康带来更多福祉。
在研究方法上，研究人员先采集新鲜黄芪茎，经干燥、粉碎处理后进行 HPSE 预处理。之后，采用水提醇沉法分别从黄芪茎和 HPSE 处理后的黄芪茎中提取粗多糖（ASCP 和 HPSEASCP）。利用多种色谱技术，如高效液相色谱（HPLC）、凝胶渗透色谱（GPC）、超高效液相色谱 - 串联质谱（UPLC - MS/MS）等对多糖的成分、结构和分子量进行分析；运用傅里叶变换红外光谱（FT - IR）表征多糖的功能基团；借助斑马鱼模型，通过观察胚胎存活率、孵化率以及相关生化指标评估 HPSEASCP 的体内抗氧化活性。
下面来看具体的研究结果：
- HPSE 预处理对 ASCP 多糖及糖醛酸糖苷的影响：HPSE 预处理显著提高了 HPSEASCP 中多糖的得率和纯度，其多糖得率达到 106.64 ± 2.44mg/g，明显高于未处理的 ASCP（66.00 ± 3.46mg/g）。HPSEASCP 的分子量降低，单糖组成中半乳糖醛酸（GalA）、阿拉伯糖（Ara）、半乳糖（Gal）和鼠李糖（Rha）的摩尔比增加，同型半乳糖醛酸（HG）和鼠李半乳糖醛酸 I（RG - I）结构比例显著提高，糖醛酸含量也大幅上升。这表明 HPSE 预处理促进了多糖的提取和结构修饰。
- HPSE 预处理对 ASCP 结合酚类和黄酮类的影响：HPSE 预处理后，HPSEASCP 中结合酚类和黄酮类的含量显著增加。通过 UPLC - MS/MS 分析发现，与 ASCP 相比，HPSEASCP 中有 35 种结合酚类和 60 种结合黄酮类显著上调，主要为小分子酚酸和具有抗氧化、抗炎活性的糖基化黄酮类；同时有 72 种结合酚类和 136 种黄酮类显著下调，多为糖基化衍生物。这说明 HPSE 预处理通过去糖基化机制促进了小分子多酚和黄酮苷元的富集。
- HPSE 预处理对 ASCP 结构完整性及活性成分的影响：FT - IR 光谱显示，ASCP 和 HPSEASCP 具有相似的结构特征，都含有丰富的羟基（ - OH）、羰基（ - C = O）、多酚结构和芳香环等功能基团，且都具有 β - 型糖苷键。HPSE 预处理在增强多糖含量、纯度和糖醛酸水平，促进结合多酚和黄酮类释放的同时，保持了多糖的核心结构和功能基团。
- HPSE 预处理对 ASCP 抗氧化活性的影响：体外抗氧化实验表明，在 1 - 8mg/mL 浓度范围内，ASCP 和 HPSEASCP 的 DPPH 自由基清除活性、羟基自由基清除活性和还原能力均呈剂量依赖性增加。在 2 - 4mg/mL 浓度区间，HPSEASCP 的这三种抗氧化活性均显著高于 ASCP，说明 HPSE 预处理有效提升了 ASCP 的抗氧化性能。
- HPSEASCP 对斑马鱼胚胎发育的影响：在斑马鱼实验中，25μg/mL 的 HPSEASCP 处理组胚胎存活率与对照组相当，且在 48 和 60h 时显著高于 AAPH 处理组；其孵化率在各时间点均有所提高，尤其在高浓度（100μg/mL）时效果明显。HPSEASCP 处理还改善了胚胎的颜色特征，促进了幼虫的发育，使幼虫在特定时间点的体长增加、卵黄囊面积和周长减小，减轻了 AAPH 诱导的氧化应激对胚胎和幼虫发育的负面影响。
- HPSEASCP 对 AAPH 诱导的氧化应激的保护作用：HPSEASCP 能有效减轻 AAPH 诱导的斑马鱼氧化应激。在 25μg/mL 浓度下，它显著降低了 ROS 生成，抑制了脂质过氧化，减少了细胞死亡。在 6.25μg/mL 和 25μg/mL 浓度时，对脂质过氧化的抑制作用显著，且能将细胞死亡速率恢复至正常水平，体现出良好的抗氧化和细胞保护能力。
综合研究结论和讨论部分，HPSE 预处理显著增强了 ASCP 的抗氧化能力，HPSEASCP 在体外和体内都展现出强大的抗氧化特性。它通过多种机制发挥作用，包括优化多糖结构、富集活性成分、清除自由基等。不过，该研究也存在一些局限，如未考虑黄芪茎产地和批次差异的影响，HPSEASCP 生产的成本效益和规模化可行性有待研究，其抗氧化的具体机制也需进一步探索。但总体而言，这项研究为黄芪茎废弃物的资源化利用开辟了新途径，为功能性食品和药品的开发提供了坚实的理论基础，在生命科学和健康医学领域具有重要的意义，有望推动相关领域的进一步发展。
