《Ultrasonics Sonochemistry》：Ultrasonic assisted deep eutectic solvents extraction of flavonoids from arils of
Torreya grandis: RSM-ANN-GA optimization, extraction mechanism and bioactivities
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香榧（Torreya grandis）坚果为重要传统药材与食品，总黄酮（total flavonoids, TF）系其核心生物活性组分；然而在坚果加工中，香榧假种皮（T. grandis arils, TGA）多被废弃。为挖掘废弃物活性成分并实现高值化利用，研
香榧（Torreya grandis）坚果为重要传统药材与食品，总黄酮（total flavonoids, TF）系其核心生物活性组分；然而在坚果加工中，香榧假种皮（T. grandis arils, TGA）多被废弃。为挖掘废弃物活性成分并实现高值化利用，研究人员建立超声辅助低共熔溶剂（ultrasound-assisted deep eutectic solvents extraction, UAE-DES）绿色高效萃取体系，用于提取TGA中总黄酮。经响应面法（response surface methodology, RSM）耦合人工神经网络-遗传算法（artificial neural network-genetic algorithm, ANN-GA）优化后，TF得率达11.047±1.921 mg/g，显著优于传统提取工艺。借助超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF/MS）从TF中鉴定出28种黄酮类单体。活性评价显示，TGA来源TF具有明确抗炎作用，可通过PI3K-AKT-MAPK通路对支气管炎产生有效干预。该工作印证了UAE-DES在中药及食品废弃物中回收生物活性成分的高潜力。
研究背景与问题提出
香榧（Torreya grandis）为药食同源树种，其坚果加工过程产生的假种皮（arils）长期被视为废弃物。已有研究提示TGA含黄酮、多糖与萜类，其中黄酮是核心活性骨架，但传统甲醇/乙醇/丙酮提取存在毒性高、环境负荷大、得率低等瓶颈。绿色化学趋势下，低共熔溶剂（deep eutectic solvents, DES）因可调极性、低毒、可降解受关注；其与超声辅助提取（ultrasound-assisted extraction, UAE）协同可破坏细胞壁、强化传质。本研究即面向“废弃物高值化+绿色萃取+机制量化”三重目标展开。
关键技术方法
研究人员以浙江诸暨采集的香榧栽培种‘Merrillii’假种皮（样本号LHQ-TG-2024–09）为对象，合成14种DES并筛选最优体系；采用单因素+Box-Behnken响应面（RSM）降维，再用多层感知器人工神经网络（multi-layer perceptron, MLP）拟合非线性关系，以遗传算法（genetic algorithm, GA）全局寻优；结合Fick第二定律球胞模型做提取动力学，采用密度泛函理论（density functional theory, DFT）计算DES与纤维二糖模型物相互作用能；经大孔树脂富集后，以UPLC-Q-TOF/MS定性、体外实验验证抗氧化/抗炎/降糖及支气管炎相关通路。
研究结果
- 2.
Materials and methods（材料与方法）
明确样本来源、DES合成（氢键受体HBA/氢键供体HBD，摩尔比1:2，加水30% v/v，80℃ 2 h）、UAE条件（40 kHz，间歇5 min开/5 min关，净超声30 min）及TF以芦丁标曲定量。
2.4 Optimization of process parameters（工艺参数优化）
经单因素锁定摩尔比、含水量、温度、功率四因素三水平；RSM-BBD构建二阶模型，ANN十节点隐藏层捕捉非线性，GA输出最优权重。UAE-DES较加热DES、超声甲醇、甲醇回流均更优，TF得率11.047±1.921 mg/g。
2.5 Extraction mechanism（提取机制）
动力学显示升温加快内/外扩散，符合球胞Fick模型；DFT计算表明Proline:Acetic acid体系与细胞壁纤维素单元通过氢键网络降低解吸附能，解释DES高选择性来源。
2.6 Recovery of flavonoids（黄酮回收）
D101/AB-8/HPD100/SP825大孔树脂中筛选适配介质，70%乙醇解吸，实现DES相中TF固相富集与纯化。
生物活性与结论讨论
研究人员通过体外与细胞实验判定TF具抗氧化、降糖及显著抗炎特征；抗炎层面可调控PI3K-AKT-MAPK通路，提示对支气管炎的干预潜力。讨论指出：RSM-ANN-GA三联策略兼顾统计可解释性与全局寻优，UAE-DES把“废假种皮”转化为可分级利用的黄酮资源；分子模拟与动力学共同支撑“溶剂设计—传质强化—细胞壁松动”机制链。
结论翻译（浓缩自原文）
研究人员证实，超声辅助低共熔溶剂（UAE-DES）可高效回收香榧假种皮总黄酮（TF）；经RSM-ANN-GA优化后得率显著优于常规方法，并从提取物中鉴定28种黄酮。机制研究表明该体系依托DES氢键网络与超声空化协同促进释放；TF通过PI3K-AKT-MAPK通路发挥抗支气管炎炎症作用。该工作为中药与食品废弃物的绿色增值利用提供了方法学与活性证据。
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