超声辅助提取与热水提取鹰茶多糖的对比研究：理化特性与生物活性的综合评价

本研究针对鹰茶多糖提取效率低、能耗高的问题，采用超声辅助提取(UAE)和热水提取(HWE)技术，系统比较了两种方法的提取效率、能耗及所得多糖的理化特性和生物活性。研究发现，UAE较HWE提取率提高17.00%，能耗降低42.66%，CO2排放减少42.67%，且所得多糖(UHTP)分子量更低、糖醛酸含量更高(提升36.81%)，抗氧化、降血糖和益生活性显著增强。该研究为鹰茶多糖的高效绿色提取及功能应用提供了理论依据，对食品和医药领域具有重要意义。

　　

鹰茶（Hawk tea, HT）作为一种历史悠久的代用茶，富含多糖、多酚等生物活性成分，在调节血糖、血脂和肠道菌群等方面展现出独特价值。然而传统热水提取（HWE）方法存在耗时长、能耗高、提取率低等问题，且对多糖结构的影响机制不明，严重制约了其产业化应用。如何通过绿色高效技术提升鹰茶多糖的提取效率并解析其构效关系，成为食品科学和药学研究领域亟待突破的难题。

针对这一挑战，西南大学食品科学学院的研究团队在《Ultrasonics Sonochemistry》发表最新成果，首次系统比较了超声辅助提取（UAE）与HWE对鹰茶多糖的提取机制及产物特性的影响。研究人员通过响应面法优化UAE工艺参数（300W功率、62℃、64分钟、1:28料液比），发现UAE提取率（11.08%）较HWE提升17.00%，同时能耗和CO₂排放分别降低42.66%和42.67%。关键技术包括傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析细胞壁组分变化、场发射扫描电镜（SEM）观察微观结构、高效尺寸排阻色谱（HPSEC）测定分子量、体外抗氧化（DPPH/ABTS/OH^-清除）和降血糖（α-葡萄糖苷酶抑制）活性评价等。

3.1 提取工艺优化
通过Box-Behnken设计建立二次回归模型，确定温度对提取率影响最大（F值57.32），优化后UAE时间较HWE缩短46.50%。

3.2 提取机制解析
FT-IR和X射线衍射（XRD）显示UAE更有效破坏纤维素晶体结构，使残余物（UHTR）粒径减小27.66%；热重分析（TGA）证实UAE处理使多糖热分解温度降低10.26℃，SEM观察到明显的表面断裂和孔隙形成。

3.4 结构特性差异
UHTP分子量（318.20 kDa）较HTP降低39.17%，糖醛酸含量提升至13.23%；原子力显微镜（AFM）显示UHTP呈高度分支结构（高度2.6 nm），而HTP为球形聚集体（11.1 nm）。流变学测试表明UHTP表观粘度更低，但凝胶性较弱。

3.6 生物活性提升
在4 mg/mL浓度下，UHTP的DPPH清除率（91.02%）、α-葡萄糖苷酶抑制率（70.45%）分别比HTP高13.31%和18.24%；对植物乳杆菌的促生长效果优于菊粉，证实其优异益生活性。

该研究首次揭示UAE通过机械剪切和空化效应选择性降解多糖链，形成低分子量、高分支度结构，从而增强生物活性。这不仅为鹰茶废弃物的高值化利用提供了技术支撑，更为功能性多糖的绿色制备和精准应用开辟了新路径。未来研究可进一步解析UHTP的精细结构（如核磁共振表征）及其体内作用机制，推动其在功能性食品和降血糖药物开发中的应用。