从Lantana camara（马缨丹）的修剪废弃物中回收verbascoside，用于开发具有抗氧化和降血糖特性的植物脂质体

《Industrial Crops and Products》：Recovery of verbascoside from Lantana camara pruning waste for development of phytosomes with antioxidant and hypoglycemic properties

火棘枝条经微波辅助提取优化后获得高含量 verbascoside 提取物（104.2 mg/g），其总酚含量（222.1 mg GAE/g）和抗氧化活性显著高于传统方法。该提取物具有强效 α-葡萄糖苷酶抑制活性（IC50=25.0 μg/mL）和抗糖化作用，细胞毒性测试显示对 Caco-2 和 HT29-MTX 细胞存活率超过 90%。通过大豆磷脂制备的磷脂体（phytosomes）可使 verbascoside 的缓释率提升至 67.7% 在 7 小时内，且在 5-25°C 下稳定性达 4 个月。研究证实入侵植物废弃物可转化为高值生物基材料，为糖尿病治疗和纳米递送系统开发提供新途径。

　　### 研究背景与意义

**Verbascoside**（Verbascoside）是一种广泛存在于植物中的酚类糖苷，具有多种生物活性。其在化妆品、食品和制药行业都有广泛应用，但其生物利用度和化学稳定性较低，限制了其进一步开发。本研究旨在从一种名为 **Lantana camara**（Lantana camara）的植物中提取高价值的化合物，如Verbascoside，并通过纳米技术改善其理化特性。**Lantana camara** 是一种原产于热带美洲的植物，已被自然化为全球范围内的一种潜在入侵性杂草，对生态环境造成一定威胁。然而，其作为植物废弃物的大量产生也为资源回收提供了机会。通过将这种植物的修剪材料进行提取，不仅有助于资源的再利用，还能开发出具有抗氧化和降血糖活性的新产品。

本研究采用了**微波辅助提取（MAE）**技术，结合**响应面法（RSM）**，优化了提取条件，以提高Verbascoside的回收率。相比传统的提取方法，微波技术不仅减少了溶剂使用量和提取时间，还提供了更环保和可持续的解决方案。此外，研究还开发了一种**植物磷脂复合物（Phytosomes）**，通过将提取物封装在纳米颗粒中，显著提升了其化学和物理稳定性，以及生物利用度。这种新型的纳米系统可以实现Verbascoside的缓释，使其在生理条件下持续发挥作用，同时保持其生物活性。

### 实验设计与方法

为了提高Verbascoside的提取效率，研究采用了**响应面法（RSM）**，通过**Box–Behnken设计（BBD）**，对三个关键变量进行了优化：乙醇浓度、微波功率和辐照时间。这种方法可以同时考虑多个因素及其相互作用，从而减少实验次数，提高效率。实验结果表明，优化后的提取物具有更高的总酚含量和更强的抗氧化活性，其性能优于传统方法提取的同源物。此外，提取物的细胞安全性也得到了验证，其在 **Caco-2** 和 **HT29-MTX** 细胞中的存活率分别为 **90.1%** 和 **107.4%**，说明该提取物对人体细胞具有较低的毒性。

在提取过程中，首先对植物的**枝条（twigs）**进行**脱脂处理**，以去除脂质干扰。然后，使用不同比例的乙醇-水混合溶剂进行微波辅助提取。提取后的样品通过**高效液相色谱-二极管阵列检测器（HPLC-DAD）**进行分析，以确定Verbascoside和Forsythoside B的含量。这些数据为后续的优化和验证提供了基础。

为了进一步验证优化条件的可靠性，研究还采用了**传统搅拌提取法**，即**搅拌提取（SE-LT）**，并与优化后的微波提取物（MAE-LT）进行了比较。结果表明，MAE-LT在Verbascoside含量和抗氧化活性方面均优于SE-LT，证明了微波提取法在提取效率上的优势。

### 提取物的特性分析

优化后的提取物（MAE-LT）具有显著的**抗氧化/抗自由基活性**和**降血糖活性**。其总酚含量（TPC）为 **222.1 mg GAE/g**，远高于传统方法提取的提取物（SE-LT为 **147.5 mg GAE/g**）以及文献中报道的其他方法。此外，MAE-LT的DPPH自由基清除活性为 **73.2 mg TE/g**，同样高于SE-LT的 **48.9 mg TE/g**。这些结果表明，优化后的提取物在抗氧化活性方面表现优异。

在降血糖活性方面，MAE-LT对α-葡萄糖苷酶（α-glc）的抑制能力为 **25.0 μg/mL**，而对α-淀粉酶（α-amy）的抑制能力为 **65.4 μg/mL**。这表明，MAE-LT对α-葡萄糖苷酶的抑制更为有效，可能与其较高的酚类化合物浓度有关。此外，研究还评估了MAE-LT对**晚期糖基化终产物（AGEs）**形成的抑制能力，这在糖尿病相关并发症的预防中具有重要意义。

### 纳米封装与稳定性分析

为了提高Verbascoside的稳定性，研究将其封装在**植物磷脂复合物（Phytosomes）**中。Phytosomes是一种由植物磷脂（如大豆卵磷脂）与提取物结合形成的纳米复合物，具有良好的细胞膜兼容性和较高的生物利用度。Phytosomes的制备采用了**共溶剂法**，并加入胆固醇以提高其稳定性和生物活性。通过**动态光散射（DLS）**和**扫描电子显微镜（SEM）**对Phytosomes的粒径和形态进行了分析，结果显示其粒径在 **83.46 nm** 到 **136.20 nm** 之间，具有良好的分散性和均一性。其中，含胆固醇的Phytosomes（sample 2）表现出更高的封装效率（EE%）和更稳定的粒径分布。

Phytosomes的**物理稳定性**在不同温度条件下进行了评估。结果显示，在 **5°C** 和 **25°C** 条件下，Phytosomes在4个月内保持稳定，其粒径和多分散指数（PDI）几乎没有变化。而在 **40°C** 条件下，其稳定性有所下降，但仍优于未封装的提取物。化学稳定性方面，Phytosomes在 **5°C** 条件下储存4个月，Verbascoside的保留率仍保持在 **81.4%**，而未封装的提取物在相同条件下仅保留 **58.7%**。这表明，Phytosomes能够有效保护Verbascoside免受环境因素的影响，延长其活性和稳定性。

### 释放动力学与应用前景

Phytosomes的**释放动力学**通过**膜透析法**在生理条件（pH 7.4）下进行评估。结果显示，Phytosomes能够实现Verbascoside的**缓释**，其在7小时内释放了 **67.7%** 的Verbascoside，而在24小时内释放了 **78.4%**。相比之下，未封装的提取物在30分钟内释放了 **52.7%**，随后迅速释放，导致活性快速下降。Phytosomes的缓释特性使其在**药物递送系统**中具有广泛应用前景，尤其是在需要长期维持药物活性的领域。

此外，研究还分析了Phytosomes的释放机制，采用**零级动力学**、**一级动力学**、**Higuchi模型**、**Hixson-Crowell模型**、**Weibull模型**和**Korsmeyer-Peppas模型**对释放数据进行了拟合。结果表明，Verbascoside的释放主要遵循**扩散机制**（如Weibull模型和Korsmeyer-Peppas模型），这与Phytosomes的结构特性密切相关。这种缓释特性不仅提高了药物的生物利用度，还减少了其在体内的代谢速度，从而延长了其药效。

### 结论与展望

本研究首次将**Lantana camara**的枝条作为提取来源，通过优化的微波辅助提取法，成功获得了富含Verbascoside的提取物，并进一步开发了Phytosomes纳米递送系统。这一方法不仅提高了提取效率，还显著增强了提取物的稳定性和生物利用度，为开发新型生物活性产品提供了重要参考。此外，该研究还强调了**循环经济**在资源回收中的重要性，即通过利用植物废弃物，减少环境污染，同时创造经济价值。

Phytosomes的开发为Verbascoside的应用提供了新的思路。其不仅具有良好的生物相容性和低毒性，还能在生理条件下实现缓释，从而延长药物的活性时间。这一成果在**糖尿病治疗**、**抗氧化剂开发**以及**食品添加剂**等领域具有广阔的前景。此外，该研究还表明，**Lantana camara**的枝条作为潜在的资源，其提取物在降血糖和抗糖化方面表现出显著的潜力，为相关领域的研究提供了新的方向。

### 作者贡献与资金支持

本研究由多位研究人员共同完成，其中 **Claudia Sciacca**、**Ana Margarida Silva** 和 **Anna Elisabetta Maccarronello** 负责实验设计、数据分析和撰写。**Nunzio Cardullo**、**Vera Muccilli** 和 **Francisca Rodrigues** 负责方法优化、实验验证和项目监督。**Barbara Melilli** 和 **Libera Vitiello** 参与了实验操作和数据分析。**Andrea Antonio Scamporrino** 和 **Agata B?cler** 负责研究的初步构思和数据整理。

本研究得到了多个机构的资助，包括意大利国家研究项目（PRIN 2022）、**NextGeneration EU** 计划（MUR-PNRR项目）以及**Sicilian MicronanoTech Research and Innovation Center**。这些资金支持使得研究能够在更广泛的实验条件下进行，并为成果的进一步应用提供了保障。

### 潜在应用与未来研究方向

本研究的成果在多个领域具有潜在应用价值。首先，在**医药领域**，Phytosomes可以作为新型的药物递送系统，用于开发具有抗氧化和降血糖作用的药物。其次，在**化妆品和食品工业**中，Verbascoside的高活性和稳定性使其成为一种有前景的天然添加剂。此外，由于**Lantana camara**是一种潜在的入侵性杂草，其枝条的提取不仅有助于资源再利用，还能减少其对生态环境的负面影响。

未来的研究可以进一步探索Phytosomes在**人体内的药代动力学**和**生物利用度**，以验证其在实际应用中的效果。此外，还可以研究不同植物来源的提取物在Phytosomes中的封装效率，以及其在不同疾病模型中的作用机制。同时，开发更高效的提取方法和封装技术，以提高Verbascoside的产量和纯度，也是未来研究的重要方向。

总之，本研究通过优化的微波辅助提取和Phytosomes封装技术，成功提高了Verbascoside的提取效率和稳定性，为开发新型生物活性产品提供了重要的科学依据和技术支持。