《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》：Green Extraction of Morus alba L. Leaf Bioactives via Aqueous-Polyol Microwave-Assisted Technique: Potential in Skin Whitening and Antioxidant Cosmetics
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本研究采用丙二醇基绿色溶剂结合微波辅助提取技术，优化白藜芦叶提取参数，得到高总酚含量（67.04±2.07 mg GAE/g）的提取物，其抗氧化活性及酪氨酸酶抑制活性较乙醇提取物提高近1.9倍，且能有效抑制B16F10细胞黑色素生成且无细胞毒性。LC-QTOF-MS分析表明酚类成分的红ox平衡与黑色素生成调控相关，证实了该技术对化妆品多功能原料开发的潜力。
Nuntawat Khat-Udomkiri|Chalisa Supjaroenporn|Su Myat Win
泰国清莱市Mae Fah Luang大学化妆品科学学院，邮编57100
摘要
本研究提出了一种绿色且高效的微波辅助提取（MAE）方法，利用与化妆品应用兼容的多元醇基溶剂从Morus alba L.叶片中提取生物活性化合物。采用序贯优化策略，结合单因素筛选和中心复合设计，确定了控制酚类化合物回收的关键参数。在优化条件下，丁二醇提取物（MAL-BG）的总酚含量达到67.04 ± 2.07 mg GAE/g，并表现出更强的抗氧化活性和抑制蘑菇酪氨酸酶的能力，其抑制活性约为乙醇提取物（MAL-EtOH）的1.9倍。此外，MAL-BG在B16F10黑色素瘤细胞中减少了黑色素生成，且未检测到细胞毒性。LC-QTOF-MS分析表明，该提取物富含与氧化还原平衡和黑色素生成调节相关的酚类成分，为观察到的生物活性提供了成分基础。总体而言，这些发现表明基于多元醇的MAE是一种可持续且高效的策略，可用于生产具有潜在抗氧化和美白效果的多功能M. alba提取物，适用于化妆品开发。
引言
在化妆品行业中，可持续提取策略日益受到重视，以解决溶剂毒性、能源消耗和环境影响等问题。传统的有机溶剂（如乙醇和甲醇）通常需要复杂的后处理步骤，并可能留下残留物，限制其直接用于化妆品。因此，水-多元醇体系成为有前景的绿色替代方案（Mungwari等人，2025年）。多元醇（包括甘油、丙二醇和丁二醇）属于食品级，可生物降解，通常被认为是安全的，并且具有较高的热稳定性，适合微波辅助提取。重要的是，这些溶剂广泛用作化妆品配方中的保湿剂和载体，使提取物可以直接使用而无需蒸发溶剂（Myat Win等人，2024年）。虽然之前已有使用传统溶剂系统研究M. alba L.叶片提取物的研究（Polumackanycz等人，2021年），但利用水-多元醇体系在微波照射下进行提取的研究仍较为有限。本研究通过结合基于多元醇的绿色溶剂和微波辅助提取技术，获得了具有增强抗氧化和美白效果的M. alba提取物，为化妆品开发提供了新的选择。
传统的提取技术通常涉及使用有机溶剂、较长的处理时间和较高的能源消耗，这引发了关于环境影响和化合物降解的担忧（Mungwari等人，2025年）。近年来，绿色提取技术作为可持续替代方案应运而生。其中，微波辅助提取（MAE）因其快速、高效且对敏感植物化学物质温和的处理方式而脱颖而出（Khalfi等人，2024年）。与传统加热方式不同，MAE直接在植物细胞内传递能量，加速了溶剂的渗透和化合物的释放（Bhadange等人，2024年）。这种方法不仅缩短了提取时间，还减少了溶剂消耗，并有助于保持热不稳定分子的完整性（Segatto等人，2021年）。尽管MAE具有明显优势，但将其与水-多元醇溶剂结合的应用仍需进一步探索。因此，优化微波功率、溶剂组成和提取时间等参数对于充分发挥这一创新环保系统的潜力至关重要。
随着绿色提取技术的进步，消费者对多功能、植物来源的成分也越来越感兴趣，这些成分符合清洁美容的趋势。M. alba L.（桑树）属于桑科植物，原产于多种气候区，在热带和温带地区都能茁壮生长。其适应多种环境条件的能力使其在全球范围内广泛分布，具有重要的农业和生态价值（Chaiyana等人，2020年）。该植物的不同部位（如叶片、果实和种子）具有营养和药用价值。特别是在亚洲国家，桑叶主要用作蚕的食物来源（Khamenei-Tabrizi等人，2020年）。此外，桑叶富含植物化学物质，如10.7%的酚酸、57.8%的黄酮类和6.4%的生物碱（Chen等人，2021年）。桑叶还因其抗衰老、抗氧化和抑制酪氨酸酶的特性而被认为具有潜在的化妆品应用价值（Chaiyana等人，2020年）。M. alba的甲醇提取物可显著降低黑色素瘤细胞中的酪氨酸酶活性和黑色素合成，已被证实是有效的酪氨酸酶抑制剂（Batiha等人，2023年）。因此，能够同时富集抗氧化和抗酪氨酸酶成分的高效提取方法对于化妆品应用非常有益。
据我们所知，尽管已有关于MAE的研究报道，但大多数研究依赖于经验性提取条件、有毒或易挥发的溶剂，或仅进行单因素优化，缺乏统计驱动的工艺优化、全面的植物化学成分分析以及生物学相关验证。相比之下，本研究采用基于水-多元醇混合物的绿色MAE策略，并应用响应面方法系统优化关键提取参数。使用环境友好且适合配方的溶剂系统消除了溶剂去除的需要，并充分利用了公认安全（GRAS）多元醇的安全性。除了提取效率外，本研究还结合了详细的植物化学成分分析和多种体外生物活性评估，包括抗氧化活性、酪氨酸酶抑制、抗黑色素生成效果和细胞毒性测试。通过将可持续提取设计与应用导向的生物学指标相结合，本研究为基于多元醇的MAE在化妆品研究中的应用提供了更加系统和实用的框架。
样品材料和化学试剂
干燥的M. alba叶片购自泰国清迈的一家本地草药店。本研究中使用的化妆品级多元醇来自Chanjao Longevity有限公司。所有其他化学品和试剂均为分析级或更高级别。
微波辅助提取程序
M. alba叶片中的生物活性化合物采用Ethos X微波提取系统（Milestone Srl，意大利Sorisole）进行提取，该系统配备了SK eT高压分段转子，提取方法遵循Myat Win等人（2024年）描述的方案
溶剂类型的影响
选择标准化提取条件（120 °C、50 mL/g液固比、60% w/v溶剂浓度和15分钟提取时间）作为溶剂筛选的代表性参数。温度、时间和溶剂浓度分别设置在各自实验范围的中心点，而液固比则基于先前的观察结果设定为最高水平，因为较高的溶剂体积有助于提高酚类化合物的回收率
结论
本研究使用丁二醇作为绿色且适合配方的溶剂，优化了M. alba L.叶片生物活性成分的微波辅助提取工艺。通过应用中心复合设计和响应面方法，确定了最佳条件：160 °C和58.27 mL/g的液固比，从而获得了高总酚含量和强抗氧化能力的提取物。与乙醇提取物相比，MAL-BG表现出更强的抗氧化性能
作者贡献声明
Su Myat Win：撰写初稿、数据可视化、实验设计、数据分析、形式分析。Nuntawat Khat-udomkiri：撰写修订稿、数据可视化、方法学设计、实验设计、资金筹集、数据分析、概念构建。Chalisa Supjaroenporn：撰写初稿、数据可视化、实验设计、数据分析
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本手稿的研究结果。
科学写作中生成式AI的声明
在准备本手稿的过程中，作者使用了生成式AI工具（具体为OpenAI的ChatGPT和QuillBot）来辅助语言润色和结构编辑。AI生成的内容被视为初步草稿，由所有合作者仔细审查、验证和修改，以确保事实准确性、与实验数据的一致性以及符合科学叙述。概念设计、数据分析或结果解释均未受AI影响
利益冲突声明
? 作者声明以下财务利益/个人关系可能被视为潜在的利益冲突：Nuntawat Khat-udomkiri拥有一项待批准的专利。如果有其他作者，他们也声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本论文的研究结果。
致谢
作者衷心感谢泰国Mae Fah Luang大学提供的财政支持。同时，我们也感谢Mae Fah Luang大学的科学和技术仪器中心提供了本研究所必需的分析仪器和技术设施。
