超声辅助双水相系统同步提取莼菜多糖和多酚的优化及其结构表征与抗氧化特性研究

本研究针对莼菜(Brasenia schreberi)活性成分提取效率低的问题，创新性采用超声辅助双水相系统(UA-ATPE)同步提取多糖(BPs)和多酚(BPp)，通过响应面法优化获得最佳工艺参数(66°C, 33min, 84mL/g)，BPs和BPp得率分别达5.39%和12.53%。分离获得新型多糖BPs-1(872.19kDa)并解析其结构特征，鉴定出76种酚类物质，其中kaempferol 3-O-(6''-galloyl)-glucoside含量高达205.7mg/g。抗氧化实验证实二者均具有显著ABTS/DPPH自由基清除能力，为莼菜资源在功能食品和药物开发中的应用提供理论依据。

　　

在水生植物资源开发领域，莼菜(Brasenia schreberi)作为一种传统药食两用植物，其多糖和多酚成分已被证实具有抗氧化、降血糖等多种生物活性。然而，现有提取技术存在效率低下、成分损失大等问题，且对莼菜活性成分的系统研究仍显不足。针对这一现状，Zhou Xu团队在《LWT》发表的研究通过创新性技术手段，为莼菜资源的深度开发提供了重要解决方案。

研究采用超声辅助双水相系统(UA-ATPE)这一绿色提取技术，结合响应面法优化工艺参数，实现了多糖(BPs)和多酚(BPp)的高效同步提取。通过DEAE-52和Sephadex G-100柱层析纯化获得均一多糖组分，运用HPGPC、HPIC、FT-IR、NMR等技术进行结构表征；同时利用HP10大孔树脂纯化多酚，采用UHPLC-ESI-QTOF-MS/MS和HPLC进行定性与定量分析。最后通过ABTS和DPPH自由基清除实验评价抗氧化活性。

在提取工艺优化方面，研究通过单因素实验确定超声温度、时间和液料比三个关键参数，采用Box-Behnken设计建立响应面模型。结果显示最优条件为超声温度66°C、时间33min、液料比84mL/g，此时BPs和BPp得率分别达到5.39%和12.53%。模型验证表明预测值与实测值误差小于1%，证实模型可靠性。

结构表征结果显示，纯化多糖BPs-1分子量为872.19kDa，是由Gal、Fuc、Ara等组成的杂多糖，主链以→3)-β-Gal_p-(1→和→2,3,6)-β-Gal_p-(1→连接为主。甲基化分析和NMR谱图证实其存在复杂分支结构，SEM观察显示多糖分子呈网状聚集形态。

多酚组分分析取得突破性发现，UHPLC-ESI-QTOF-MS/MS鉴定出76种酚类化合物，包括8种酚酸、23种黄酮和45种可水解单宁。HPLC定量显示kaempferol 3-O-(6''-galloyl)-glucoside(205.7mg/g)和ethyl gallate(117.88mg/g)为主要成分，其中schaftoside等成分系首次从莼菜中报道。

抗氧化实验证实，BPs-1在5mg/mL浓度下对ABTS自由基清除率达52.81%；而纯化BPp表现更为突出，其DPPH清除IC₅₀值(12.42μg/mL)显著优于VC(28.87μg/mL)，在80μg/mL时清除率即达90.75%。

该研究首次建立UA-ATPE同步提取莼菜活性成分的方法体系，不仅解析了新型多糖BPs-1的结构特征，更通过高通量技术全面揭示了莼菜多酚的组成谱系。发现的76种酚类物质极大丰富了莼菜化学成分数据库，其中高含量的kaempferol衍生物和ethyl gallate为后续功能因子筛选提供了明确方向。在应用层面，研究证实两种活性组分均具有显著抗氧化功效，为开发莼菜源天然抗氧化剂奠定了理论基础，对推动水生植物资源在功能食品和医药领域的应用具有重要价值。工艺优化部分展示的乙醇/(NH₄)₂SO₄双水相系统，更为植物活性成分的绿色提取提供了技术范本。