基于天然低共熔溶剂(NADES)的超声-酶协同提取技术优化越南香薷多酚和黄酮的绿色回收工艺

本研究针对传统植物活性成分提取方法效率低、污染大的问题，创新性地采用天然低共熔溶剂(NADES)结合超声-酶辅助提取(UAE-EAE)技术，从越南香薷(Elsholtzia ciliata)中高效回收多酚(TPhC)和黄酮(TFlC)。通过Plackett-Burman和Box-Behnken设计优化工艺参数，最终获得36.41 mg GAE/g和18.74 mg QE/g的提取率，并结合SEM/XRD揭示了细胞壁破坏机制，为绿色提取植物活性成分提供了新范式。

　　

在传统医药和食品工业领域，植物源性多酚和黄酮类化合物因其卓越的抗氧化、抗炎等生物活性备受关注。然而，常规有机溶剂提取法存在环境负担重、效率低下等瓶颈问题。越南香薷(Elsholtzia ciliata)作为东南亚特色药用植物，虽富含这些活性成分，但现有提取技术难以兼顾高效性与环保性。针对这一挑战，Tan Phat Vo团队在《Ultrasonics Sonochemistry》发表研究，开创性地将天然低共熔溶剂(NADES)与超声-酶协同技术结合，建立了绿色高效的活性成分提取新体系。

研究团队首先筛选了8种NADES体系，发现乳酸-胆碱氯化物(Lac-Cho)组合在极性匹配和氢键网络方面表现最优。通过单因素实验结合Plackett-Burman设计，确定固体-液体比(SLR)、超声温度(UTemp)和孵育时间(IT)对多酚提取(TPhC)影响显著，而SLR、水含量(WC)和酶活(EA)主导黄酮(TFlC)回收。进一步采用Box-Behnken响应面法优化，获得TPhC最佳条件为SLR 1:59 g/mL、WC 12%、43°C超声6.88分钟、孵育6.33分钟；TFlC最优参数为SLR 1:67 g/mL、WC 14%、EA 1.28 U/g。

关键技术包括：1) NADES溶剂体系的构建与表征；2) 超声-酶协同提取工艺设计；3) 二次动力学模型解析提取机制；4) SEM/XRD表征细胞结构变化；5) DPPH/ABTS/FRAP法评估抗氧化活性。所有实验均使用来自越南胡志明市的越南香薷叶片样本。

研究结果揭示：

1. 1.

   NADES特性分析：乳酸基NADES展现低粘度(57-69 cP)和适中pH(0.6-1.1)，其FTIR谱图证实羟基和羧基间强氢键网络，利于活性成分溶解。

2. 2.

   工艺优化：在最优条件下，UAE-EAE联用使TPhC和TFlC提取率分别达36.41±2.50 mg GAE/g和18.74±1.28 mg QE/g，较单一技术提升1.8倍。

3. 3.

   动力学机制：二级动力学模型显示多酚提取受溶解控制(E_a=55.95 kJ/mol)，黄酮提取为扩散-溶解混合机制(E_a=37.35 kJ/mol)。

4. 4.

   结构表征：SEM显示UAE-EAE处理后的样品呈现深度孔洞和纤维暴露，XRD证实结晶度指数(CCI)提升至19.14%，表明酶-超声协同有效破坏细胞壁非晶区。

5. 5.

   生物活性：优化提取物展现最强抗氧化能力，DPPH清除率达29.7 μM TE/g，FRAP值96.07 mg TE/g，显著高于常规提取物。

这项研究的意义在于：首次系统阐明了NADES-UAE-EAE三元协同体系的作用机制，通过多尺度表征证实了"物理破碎-化学溶解-生物降解"的级联效应。所建立的绿色提取工艺不仅为越南香薷的高值化利用提供技术支撑，其普适性方法更为其他药用植物的可持续开发提供了范式。特别是将NADES的"可设计性"与超声-酶的"靶向性"相结合，突破了传统提取技术的局限性，在保留生物活性的同时实现了环境友好型生产。未来研究可进一步探索NADES的回收再生工艺，并通过HPLC鉴定具体酚类组分，以完善该技术的产业化应用链条。