绿色加压流体顺序提取铁木果实中查耳酮的优化研究及其生物活性分析

本研究针对铁木(Libidibia ferrea Mart.)果实中具有治疗活性的查耳酮类化合物提取难题，创新性地采用超临界CO2与CO2膨胀液体(水/乙醇/丙酮)顺序提取技术，通过参数优化实现在最终步骤获得20%查耳酮富集度，为天然产物高效分离提供了绿色解决方案。

　　

在传统医药领域，铁木(L. ferrea)作为巴西土著社区广泛使用的药用植物，其果实中的查耳酮类化合物因显著的抗增殖和抗氧化活性备受关注。然而，这类活性成分在植物基质中含量低微，常规提取方法存在溶剂消耗大、选择性差等瓶颈。如何通过绿色高效的提取技术实现目标成分的富集，同时兼顾其他生物活性成分的梯级回收，成为天然产物开发的关键科学问题。

为解决这一挑战，来自科英布拉大学的研究团队在《The Journal of Supercritical Fluids》发表创新性研究。该工作采用四级顺序提取策略：首先用超临界CO₂(scCO₂)脱脂，随后依次采用CO₂膨胀的水(H₂O+CO₂)、乙醇(EtOH+CO₂)和丙酮(Ace+CO₂)进行分步提取。通过气相色谱-质谱(GC-MS)、超快速液相色谱(UFLC)等技术分析提取物成分，结合蒙特卡洛模拟优化工艺参数。

研究结果部分：

1. 1.

   提取动力学与成分分析

   scCO₂步骤在970 kg/m3密度下获得最高提取率(0.51%)，GC-MS鉴定出γ-谷甾醇等成分。H₂O+CO₂步骤在328 K时提取率提升80%，UFLC检测到葡萄糖等还原糖。

2. 2.

   酚类与查耳酮分布特征

   总酚(TP)含量在Ace+CO₂步骤达52.6%，没食子酸(GA)和鞣花酸(EA)含量分别为12.4 mg/g和4.8 mg/g。关键发现是查耳酮(TC)在最终步骤富集度达20.6%，显著高于常规丙酮提取(3.6%)。

3. 3.

   工艺优化与模拟

   通过构建二次模型确定Ace+CO₂最佳条件为27 MPa/328 K，蒙特卡洛模拟显示TC控制限为19.9-28.3%，验证了工艺稳定性。

讨论与结论：

该研究首创的加压流体顺序提取策略，通过scCO₂密度调控(620-1011 kg/m3)和溶剂极性梯度设计，实现了铁木果实成分的精准分级。特别值得注意的是，CO₂膨胀丙酮在25 MPa时展现出对查耳酮的特异性富集能力，提取效率较传统方法提升5.7倍。抗氧化实验证实各步骤提取物均保持70%以上抑制率，验证了工艺对活性成分的保护作用。

这项工作的科学价值体现在三个方面：其一，建立了可预测的提取动力学模型，为植物多组分分离提供理论框架；其二，开发的CO₂膨胀溶剂技术显著减少有机溶剂用量，符合绿色化学原则；其三，通过过程模拟实现了从实验室到生产的桥梁搭建。这些发现不仅为铁木资源的综合开发利用奠定基础，更为天然药物开发提供了可推广的技术范式。未来研究可进一步探索提取物在抗肿瘤、抗炎等领域的应用潜力。