基于大孔树脂的东北刺人参不定根中酚类物质富集及其酪氨酸酶抑制活性评价

《Microchemical Journal》：Macroporous resin–based enrichment of phenolics from Oplopanax elatus adventitious roots and evaluation of their tyrosinase inhibitory activity

　　

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  D101树脂能有效富集东北刺人参不定根中的酚类物质。
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  吸附行为受扩散控制的物理相互作用支配。
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  纯化过程表现出良好的可扩展性和操作稳定性。
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  纯化后的酚类物质表现出混合型酪氨酸酶抑制作用，并得到模拟支持。

引言

酚类化合物是一类结构多样的植物次生代谢产物，在植物防御和人体健康中起着重要作用。大量研究已经证明它们具有广泛的生物活性，包括抗氧化[1]、抗炎[2]、抗菌[3]、保护心脏[4]和抗肿瘤作用[5]，这支撑了它们在药物发现、功能食品和营养保健品中日益增长的应用[6]。除了这些公认的活性外，近年来越来越多的关注集中在酚类化合物作为天然酪氨酸酶抑制剂的作用上，因为它们在控制皮肤色素沉着、化妆品配方以及防止食品系统中酶促褐变方面具有潜在应用[7]。然而，这类功能活性的探索关键取决于具有足够纯度、稳定性和可重复性的酚类组分的可用性。

尽管它们很重要，但从植物基质中高效纯化酚类化合物仍然具有挑战性。植物提取物通常含有结构相似的酚类物质、碳水化合物、蛋白质和其他干扰组分的复杂混合物，这使得选择性分离变得复杂[8]。传统的提取和色谱技术通常溶剂消耗大、耗时且可扩展性有限，常产生中等纯度的产品，不适合可靠的生物活性评估[9]。这些限制阻碍了机制研究和工业应用，突出了对高效、低溶剂和可扩展的纯化策略的迫切需求，以获得适合功能和机制研究的富含酚类的组分。

大孔吸附树脂（MARs）因其大比表面积、可调节的孔结构和可调极性，已成为纯化天然产物的通用工具[10]。与传统的溶剂基技术相比，基于MAR的纯化提供了操作简单、可重复使用、高富集效率和有效保留生物活性化合物等优势。MARs已成功应用于从不同植物来源富集各种植物化学物质，包括黄酮类、生物碱和多酚[11]，[12]，[13]。然而，树脂性能在很大程度上取决于极性、孔结构和表面官能团，吸附行为在不同植物系统之间可能有显著差异。

对吸附过程的机制理解对于合理的工艺设计和放大至关重要。动力学模型阐明了速率控制步骤，而等温线和热力学分析提供了对吸附模式、能量变化和自发性的见解[14]，[15]。然而，大多数先前关于使用MARs（包括D101树脂）进行酚类纯化的研究主要集中在富集效率的经验优化上，而潜在的吸附机制及其与后续生物活性的关系仍未被充分探索。

东北刺人参（Oplopanax elatus Nakai），一种属于五加科的药用植物，主要分布在东北亚[16]，[17]，长期以来因其抗氧化、抗炎和代谢调节特性而受到重视，并作为药用或食品成分使用[18]。最近的研究表明，东北刺人参不定根（O. elatus ARs）特别富含酚类化合物，表明其作为生物活性酚类的可再生来源的潜力[19]。然而，关于基于树脂的东北刺人参不定根酚类富集及其相关吸附机制的系统研究仍然缺乏。更重要的是，来自东北刺人参不定根的富酚组分作为天然酪氨酸酶抑制剂的功能潜力尚未被探索，这代表了资源利用与功能应用之间的关键差距。

因此，本研究旨在开发一种综合策略，从东北刺人参不定根中高效纯化酚类成分，并评估所得富酚组分的功能特性。具体而言，系统比较了三种不同极性的MARs（S-8、AB-8和D101）的吸附-解吸性能，并通过动力学、等温线和热力学分析阐明了最佳树脂的吸附机制。纯化参数在较大规模下进行了优化和验证，并通过UPLC-Q-TOF-MS表征了富酚组分的化学特征。此外，评估了来自东北刺人参不定根的富酚组分（OEP）的酪氨酸酶抑制活性，并通过酶动力学和分子模拟方法研究了其抑制机制。通过整合基于树脂的富集、吸附机制阐明、化学表征和酪氨酸酶抑制分析，本研究为东北刺人参不定根作为生物活性酚类来源的合理利用及其在功能食品和化妆品研究中的潜在应用提供了见解。

章节摘录

植物材料与提取物制备

按照Jin等人的方法[20]，在生物反应器中培养东北刺人参不定根，并在40天后收获。收获的不定根充分冲洗并在45°C下干燥。干燥的不定根（10 g）用60%乙醇（v/v）在液固比20 mL/g、25°C下超声提取1小时，超声功率为300 W。提取物过滤并在55°C减压浓缩，然后冷冻干燥。然后将干燥提取物溶解在去离子水中至

不同MARs对酚类化合物吸附性能的比较

为了筛选适合从东北刺人参不定根（ARs）中分离和纯化酚类化合物的树脂，使用静态吸附-解吸方法（表1）比较了三种MARs的吸附和解吸特性，即S-8（极性）、AB-8（弱极性）和D101（非极性）。总体性能排序为D101 > AB-8 > S-8。S-8，具有相对较小的比表面积（100–120 m²/g）和较大的平均孔径（28–30 nm），显示出低吸附（25.27%）和

使用MARs纯化酚类化合物

MARs因其大表面积、可调节的孔结构和可调极性，已被广泛用于天然产物的分离和纯化[35]。在本研究中，评估了三种不同极性的树脂（S-8、AB-8和D101）对东北刺人参不定根中酚类化合物的富集效果。其中，D101树脂表现出比S-8和AB-8更高的吸附容量和解吸效率。这一结果与先前研究报告的弱

结论

D101树脂为从东北刺人参不定根（O. elatus ARs）中富集酚类化合物提供了一种高效且可扩展的方法。优化后的工艺在放大验证中实现了良好的回收率和重现性，而所得富酚组分表现出浓度依赖性的酪氨酸酶抑制活性，具有混合型抑制模式。UPLC-Q-TOF-MS分析揭示了多种初步鉴定的酚类成分的多样化特征，

CRediT作者贡献声明

Shuo Yu: 写作-初稿，调查。Zhong-Yu Zhou: 数据管理。Ling-Hong Bai: 调查。Mei-Yu Jin: 数据管理。Yue-Jun Hao: 方法学。Ri Gao: 数据管理。Li Zhao: 方法学，概念化。So-Young Park: 方法学。Mei-Lan Lian: 写作-审阅与编辑，监督，概念化。

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本论文所报告的工作。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（81960685）的资助。

Shuo Yu|Zhong-Yu Zhou|Ling-Hong Bai|Mei-Yu Jin|Yue-Jun Hao|Ri Gao|Li Zhao|So-Young Park|Mei-Lan Lian