超声辅助提取结合大孔树脂纯化泡桐花生物活性多酚的绿色工艺开发及其多功能生物活性研究

本研究创新性地建立了泡桐花多酚(PFP)的绿色提取-纯化体系：通过响应面法优化超声辅助提取(UAE)条件(90%乙醇，1:15料液比，240W/20min)，结合HPD-722树脂纯化获得>85%纯度的提取物，鉴定出32种化合物(以木犀草素和芹菜素为主)。研究发现PFP具有显著抗氧化能力(ABTS IC50 185.0μg/mL)、混合型抑制α-葡萄糖苷酶/黄嘌呤氧化酶活性，并通过FT-IR和分子对接揭示了其通过氢键和疏水作用扰动酶二级结构的机制，为功能性食品开发提供了新思路。

　　

Highlight

本研究开发了泡桐花多酚(PFP)的集成提取-纯化系统，采用响应面法确立最佳乙醇提取条件(90%乙醇、1:15料液比、240W超声20分钟)，获得0.136mg/g多酚产量，经HPD-722树脂纯化后纯度>85%。鉴定出32种化合物，其中木犀草素(0.46μg/g)和芹菜素(0.32μg/g)为主要黄酮类成分，并初步表征了木犀草素-7-O-葡萄糖醛酸苷和芹菜素-6-C-葡萄糖苷。该提取物展现出色的抗自由基能力(ABTS IC₅₀: 185.0μg/mL)，对α-葡萄糖苷酶/黄嘌呤氧化酶具有混合型抑制作用，且优先结合牛磺胆酸盐。浓度依赖性荧光淬灭证实了多酚-酶复合物的形成，FT-IR分析揭示了α-葡萄糖苷酶二级结构的改变。分子对接表明多酚-酶相互作用主要通过氢键和疏水作用介导。这些发现深化了对泡桐花多酚作为多功能制剂的理解，为其在功能性食品和保健品中的应用提供了技术可行的工艺方案。

Optimization of ethanol extraction for Paulownia flower polyphenols (PFP)

通过系统单因素实验(图1)发现，多酚得率对提取参数呈钟形响应，在1:15g/mL料液比、20分钟超声、90%乙醇浓度和240W功率时达到峰值。响应面优化建立显著二次模型(F=8.33, p<0.05; R²=0.9146)，其方程为：Y=0.1361+0.0068A+0.0031C+0.0049AB-0.0044AC-0.0024BCE-0.0032A²-0.0014B²-0.0075C²(其中变量A代表乙醇浓度，B为超声时间，C指功率)。

Discussion

提取技术的进步显著提高了植物多酚的回收率，其中超声辅助提取(UAE)因其操作效率和可持续性成为首选方法。优化后的UAE方案获得0.136mg/g泡桐花多酚得率，虽显著低于柚子叶等草本植物报道值，但通过HPD-722树脂纯化实现了>85%回收率。值得注意的是，PFP展现出对α-葡萄糖苷酶(混合型抑制，K_i=28.4μM)和黄嘌呤氧化酶(竞争性抑制，IC₅₀=193.7μg/mL)的双重抑制活性，这种多靶点特性为其在代谢紊乱管理中的应用提供了分子基础。荧光淬灭和FT-IR分析证实，多酚通过扰动酶的二级结构与活性位点结合，而分子对接揭示了关键氢键(如His674与木犀草素的2.8?相互作用)和疏水作用( Phe649与芹菜素的π-π堆积)的贡献。

Conclusions

本研究建立了优化的泡桐花多酚(PFP)提取纯化方案，结合90%乙醇提取与HPD-722树脂纯化(>85%回收率)。鉴定出32种生物活性化合物，以木犀草素、芹菜素和羟基苯甲酸为主，共同赋予其多功能生物活性。PFP表现出卓越的抗自由基能力、对α-葡萄糖苷酶/黄嘌呤氧化酶的混合型抑制活性(分别降低50%酶活所需浓度仅为28.4μM和193.7μg/mL)，以及2.79倍的胆汁盐优先结合特性。通过荧光淬灭、FT-IR和分子对接阐明了其通过氢键网络和疏水作用扰动酶结构的分子机制。这些发现为开发基于PFP的降糖/降脂功能性食品提供了科学依据，同时建立了符合循环生物经济原则的可持续生物资源利用模式。