超声-热处理协同增强水蓼叶提取物及其精油的理化与抗真菌特性研究

本研究针对天然抗氧化剂替代合成防腐剂的需求，通过对比水蓼（Polygonum hydropiper L.）叶的浸渍法（ME）、超声法（UE）及超声-热联合提取法（UE-40 °C/50 °C），发现超声结合50 °C加热可显著提升提取效率（13.50%得率）、总酚含量（105.43 mg GAE/g DW）、黄酮含量（9.67 mg QE/g DW）及抗氧化活性（DPPH IC50 =97.68 μg/mL），同时对白色念珠菌（C. albicans）表现出强抗菌性（MIC=11.7 μg/mL）。GC-MS分析揭示精油中β-石竹烯（22.75%）等关键成分，FTIR和SEM证实超声处理增强羟基化合物信号并破坏细胞结构。该研究为植物源功能性成分的高效提取提供了创新方案。

　　

研究背景与意义
在食品和医药领域，合成抗氧化剂和防腐剂的潜在健康风险日益受到关注，推动了对天然替代品的需求。植物源活性成分如多酚和精油（EO）因其抗氧化和抗菌特性成为研究热点。然而，传统提取方法效率低、耗时长，且可能破坏热敏感成分。水蓼（Polygonum hydropiper L.）作为传统药用植物，富含β-石竹烯、黄酮等生物活性物质，但其高效提取工艺和功能强化尚未系统研究。

研究机构与方法
伊朗吉兰省鲁德萨尔的加斯卡尔地区采集水蓼叶片，由大不里士医科大学药学院鉴定。研究团队比较了浸渍法（ME）、超声辅助提取（UE）及超声结合40 °C/50 °C加热（UE-40 °C/UE-50 °C）三种方法。通过GC-MS分析精油成分，分光光度法测定总酚（TPC）和黄酮含量，DPPH/ABTS法评估抗氧化活性，微量稀释法测定对白色念珠菌（C. albicans）、金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）的最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC），并结合FTIR和SEM解析结构变化。

研究结果

1. 精油成分分析：GC-MS鉴定出50种化合物，β-石竹烯（22.75%）、drimenol（15.72%）和(E)-橙花叔醇（10.61%）为主要成分，其协同作用赋予精油显著抗菌活性。
2. 提取效率提升：UE-50 °C的提取率（13.50%）显著高于ME（7.48%），TPC和黄酮含量分别达105.43 mg GAE/g DW和9.67 mg QE/g DW，归因于超声空化效应和热促溶剂渗透。
3. 抗氧化与抗菌增强：UE-50 °C提取物的DPPH和ABTS IC₅₀
   值最低（97.68 μg/mL和100.53 μg/mL），对C. albicans的MIC/MBC为11.7/23.4 μg/mL，显著优于其他方法。
4. 结构表征：FTIR显示超声处理增强羟基峰强度（3100-3700 cm^-1
   ），SEM观察到细胞壁破裂和空腔形成，证实物理性破坏促进成分释放。

结论与意义
该研究首次证实超声-热协同处理可高效提取水蓼叶中的生物活性物质，并显著提升其功能特性。β-石竹烯和drimenol等成分的鉴定为天然抗菌剂开发提供候选分子，而优化的提取工艺（UE-50 °C）为食品保鲜和医药应用提供了可规模化方案。研究发表于《Applied Food Research》，为植物源功能性成分的绿色提取和产业化应用奠定基础。