《Food and Bioprocess Technology》：Modulating Extraction and Pre-Extraction Processing for Selective Recovery of Bioactives from Fermented Plant Foods
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发酵植物基质在化学和结构上复杂，作为生物活性化合物来源仍未被充分探索。发酵重塑植物组织，产生新代谢物并改变基质架构，这会显著影响可提取性。在本研究中，研究人员使用超临界流体萃取（supercritical fluid extraction, SFE）、加速溶剂
发酵植物基质在化学和结构上复杂，作为生物活性化合物来源仍未被充分探索。发酵重塑植物组织，产生新代谢物并改变基质架构，这会显著影响可提取性。在本研究中，研究人员使用超临界流体萃取（supercritical fluid extraction, SFE）、加速溶剂萃取（accelerated solvent extraction, ASE）和传统浸提（maceration, MAC），结合两种预提取加工模式（风干与冻干），评估了14种发酵植物基质。测定提取率、总酚含量（total phenolic content, TPC）和抗氧化活性（DPPH/TEAC），并通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF–MS）、脂肪酸甲酯（fatty acid methyl esters, FAMEs）的气相色谱-火焰离子化检测（GC-FID）分析以及酚类化合物的靶向液相色谱–串联质谱（LC–MS/MS）分析评估化学轮廓。进一步评估所选提取物对L929成纤维细胞的细胞毒性及对活力的影响。提取性能取决于基质类型和加工。总体而言，提取性能具有基质和化合物类别依赖性：SFE产生抗氧化活性最高的提取物，并富集饱和及单不饱和脂肪酸，而浸提和ASE回收了更高总浓度的酚类化合物。结果表明，可选择提取策略和预处理以有利于从发酵植物基质中回收不同生物活性化合物类别，支持其作为生物活性成分和清洁标签添加剂来源的增值利用。
研究背景方面，植物基产品市场快速扩张，植物源生物活性化合物在制药、食品和化妆品行业中受到关注。多酚和黄酮等植物化学物具有抗氧化、抗炎和抗癌等已被临床或实验验证的活性，并可作为膳食补充剂、草药、功能食品和化妆品配方成分。食品工业中植物提取物可作为合成防腐剂的天然替代品。发酵植物基产品因乳酸发酵可生成或结构修饰生物活性化合物，富含短链和长链脂肪酸、生物活性肽及多酚类化合物，但多数研究关注其直接消费，作为浓缩生物活性原料的潜力仍未被充分探索。提取是关键步骤，传统溶剂法如浸提、渗漉和Soxhlet提取等常受处理时间长、选择性低和溶剂使用量大限制。预提取干燥或冻干、粉碎可影响提取动力学和得率。SFE、ASE等绿色提取技术因效率和绿色化学原则受到重视，且SFE、ASE和MAC在机制与溶剂极性上根本不同，并非等效替代，而是具有不同选择性的互补技术。因此，研究人员假设提取策略、预提取加工和基质类型共同塑造发酵植物提取物的化学组成和抗氧化活性，并旨在确定提取技术、预提取加工和基质类型对14种发酵植物基质提取效率、抗氧化活性、总酚含量和化学轮廓的影响，以识别可选择性回收特定生物活性化合物类的加工策略，支持发酵植物材料作为功能配料的增值利用。
关键技术方法：研究人员选取14种发酵植物基质，其中发酵胡萝卜（Carrot1-3）、花椰菜（Cauliflower1-2）、芹菜、泡菜、柠檬和萝卜（Radish1-3）来自波兰传统家族生产商，发酵甜菜根和黄瓜（Cucumber1-2）由研究人员按传统家庭配方自制；所有产品均经自发乳酸发酵，无启动剂、防腐剂、人工色素、添加糖或风味增强剂。预提取采用50 °C风干24 h或?53 °C冻干72 h，均质后以0.5 g粉末提取。提取技术为SFE（超临界CO
2，60 °C，20 MPa，96%乙醇共溶剂）、ASE（96%乙醇，60 °C，10 MPa，两循环）和MAC（96%乙醇，60 °C，24 h）。分析提取率、TPC、DPPH/TEAC、MALDI-TOF MS、GC-FID FAMEs、靶向LC–MS/MS及L929细胞MTT/LDH；统计采用三因素ANOVA、Tukey检验、FDR校正和PCA。
研究结果：
提取效率（Extraction Efficiency）：三因素ANOVA显示提取方法解释总方差54.2%，材料加工主效应仅0.17%，但通过交互显著。ASE对所有发酵植物材料效率最高，Cucumber2为31%、Kimchi为29%最高；部分基质中ASE与MAC无显著差异，如Carrot3为24%对19%、Kimchi为29%对26%、Radish3为26%对21%。SFE效率显著较低，如Carrot1、2为12%、9%，Cucumber1、2为13%，Radish1为10%。预处理影响依方法和基质：ASE下冻干在14个基质中的12个有显著差异，10个冻干更高，Cauliflower1和Radish2差异最大；风干对Carrot2和Cucumber2更优。MAC下冻干6个更高、风干8个更高。SFE下冻干5个更高，风干3个更高。结论：冻干通常因孔隙度增加和胞内成分保存提高效率，但最佳预处理取决于基质组成和结构。
抗氧化活性（Antioxidant Activity）：三种因素主效应均显著，发酵材料类型（FM）η
2=26.77%，FM×提取方法（E）为26.60%，E为20.48%，材料加工（MP）可忽略。SFE提取物抗氧化最高。甜菜根风干为51.6 μmol TEAC/g DM，冻干降至27.2；冻干Carrot3为36.6。平均最高为Beetroot和Carrot2，分别为22.4和19.1；最低为Kimchi和Radish3，分别为4.5和5.7。ASE最高为冻干Cauliflower1、Radish2和Beetroot，21.1–26.1。MAC最低。预处理对部分SFE提取物影响小；冻干提高Carrot1、Carrot3和Radish2的MAC抗氧化。结论：SFE产生最高抗氧化活性提取物，基质与提取方法交互重要。
总酚含量（Total Phenolic Content）：三因素显著，FM占51.3%，FM×E占15.6%，E仅1.5%。平均TPC为SFE 13.34、MAC 12.35、ASE 12.03 mg GAE/g DM，方法间相近。风干通常提高TPC。SFE最高为Cauliflower1 24.6、Cauliflower2 20.3；ASE高为风干Cauliflower1 23.3、Cauliflower2 20.4、Beetroot 24.9；MAC最高为Cauliflower1 20.4和Cucumber2 23.3（风干）。SFE抗氧化与TPC不总相关，提示非酚类抗氧化物共提取；Folin-Ciocalteu有局限。结论：TPC主要受基质类型驱动，提取方法与预处理通过交互调节。
MALDI-TOF MS代谢物谱（Metabolite Profiling by MALDI-TOF MS）：非靶向指纹分析显示，m/z≥400信号计数和强度存在差异。SFE黄瓜1为46、萝卜3为37信号最高；MAC萝卜1为36、黄瓜1为32；ASE萝卜3为40、黄瓜2和柠檬各36。冻干增加SFE萝卜2、柠檬和ASE甜菜根信号数；风干增加MAC花椰菜2、黄瓜2，SFE柠檬，ASE萝卜3信号数。独特/共享信号中，SFE和MAC各32个独特，ASE 23个；SFE在多个提取物独特信号最多，如甜菜根17、胡萝卜1 18、胡萝卜3和萝卜1各22，但共享信号多，如甜菜根37。强度差异主要在胡萝卜3，MAC高于SFE和ASE。冻干提高黄瓜1（800–900 m/z区间+261%）和柠檬强度，降低胡萝卜3（900–1000区间?90%）。PCA无提取方法或预处理聚类。结论：无单一技术捕获所有信号，预处理影响依方法和基质。
脂肪酸组成（Fatty Acid Composition）：SFE最有效提取饱和脂肪酸（SFA），平均24.36 mg SFA/g DM，MAC和ASE低于一半。MAC和SFE检测15种SFA，ASE 12种，缺C22:0、C23:0、C24:0。SFE最高C17:0为4.37、C24:0为4.15、C6:0为3.93 mg/g DM。单不饱和脂肪酸（MUFA）：SFE最高8.89，MAC 2.50，ASE 2.66；SFE最高C20:1 n9为3.57、油酸异构体为2.93。多不饱和脂肪酸（PUFA）：MAC总最高22.98，C18:3 n6为20.13；胡萝卜1 MAC最高PUFA为50.05，其中C18:3 n6为48.71。SFE最高C18:2 n6t为3.30和C22:2为2.81。预处理影响：ASE后风干提高C6:0、C12:0、C17:0、C18:0；冻干MAC仅C12:0高；冻干SFE提高C11:0、C12:0、C13:0；风干ASE提高C24:0；C24:1 n9和C22:6 n3仅见于风干ASE；C14:1和C17:1分别仅在风干和冻干MAC；风干MAC C20:1 n9高；风干ASE C18:3 n6高；SFE预处理对PUFA无显著影响，但C18:3 n3仅在冻干后检测。结论：SFE富集非极性脂质，技术靶向不同代谢池。
酚类化合物谱（LC–MS/MS）：靶向12种酚。MAC总浓度最高406.23 μg/g DM，ASE 379.58，SFE 335.00。仅ASE检测全部12种，包括仅ASE的flavone 0.10。Quercetin最丰富，MAC 211.23、ASE 208.70、SFE 167.08。Ferulic acid为MAC 50.31、ASE 39.01、SFE 30.73；Apigenin为MAC 37.47、ASE 37.57、SFE 24.48。Salicylic acid在SFE最高70.86，MAC 55.92，ASE 46.13。Beetroot和Lemon多样性最高；Beetroot总酚最高，SFE 2084.04、MAC 2243.80、ASE 2782.17 μg/g DM。Beetroot MAC quercetin为839.07、ferulic acid为383.34。Carrot2 MAC chlorogenic acid比ASE高约40%。Cauliflower1 SFE salicylic acid为576.95，高于MAC 346.10和ASE 275.62。Celery apigenin为MAC 322.03、ASE 302.71、SFE 128.75。Cucumber2 quercetin为MAC 653.10、ASE 534.15。预处理仅影响特定化合物：风干ASE luteolin高，冻干MAC catechin和rutin高，风干SFE sinapic acid高。PCA中PC1 29.7%、PC2 16.6%，总46.3%，按基质如Beetroot、Lemon、Celery而非提取/预处理聚类。结论：定性酚谱主要受单个发酵产品影响，提取技术强烈影响单个酚回收。
细胞毒性及对L929成纤维细胞活力的影响—初步安全筛选（Cytotoxicity and Effect on L929 Fibroblast Viability—An Initial Safety Screening）：选Beetroot和Carrot2（整体抗氧化最高），12个提取物、三浓度10、100、200 μg/mL，采用MTT和LDH。Beetroot无论提取方法均无细胞毒。Carrot2风干SFE在100和200 μg/mL显著细胞毒，40%裂解；冻干MAC在100 μg/mL约35%裂解；ASE无细胞毒。MTT大多为对照100%–190%。无LDH升高者表明代谢活性保持或增加、无细胞毒；Carrot2风干高浓度MTT升高与LDH释放共存，原文认为最可能反映存活亚群补偿代谢伴部分细胞损失。细胞反应不反映体外抗氧化能力；Carrot2风干TEAC高但酚少却细胞毒最明显，提示非靶向酚类，可能涉及非酚共提取物。结论：初步安全筛选显示基质和提取方法影响细胞毒性，需生物活性导向分级确证。
讨论部分总结：研究使用完全可食用、质量合规的传统发酵蔬菜，在明确可重复条件下建立提取方法—加工—基质关系；同一关系可用于发酵蔬菜副产物如 surplus、seasonal overproduction、trimmings 和不合格但化学完整材料，作为功能性配料和清洁标签添加剂来源，符合循环生物经济。绿色提取适合从农食残渣回收植物化学物。限制包括无非发酵对照，不能归因于发酵本身；不同生产商和配方带来异质性，虽将基质类型作为因素建模；LC–MS/MS为靶向，主要定量苷元及芦丁和橙皮苷，未覆盖更广黄酮苷；需非靶向、酶/酸水解、总黄酮、生物活性导向分级和更多细胞系及氧化应激、炎症、凋亡标志。后续确证研究可验证趋势。
研究结论翻译：发酵植物基质是先前未充分利用且结构多样的生物活性化合物库。本研究证明，提取技术、预提取加工和发酵基质身份（反映原料、配方和生产商）均影响发酵蔬菜提取物的化学组成和抗氧化活性，且这些因素以基质依赖方式相互作用。特别地，提取技术和干燥方式选择改变不同生物活性化合物类的相对回收。这些发现表明，可选择提取和预处理条件以偏向给定化合物类的回收。具有确定功能性质的受控设计需要将化学分析与生物活性导向分级及确证性功能测试结合。此类整合方法预计特别有价值，因为它们将特定化学标志物与生物活性联系起来，并为合理开发具有目标组成的提取物提供基础。
