《Microorganisms》：Extracellular Metabolites from Saccharomyces cerevisiae Modulate the Growth and Fermentative Performance of Kluyveromyces marxianus
Jairo Gallardo-Rivera,
Oscar E. Soto-Malpica,
Erick D. Acosta-García,
Perla G. Vázquez-Ortega,
Juan A. Rojas-Contreras and
Nicolas O. Soto-Cruz
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本研究针对牛油果油工业中果皮和果核混合废弃物的高值化利用难题，系统比较了 Naviglio?快速动态提取 (NE)、超声辅助提取 (UAE) 和浸提 (ME) 三种绿色技术。研究结果表明，NE 提取物在总黄酮含量、对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑/杀菌活性方面表现最佳，且无毒；ME 提取物则富含多种多酚、β-谷甾醇，并展现出最强的抗氧化活性。该研究为从混合废弃物中高效、可持续地获取具有抗菌、抗氧化和抗炎潜力的功能性提取物提供了重要依据，对推动循环经济和产业发展具有重要意义。
随着全球对健康食品和天然产物的需求不断增长，牛油果及其副产品的开发利用备受关注。牛油果油（Avocado Oil, AO）产业在加工过程中会产生大量的果皮和果核等固体废弃物。这些废弃物富含多酚、黄酮、植物甾醇等生物活性物质，具有成为高价值功能成分来源的巨大潜力。然而，传统的浸提（Maceration Extraction, ME）方法存在耗时长、溶剂用量大、效率低等问题。如何高效、环保地从这类混合废弃物中提取出高活性的成分，并评估其安全性，是当前食品和制药行业面临的重要挑战。为了应对这一挑战，一项发表在《Microorganisms》上的研究，系统比较了三种绿色提取技术——Naviglio?提取 (NE)、超声辅助提取 (UAE) 和 ME——从牛油果油工业残渣 (RAOI) 混合物中获取提取物的效果，旨在为废弃物的高值化利用和可持续生产提供科学依据。
本研究采用的主要关键技术方法包括：从墨西哥哈利斯科州的 MEVI 石油公司获取新鲜的牛油果果皮和果核混合样品；分别采用 ME（乙醇，1:5 w/v，48 小时）、NE（Armfield 提取器，1:10 w/v，7 bar 压力循环）和 UAE（Branson 超声仪，1:20 w/v，140 焦耳）三种方法进行提取；利用傅里叶变换红外光谱 (FT-IR) 对提取物进行表征；通过高效液相色谱 (HPLC) 等方法定量分析总酚含量 (TPC)、总黄酮含量 (TFC)、总花青素含量 (TAC)、β-谷甾醇含量及抗氧化活性 (AOX)；评估提取物对大肠杆菌 (Escherichia coli) 和金黄色葡萄球菌 (Staphylococcus aureus) 的最低抑菌浓度 (MIC) 和最低杀菌浓度 (MBC)；利用卤虫 (Artemia salina) 进行急性毒性试验；并采用人红细胞膜稳定法测定体外抗炎活性。
3.1. FT-IR 光谱表征
三种方法获得的提取物 (ERAOIs) 的红外光谱在多个特征波数处显示出吸收峰，表明其中含有不饱和脂肪酸、芳香族烯烃、植物甾醇（如 β-谷甾醇和菜油甾醇）、羰基化合物（如醛、酮、甘油三酯的酯键）以及环状酯等成分。这些谱图与已报道的牛油果、牛油果籽和牛油果皮油的光谱相似，证实了从混合废弃物中成功提取出含有多种功能基团的化合物。
3.2. 功能化合物含量与抗氧化能力
3.2.1. 总酚含量 (TPC)
三种提取物的 TPC 平均值为 16.21 ± 4.47 mg GAE/g。其中，UAEE 的含量最低，而 NEE 和 MEE 之间无显著差异。该数值低于一些文献报道的从纯果皮或果核中通过加压液体萃取 (PLE) 等方法获得的值，但与其他研究中使用水或乙醇通过 UAE 或 ME 获得的提取物含量处于同一范围或更高。
3.2.2. 酚类化合物谱 (HPLC)
研究共鉴定并定量了 12 种酚类化合物。无论采用何种提取方法，3,4-二羟基苯甲酸、对香豆酸 (p-coumaric acid)、香草酸以及芹菜素都是最主要的酚类化合物。MEE 在没食子酸和咖啡酸的含量上表现突出。羟基酪醇在所有提取物中均以痕量存在。芹黄素在 NEE 中的含量显著高于 ME 和 UAE 提取物。ME 在回收酚酸和酪醇方面表现更佳，而 NE 则在回收芹黄素方面更优。这是首次报道从牛油果油工业直接提供的固体废弃物混合物中鉴定和量化单个酚类化合物，也是首次报道使用 Naviglio?技术从牛油果加工废料中获得的提取物。
3.2.3. 总黄酮含量 (TFC)
三种提取物的平均 TFC 为 5.35 ± 1.67 mg CE/g。NE 提取物的 TFC 最高，而 UAEE 和 MEE 之间无显著差异。该数值低于某些文献报道的果皮 ME 提取物，但与一些果皮和果核的 UAE 提取物数值相当。
3.2.4. 总花青素含量 (TAC)
仅在 NEE 中检测到痕量的 TAC，其他提取物中未检出。这与先前在果皮及其水提物中鉴定出花青素的报告不同，可能与溶剂的极性、成熟度等因素有关。
3.2.5. β-谷甾醇
提取物中 β-谷甾醇的平均含量为 7614.35 ± 1526.07 mg/kg。MEE 的含量最高，而 UAEE 和 NEE 之间无显著差异。这是首次在牛油果果皮、果核或其实验室提取物中报告 β-谷甾醇含量，其来源可能与附着在果皮和果核上的果肉残留有关，表明这些提取物是 β-谷甾醇的潜在来源。
3.2.6. 抗氧化活性 (AOX)
MEE 的 ABTS 和 FRAP 法测得的 AOX 最高，NEE 和 UAEE 之间无差异。DPPH 法的结果则显示三者均有差异，MEE 最高，其次是 NEE 和 UAEE。本研究测得的 AOX 值范围与部分文献报道的果皮/籽 UAE 提取物相当，但低于其他一些使用不同溶剂、比例和提取技术的研究结果，差异可能与原料来源、前处理及提取条件有关。
3.3. 生物活性
3.3.1. 抗菌活性
所有 ERAOIs 对革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）和革兰氏阴性菌（大肠杆菌）均表现出抗菌活性。MIC 和 MBC 值在 25 至 100 mg/mL 之间。NEE 和 UAEE 对两种细菌的 MIC 最低且无差异。对于大肠杆菌，三种提取物的 MBC 有显著差异，MEE 最高，NEE 次之，UAEE 最低。对于金黄色葡萄球菌，UAEE 和 MEE 的 MBC 无差异，而 NEE 的 MBC 为 50 mg/mL。提取方法和溶剂的选择会影响具有抗菌活性的植物成分（如酚类、乙酰精宁）的富集程度，从而影响活性。
3.3.2. 卤虫生物测定
通过 PROBIT 法分析的平均致死剂量 (LD50) 分别为：NEE 2880 μg/mL，UAEE 960 μg/mL，MEE 250 μg/mL。根据植物提取物的毒性分级标准，NEE 被归类为无毒，而 MEE 和 UAEE 为中度毒性。在相同的 MIC 和 MBC 浓度下，MEE 和 UAEE 具有毒性，这使得它们不适合作为抗菌食品配料，但可能用于其他抗菌用途。
3.3.3. 体外抗炎活性
所有 ERAOIs 均显示出抗炎活性。NE 和 ME 提取物在 100 至 800 μg/mL 浓度范围内表现出相似且优于 UAEE 的抗炎效果（以人红细胞膜保护率 HP% 衡量）。UAEE 在 100-200 μg/mL 时效果最大，但在 400 μg/mL 时效果开始下降，到 600 μg/mL 时已无保护作用。NEE 和 MEE 则在 600 μg/mL 后效果下降，在 1000 μg/mL 时保护率最低。所有提取物的效果均低于地塞米松。文献表明，牛油果果皮和籽提取物的抗炎效果可能与其中存在的原花青素低聚物、绿原酸等特定酚类化合物有关，且因品种而异。
结论与讨论
本研究得出结论，从牛油果油工业的果皮和果核残渣混合物中，通过三种绿色技术获得的提取物，其 FT-IR 光谱表明含有多种生物活性成分。提取技术显著影响所提取化合物的类型和浓度。其中，NE 提取物在总黄酮含量、抗菌活性（对两种测试菌株具有较低的 MIC）方面表现优异，并且在测试浓度下无毒，显示出作为抗氧化剂和抗炎剂的制药潜力。UAE 提取物在抗菌方面也表现良好，在抗炎测试浓度下同样无毒。而 ME 提取物则是 β-谷甾醇的潜在优质来源，并具有最强的抗氧化活性，尽管其显示出中度毒性。
该研究的重要意义在于，首次系统比较了三种绿色提取技术处理牛油果油工业混合废弃物的效果，并评估了提取物的综合生物活性和安全性。特别值得一提的是，这是首次将 Naviglio?技术应用于此类混合物，并评估其提取物的生物学特性，为这种新兴快速动态提取技术在食品工业废料高值化领域的应用提供了实证。研究指出，未来工作的关键限制在于需要对粗提物进行富集和分离（亲水/亲脂部分），进行更广泛的化学表征，并利用体外细胞培养或体内模型测试生物活性，以及扩大抗菌谱的测试范围。此外，还需要对其他类型的牛油果油工业残渣（如果渣）进行研究，以评估其在制药和食品工业中可持续实际应用的潜力。这项工作为推进循环经济，将农业食品废弃物转化为高附加值产品提供了有价值的技术路径和科学依据。
