巴豆（*Croton macrostachyus*）树皮提取物的溶剂依赖性生物活性谱分析与比较研究

《Cogent Food & Agriculture》：Solvent-dependent bioactivity profiling and comparative analysis of Croton macrostachyus bark extracts

　　

溶剂选择强烈影响所提取的植物化学物质种类及其生物学效能，这是天然产物研究中一项重要的考量因素。研究人员对巴豆（*Croton macrostachyus*）树皮依次采用环己烷、氯仿和甲醇进行提取，并对所得提取物的抗氧化、抗菌和抗真菌活性进行了比较评价。甲醇提取物表现出最强的抗氧化活性（DPPH IC₅₀ = 138.87 ± 0.090 μg/mL），其次为氯仿提取物（178.21 ± 0.12 μg/mL）和环己烷提取物（IC₅₀ > 400 μg/mL）。这一结果在定量层面得到印证：总酚含量（TPC）在甲醇提取物中最高（188.8 ± 14.0 mg GAE/g），在环己烷提取物中最低（80.8 ± 20.5 mg GAE/g），总黄酮含量（TFC）呈现相同顺序；甲醇提取物的HPLC-DAD指纹图谱证实其以酚类为主导的化学轮廓。抗菌试验显示出类似的极性依赖趋势：甲醇提取物对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均产生最广且最强的抑制作用，其中对肺炎链球菌（*Streptococcus pneumoniae*）的抑菌圈最大（17.2 ± 1.0 mm）。抗真菌活性因提取物和病原菌而异，反映了提取物组成与真菌敏感性的双重影响。甲醇提取物始终优于氯仿和环己烷提取物，表明极性和中等极性植物化学物质是抗氧化和抗菌活性的主要贡献者。因此，溶剂选择是生物活性的关键决定因素。

**研究背景** 天然产物是生物活性化合物的多样来源，广泛应用于制药、工业和农业领域。然而，当前植物基研究存在明显不足：大量描述性生物活性研究缺乏提取方法学、化学成分与生物功能性能之间的整合，许多报道仅指出生物活性的存在，而未提供方法学途径来解释提取条件如何调控所观察到的效应。溶剂极性是植物化学提取的首要决定因素，影响次生代谢产物的定性和定量回收。极性溶剂如甲醇可选择性提取酚类和黄酮类化合物，而低极性溶剂则有利于分离包括萜类和甾体在内的亲脂性成分。尽管这一原理已在多种植物体系中得到广泛记录，但相对较少的研究在单一实验框架内系统考察极性驱动的提取谱与多个生物终点之间的相关性。巴豆（*Croton macrostachyus* Hochst. ex Delile）是一种分布于热带非洲的药用树种，传统上用于治疗疟疾、炎症、脓肿和胃痛，其不同部位已被报道具有抗氧化、抗菌和抗炎等多种药理活性，这归因于二萜类、三萜类和酚类衍生物等植物化学物质的存在。然而，现有文献多集中于单一活性类型或特定植物部位的孤立观察，缺乏对提取策略如何塑造整体生物活性谱的比较性和整合性理解，尤其是针对树皮来源的提取物。与代谢活跃且常被研究的叶片不同，树皮组织含有与结构防御和长期储存相关的独特植物化学分布，可能导致不同的生物学行为。因此，研究人员旨在考察不同极性溶剂提取的巴豆树皮提取物的抗氧化、抗菌和抗真菌活性，识别将提取条件与生物潜能联系起来的规律，从而为天然产物研究和生物活性提取物的理性选择提供依据。

**关键技术方法** 研究人员采集埃塞俄比亚贡德尔市附近的巴豆茎皮（凭证标本BAT001/2024存档于贡德尔大学生物系植物标本馆），依次用环己烷、氯仿和甲醇（相对极性指数分别为0.006、0.259和0.762）在室温下浸提72 h，经旋转蒸发浓缩获得粗提物。采用Folin-Ciocalteu法测定总酚含量，AlCl₃比色法测定总黄酮含量，DPPH自由基清除法评价抗氧化活性。抗菌活性采用琼脂孔扩散法测试4株临床分离菌（金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、大肠杆菌、肺炎克雷伯菌），抗真菌活性采用PDA培养基法测试6种植物病原真菌。甲醇提取物经反相HPLC-DAD分析建立指纹图谱，数据以单因素方差分析和Tukey多重比较检验进行统计处理。提取为单批次顺序提取（n = 1），未评估批间重现性。

**研究结果**

**植物化学筛查** 通过标准显色反应进行定性筛查，得出三种提取物中次生代谢产物呈明显的溶剂依赖性分布。环己烷提取物轮廓最有限，仅含弱阳性生物碱及甾体和糖苷；氯仿提取物含有更广泛的成分，以生物碱最为突出，另含黄酮、甾体、糖苷和萜类，但缺乏酚类和单宁；甲醇提取物显示出最广泛的植物化学多样性，含黄酮、单宁、酚类、甾体、糖苷和萜类，但未检测到生物碱。蒽醌和皂苷在三种提取物中均缺失。酚类和黄酮在甲醇提取物中的存在提示其抗氧化潜力，而氯仿提取物中丰富的生物碱及两者共有的萜类可能与抗菌活性更直接相关。

**定量总酚和总黄酮含量** 通过Folin-Ciocalteu和AlCl₃定量分析，得出极性依赖性排序。总酚含量在甲醇提取物中最高（188.8 ± 14.0 mg GAE/g），氯仿提取物居中（109.6 ± 3.9 mg GAE/g），环己烷提取物最低（80.8 ± 20.5 mg GAE/g），后两者差异不显著（p = 0.111）。总黄酮含量呈现相同顺序且三种提取物间差异均显著（甲醇：122.9 ± 9.3 mg QE/g；氯仿：62.1 ± 10.6 mg QE/g；环己烷：27.0 ± 8.6 mg QE/g；所有两两比较p ≤ 0.01）。

**抗氧化活性** 通过DPPH自由基清除法评价，得出抗氧化能力顺序为甲醇 > 氯仿 > 环己烷，与各提取物中酚类/黄酮含量直接对应。抗坏血酸阳性对照IC₅₀为26.266 ± 0.008 μg/mL，验证了试验有效性。甲醇提取物IC₅₀为138.87 ± 0.090 μg/mL，显示较好的自由基中和能力，与酚类和黄酮的检出一致；氯仿提取物IC₅₀为178.212 ± 0.12 μg/mL，活性中等，可能反映酚类化合物的缺失；环己烷提取物IC₅₀ > 400 μg/mL，活性极弱，与关键抗氧化成分未检出相符。

**抗菌活性** 通过琼脂孔扩散法测试，得出提取物对受试菌均有不同程度活性，革兰氏阳性菌尤其是肺炎链球菌略为更敏感。甲醇提取物始终显示最强抗菌效果，对肺炎链球菌抑菌圈为17.16 ± 1.04 mm，对大肠杆菌为16.5 ± 0.5 mm，对肺炎克雷伯菌为14.3 ± 0.577 mm，对金黄色葡萄球菌为14.66 ± 1.04 mm，与酚类、黄酮和萜类的检出一致。氯仿提取物显示中等活性，对大肠杆菌抑菌圈为15.16 ± 0.28 mm，但总体弱于甲醇提取物，其生物碱和萜类可能贡献活性。环己烷提取物抗菌效果弱，抑菌圈较小，与其有限的植物化学组成相符。环丙沙星阳性对照对所有菌株活性最强，显著大于任何植物提取物（p ≤ 0.05、p ≤ 0.01、p ≤ 0.001）。由于琼脂孔扩散活性受化合物扩散能力影响，抑菌圈直径应解释为比较性筛查指标而非抗菌效力的直接定量指标。

**抗真菌活性** 通过PDA培养基法测试6种植物病原真菌，得出提取物效果因溶剂和病原菌而异。甲醇提取物显示最一致且相对较强的抗真菌效果，对草莓灰霉、黄瓜炭疽、稻瘟和稻纹枯病的IC₅₀范围为170–230 μg/mL。氯仿提取物对相同病原菌的IC₅₀范围为150–220 μg/mL。环己烷提取物对稻纹枯病活性相对较高（IC₅₀ = 180 μg/mL），但对多数其他病原菌IC₅₀ > 400 μg/mL，活性较弱，与其有限的植物化学含量一致。番茄早疫和苹果腐烂病对提取物最不敏感，需更高浓度方能抑制；稻纹枯病和黄瓜炭疽病响应较为敏感。与标准抗真菌剂相比，Streptochlorin活性最强（IC₅₀ 12–60 μg/mL），其次为osthole（IC₅₀ 45–140 μg/mL），Boscalid活性因病原菌而异（IC₅₀ 18–500 μg/mL）。所有提取物和参考化合物的抑制率均随浓度增加而升高，但植物提取物需更高浓度才能达到明显效果。总体抗真菌效力排序为甲醇 ≈ 氯仿 > 环己烷，但所有提取物均显著弱于Streptochlorin参考品。

**甲醇树皮提取物的HPLC指纹图谱** 通过反相HPLC-DAD在327 nm处分析，得出甲醇树皮提取物（BMC）的色谱轮廓以约12–13 min洗脱的单一主峰为主导，峰高约60 mAU，为痕量中任何其他峰的5–6倍，表明一种成分在该波长下占UV吸收物质的相当比例。除主峰外，色谱图在约20至65 min之间分辨出一系列较小且分离良好的峰，峰高一般在3–12 mAU范围，约50 min处有一略为突出的峰。65 min后无进一步峰洗脱，与73 min梯度内样品完全洗脱一致。该模式与定性植物化学筛查结果一致，支持有限数量的酚类化合物对其抗氧化和抗菌活性贡献不成比例的观点。

**讨论部分总结** 本研究在测试实验条件下揭示了巴豆树皮提取物生物性能之间清晰一致的关系，抗氧化、抗菌和抗真菌试验均呈现甲醇 > 氯仿 > 环己烷的一致活性层级。这一模式反映了溶剂极性决定生物活性成分选择性存在的物理化学原理。甲醇提取物的较高能力可归因于其溶解半极性和极性次生代谢产物尤其是酚类化合物及其衍生物和黄酮类结构的能力。虽然定性筛查未在氯仿和环己烷提取物中检测到酚类成分，但Folin-Ciocalteu法测得可测量的总酚当量，这一差异可能反映测定灵敏度和检测限的不同，且Folin-Ciocalteu测定可受其他还原性物质影响，应解释为总酚当量而非单个酚类化合物的确定性定量。HPLC-DAD指纹图谱为主峰伴随多样低丰度峰的模式独立支持了这一解释，检测波长327 nm为共轭酚类发色团的特征波长，与酚类和黄酮富集组成一致，但主峰的确定性鉴定超出本研究范围，建议后续采用LC-MS/MS或与真实标准品共注射进行鉴定。抗菌结果进一步强化了极性依赖的活性关系，同时揭示了生物体特异性敏感性模式。对革兰氏阴性菌如肺炎克雷伯菌和大肠杆菌的可测活性提示某些提取物成分能够克服外膜通透性屏障，这与小分子中等极性化合物或两亲性植物化学物质相关，但确切机制未在本研究中考察。抗真菌活性的变异性突出了粗提物药理学的一个重要方面：生物活性不仅浓度依赖，而且靶标特异，反映了真菌物种间膜甾醇含量、细胞壁组成和代谢途径的差异。三种试验类别间的一致层级表明这些活性并非独立结果，而是由提取物重叠的化学特征驱动。与现有文献相比，本研究结果与先前报道的溶剂依赖性活性 broadly 一致，但本研究通过在统一实验框架内系统评价多个生物终点，并证明相同的极性驱动趋势在抗氧化、抗菌和抗真菌领域持续存在，提供了额外价值。粗提物活性低于环丙沙星参考品，与粗植物制品化学异质性及单个活性成分缺乏标准化浓度一致。同时，多种试验中观察到的可测活性表明巴豆树皮是化学丰富且生物学相关的次生代谢产物来源，值得在化合物层面进一步研究。

**研究结论翻译** 总体而言，研究结果凸显了提取策略在塑造植物来源植物化学物质生物学轮廓中的关键作用。本研究通过证明溶剂极性与生物活性之间一致且可解释的关系，为植物化学和药理学研究中理性提取物选择提供了框架。结果强调了将提取条件与功能结果联系起来的 importance，从而有助于天然产物研究中更系统和可预测的方法，而非仅关注活性筛查。