《ACS Omega》:Separation, Purification, Component Identification, and Bioactivity Analysis of Polyphenols from Aronia melanocarpa
编辑推荐:
本综述系统探讨了利用超声辅助低共熔溶剂(DES)萃取、AB-8大孔树脂纯化技术高效获取黑果腺肋花楸(AMP)多酚的创新工艺。研究通过UPLC-QTOF-MS/MS精确鉴定出49种多酚组分,并证实DES-AMP在体外抗氧化、抑制α-葡萄糖苷酶(α-glucosidase)和胰脂肪酶(pancreatic lipase)活性方面均显著优于传统有机溶剂提取法及蓝莓多酚(BP),为开发具有降血糖、降血脂功能的健康产品提供了坚实的科学依据。
引言:黑果腺肋花楸——功能成分的宝库
黑果腺肋花楸,一种富含生物活性物质的蔷薇科植物,是研究植物功能成分的重要资源。其核心功能组分多酚,包括花青素、原花青素、黄酮类和酚酸等,因其卓越的抗氧化、抗炎、调控糖脂代谢等潜在健康效益而备受关注。然而,传统有机溶剂提取法存在效率较低、环境友好性差等问题,因此,开发高效绿色的提取纯化技术,并深入阐明其活性成分与功能之间的关系,成为当前研究的关键。
材料与方法:高效绿色技术体系的构建
本研究建立了一套从提取、纯化到活性评价的系统性技术方案。首先,采用超声辅助低共熔溶剂(DES,由氯化胆碱和乳酸以1:3摩尔比构成,含80%水)作为主要提取方法,并与传统的80%甲醇和60%乙醇提取法进行对比。DES凭借其可调节的氢键网络和极性,有望更高效、选择性地溶解多种多酚。随后,通过对四种大孔树脂(AB-8, D101, DM-130, NKA-9)的静态吸附-解吸附性能筛选,确定AB-8树脂对AMP粗提物具有最佳的吸附率(91.2%)和解吸附率(82.32%),因而被选为纯化AMP的介质。纯化后的多酚组分利用超高效液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱(UPLC-QTOF-MS/MS)进行定性与定量分析。最后,通过体外化学法(清除ABTS+、DPPH、羟基自由基)评估其抗氧化能力,并通过模拟体外消化后,测定其对α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶的抑制活性,以评价其潜在的降血糖和降血脂功能。
结果与分析
1. 树脂筛选与多酚含量测定
四种大孔树脂的性能比较显示,AB-8树脂在AMP的吸附与解吸附方面均表现最佳,其吸附量与解吸附量显著高于其他树脂。采用优化的DES提取法获得的AMP,其总多酚含量高达84.56 ± 3.85 mg/g,分别是80%甲醇提取法和60%乙醇提取法获得含量的3.91倍和6.11倍,证明了DES提取法在获取高得率AMP方面的显著优势。
2. 体外抗氧化活性评估
DES提取的AMP在所有三种自由基清除实验中均展现出最强的抗氧化活性。其对ABTS+自由基的清除率达到100 ± 4.04%,对羟基自由基的清除率为96.77 ± 3.56%,对DPPH自由基的清除率也为100 ± 2.99%,均显著高于两种传统溶剂提取的AMP。这与其更高的总多酚含量以及更丰富的多酚组分构成直接相关。
3. 多酚组分鉴定与分析
UPLC-QTOF-MS/MS分析从AMP中共鉴定出49种主要多酚化合物,包括16种花青素、3种原花青素、20种黄酮类和10种酚酸。其中,DES提取法检出了46种化合物,远多于甲醇法的36种和乙醇法的12种。主要生物活性成分包括原花青素B1、表儿茶素、矢车菊素-3-O-半乳糖苷、矢车菊素-3-O-葡萄糖苷、绿原酸、新绿原酸、槲皮素-3-O-芸香糖苷等。定量分析显示,原花青素部分是总多酚的主要组成部分,占比达65.37%。研究还首次在AMP中鉴定出异鼠李素-3-O-β-d-葡萄糖苷-7-O-β-d-龙胆二糖苷和山奈酚-3-O-龙胆二糖苷两种新化合物。
4. 体外降血糖与降血脂活性评价
为了评估AMP在模拟消化后的生物可利用活性,研究比较了经DES提取的AMP和蓝莓多酚(BP)在模拟消化前后对α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶的抑制能力。结果显示,未消化的AMP对α-葡萄糖苷酶的抑制率为76.4 ± 1.2%。经过模拟胃消化后,抑制活性大幅下降至15.1 ± 0.4%,但在随后的肠消化阶段部分恢复至30.4 ± 1.2%。相比之下,BP在三个阶段的抑制率分别为68.2 ± 0.9%,5.9 ± 0.2%和9.1 ± 0.2%。在消化后的两个阶段,AMP的抑制活性分别是BP的2.56倍(胃消化后)和3.34倍(肠消化后),表明AMP具有更强的潜在降血糖能力。这种活性变化与多酚在消化环境中的稳定性、转化及生物可及性密切相关,其中富含的矢车菊素糖苷、槲皮素衍生物、绿原酸及复杂的没食子酰基葡萄糖衍生物是主要贡献者。
在胰脂肪酶抑制实验中,未消化的AMP和BP均表现出完全的抑制(100%)。模拟胃消化后,AMP的抑制率仍为100%,BP为95.5%;模拟肠消化后,AMP抑制率为92.7%,BP为89.3%。AMP在各阶段均表现出略优于BP的抑制效果。这种强效且稳定的抑制活性,主要归因于AMP中富含的高聚合度原花青素,其复杂的结构能抵抗消化降解,并能通过多种机制有效抑制胰脂肪酶,显示出显著的潜在降血脂功效。
结论
本研究成功验证了超声辅助低共熔溶剂(DES)提取结合AB-8大孔树脂纯化是一种高效、绿色的AMP制备工艺。该工艺不仅能获得更高得率、更多样化的多酚组分,而且所得DES-AMP提取物在体外表现出卓越的抗氧化活性,以及经模拟消化后更强的α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶抑制能力,其综合生物活性显著优于传统溶剂提取的AMP及常见的蓝莓多酚。这些发现为将黑果腺肋花楸开发成具有明确降血糖、降血脂功能的膳食补充剂或功能性食品添加剂,提供了坚实的科学理论依据和极具前景的应用方向。