基于促植物乳杆菌增殖与定植活性的黄芪茎叶提取物超声制备工艺及功能评价

《Separations》:Preparation Process and Functional Evaluation of Astragalus membranaceus (Fisch.) Bunge Stem-Leaves Extract Based on Pro-Proliferation and Colonization Activities on Lactiplantibacillus plantarum

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年11月04日 来源:Separations 3.5

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  为实现黄芪(Astragalus membranaceus (Fisch.) Bunge)茎叶(AMBSL)的资源化利用并探索其作为新型饲用添加剂的潜力,研究人员建立了一种高效超声提取(UAE)工艺。以提取物得率、主要活性成分(还原糖、皂苷、多酚、黄酮)含量,

  
为实现黄芪(Astragalus membranaceus (Fisch.) Bunge)茎叶(AMBSL)的资源化利用并探索其作为新型饲用添加剂的潜力,研究人员建立了一种高效超声提取(UAE)工艺。以提取物得率、主要活性成分(还原糖、皂苷、多酚、黄酮)含量,以及植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum,L. plantarum)的促增殖与自聚集(auto-aggregation)活性为综合评价指标,通过单因素实验优化料液比、超声功率、超声时间、提取温度与体系pH等关键参数,并进一步采用制备型液相色谱对粗提物进行分段分离,筛选具有促增殖功能的物质基础。结果显示,最优工艺为:水为溶剂、料液比1:40 g/mL、功率500 W、时间25 min、温度50 °C、pH 7、单次提取;该条件下得率18%,还原糖、皂苷、多酚、黄酮含量分别为140、92、44、2.9 mg/g。提取物使L. plantarum生长速率提升29%、自聚集能力提高41%。制备色谱获得F1–F9九个馏分,但粗提物整体促增殖活性优于任一单一馏分,表明其功能源于多组分协同。该研究明确了AMBSL的最优超声提取参数,验证了其对L. plantarum生长的促进作用,为黄芪副产物高值化及益生菌-益生元复合饲料开发提供了实验依据。
研究背景与问题提出
植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum,L. plantarum)是动物胃肠道核心有益菌,具有调节免疫、代谢与肠黏膜稳态的功能,但其肠道定植效率受菌株来源影响显著,定植不足制约了其在畜禽养殖中的规模化应用。天然植物提取物可作为高适应性益生元(prebiotic,选择性促进宿主有益菌生长的底物),协同益生菌增强生理活性。黄芪传统以根入药,而黄芪茎叶(AMBSL)资源量大却利用不足;现有研究多仅评价其对益生菌的促生长作用,忽视与肠道定植密切相关的自聚集(auto-aggregation,菌体自身相互黏附聚集的能力)性状,且核心功能物质与最优提取工艺不清。为此,研究人员以AMBSL为原料,围绕“提取工艺优化—活性评价—功能组分定位”开展系统研究。
主要研究内容与技术方法
研究人员采集来自甘肃、黑龙江、内蒙古、宁夏、陕西、山西共8个产区(龙山、石川镇、牡丹江、武川、彭阳、隆德、榆林、浑源)的AMBSL样本,经阴干、粉碎、过40目筛后开展实验。关键技术包括:超声提取(UAE)与煎煮提取对比;单因素工艺优化(料液比、功率、时间、温度、pH);以二硝基水杨酸(DNS)法、Folin–Ciocalteu法、NaNO2-Al(NO3)3比色法、香草醛-硫酸法分别测定还原糖、总多酚、总黄酮、总皂苷;以MRS培养基评价L. plantarum促增殖(平板计数归一化)与自聚集(OD600静态沉降法);采用制备型高效液相色谱(preparative HPLC)按保留时间收集F1–F9馏分并做活性回溯。
研究结果
3.1 提取方式比较
超声提取较煎煮提取得率翻倍,且更好保留多酚、黄酮、皂苷等热敏成分;仅超声提取物同时显著促进L. plantarum增殖与自聚集,故选定UAE。
3.2 产区筛选
8产区在得率、促增殖、自聚集及成分谱上差异明显:彭阳(PY)得率最高且自聚集增强最强、化学轮廓最复杂;综合权衡后选彭阳样本进入后续优化。
3.3 料液比影响
料液比1:40 g/mL时得率、黄酮/多酚含量与促增殖效果最优,虽自聚集略低于1:30,但综合性能最佳。
3.4 超声功率影响
500 W下得率与皂苷含量最高,且兼顾黄酮多酚保留与能耗;600 W虽生物活性略高但热敏成分损失大,故选500 W。
3.5 提取时间影响
25 min组黄酮多酚保留好、促增殖最强;延长时间虽提高得率与皂苷,但活性成分降解,故定25 min。
3.6 提取温度影响
50 °C时组分溶出平衡、自聚集增强最显著;低温增殖好但溶出不足,高温破坏糖与酚类,故取50 °C。
3.7 溶剂pH影响
中性pH 7下皂苷与黄酮富集最高、自聚集最优;酸性利得率但定植相关活性弱,碱性破坏结构,故定pH 7。
3.8 馏分活性与物质定位
制备HPLC分F1–F9,F2富还原糖、F4–F5富多酚黄酮、F7–F8富皂苷。各馏分单独活性均弱于粗提物;F7有一定自聚集改善作用,提示皂苷或为定植协同关键,但整体功能依赖多组分共存,糖类的直接促增殖贡献有限。
讨论与结论翻译
讨论指出,AMBSL益生功能非单一成分主导,而是还原糖、皂苷、多酚、黄酮多靶点协同:超声参数只调含量不改变轮廓,pH则影响组分构成与结构稳定性。粗提物“全谱协同”优于单馏分,印证了天然提取物的整体药理优势。
结论部分译写如下:
本研究以AMBSL为原料,以得率、活性成分含量及L. plantarum促增殖活性为综合指标优化UAE工艺,并验证提取物生物学功能。单因素实验确定最优条件为水提、料液比1:40 g/mL、500 W、50 °C、25 min、pH 7、单次提取;该工艺得率18%,还原糖、皂苷、多酚、黄酮分别为140、92、44、2.9 mg/g。体外实验表明提取物使菌体生物量与自聚集能力分别提高29%与41%。制备色谱分得9段,粗提物活性强于单馏分,提示多组分潜在协同。研究建立了稳定高效的AMBSL超声提取工艺,证实其体外促益生菌活性,为黄芪副产物循环利用及新型饲用添加剂开发提供了可靠实验支撑,后续需结合体内实验与机制研究进一步验证。
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