利用响应面方法优化从Periploca forrestii Schltr中酶辅助提取总皂苷的过程，并评估其抗炎活性

《Journal of the Indian Chemical Society》：Optimization of Enzyme-Assisted Extraction of Total Saponins from Periploca forrestii Schltr: by Response Surface Methodology and Evaluation of Their Anti-Inflammatory Activit

　　

熊小倩|严凯|吕素珊|杨占楠|赵超|龚晓健

贵州省山区信息系统与生态环境保护重点实验室，贵州师范大学，贵州贵阳，550025，中国

摘要

为了提高皂苷的利用价值，本研究采用酶辅助提取法高效、精细地从Periploca forrestii Schltr.中提取皂苷化合物。筛选了19种酶及其组合的辅助提取效果，然后利用响应面法优化了工艺参数。根据RSM的结果，最佳条件为：果胶酶-纤维素酶比例为8:2，酶用量为1.55%，pH值为3.50，酶处理温度为51.97°C，预测的提取率为5.34%。随后使用辅助关节炎（AA）大鼠模型测试了酶辅助提取所得皂苷的抗炎效果。结果表明，该提取物对AA大鼠的一级和二级炎症反应均具有显著的治疗效果，其疗效明显优于传统提取方法。这证实了酶辅助提取在保留和增强药物活性方面优于其他提取方法。因此，Periploca forrestii Schltr.在医药领域具有广阔的进一步研究和发展前景，为抗炎药物的应用开辟了新的途径。

引言

Periploca forrestii Schltr.（也称为P. forrestii）属于夹竹桃科Periploca属（Chen等人，2021年；Chen等人，2021年）。这种传统药用植物在中国贵州省的苗族等少数民族中广受推崇（Guo等人，2024年）。最近关于P. forrestii化学成分的研究揭示了其含有多种生物活性化合物，包括皂苷、黄酮类、神经酰胺、三萜类、生物碱、强心苷、挥发油、苯丙素类和甾体（He等人，2023年）。这些化合物具有广泛的生物活性，包括抗炎、镇痛、抗肿瘤、抗氧化、神经保护、增强免疫和心脏保护作用（Ma等人，2024年；Sharma等人，2021年；Sun等人，2023年）。研究表明，P. forrestii的酒精提取物可显著缓解类风湿性关节炎模型中的关节症状，减少炎症标志物的表达，并促进滑膜功能的恢复（Dang等人，2020年）。在活性成分中，皂苷因其广泛的生物活性而受到广泛关注，具有免疫调节、抗炎、保肝、增强免疫、抗肿瘤和抗衰老作用。它们还在脑水肿、肺损伤、心肌缺血-再灌注损伤和胃溃疡等病症中显示出治疗潜力（An等人，2020年）。鉴于皂苷的广泛应用潜力，开发高效且环保的提取方法已成为重要的研究焦点。酶辅助提取作为一种有效、无毒且可持续的技术，越来越被认为是从植物中分离生物活性化合物的有前景的方法（Mabate等人，2024年；Thomsen等人，2024年；Wang等人，2025年）。该技术利用特定的酶（如纤维素酶、果胶酶和半纤维素酶）预处理植物材料，有效破坏细胞壁结构，显著提高目标化合物的提取率（Malvis Romero等人，2023年）。除了促进生物活性化合物的释放外，酶辅助提取相比传统提取方法还具有反应条件温和、溶剂消耗少和选择性高等优势。这些优势使其在食品和制药行业的大规模应用中具有很大潜力，尤其是在保持化合物完整性和工艺可持续性方面。为了进一步优化酶辅助提取，选择合适的酶类型并仔细优化处理条件至关重要（Gao等人，2022年）。在此背景下，响应面方法（RSM）已被广泛认为是优化实验条件的有效工具，并具有很大的应用潜力（Pongsumpun等人，2022年）。RSM包括实验设计、模型构建和验证以及工艺变量最佳组合的探索等系统过程。通过回归分析、响应面图和等高线图，RSM能够直观评估多个因素及其水平对提取效率的影响，从而基于预测结果与实验数据的一致性确定最佳条件。值得注意的是，RSM通常使用简单的一阶或二阶多项式模型来近似复杂的功能关系，简化了计算过程，提高了优化的实用性和效率。

类风湿性关节炎（RA）是一种慢性且具有挑战性的炎症性关节疾病，属于结缔组织疾病范畴，其特征是关节肿胀、变形和功能障碍，这些症状对患者的生活质量有显著负面影响（Alivernini等人，2022年）。治疗策略的进步使RA的管理从单纯控制症状转向全面抑制疾病进展（Buchanan等人，2023年）。因此，识别有效且安全的活性成分及其提取方法对于开发新的RA治疗方法至关重要。

本研究旨在优化从P. forrestii中提取皂苷的酶辅助提取过程，并评估其在类风湿性关节炎模型中的药理作用。研究结果将为P. forrestii资源的进一步开发和临床应用提供科学依据。

部分摘录

材料与试剂

草药P. forrestii来源于中国贵阳的通牟岭。橄榄酸参考标准品由国家食品药品监督管理局提供（批号110709-201206）。高氯酸购自天津新源化学有限公司，香草醛购自天津凯米奥化学试剂有限公司。纤维素酶和植物提取复合酶SPE-007A购自北京夏生工业有限公司。

提取工艺的选择

如图1和图2所示，确定的最佳提取条件如下：提取溶剂为100%甲醇，固液比为25:1 mL/g，80°C下回流提取1.5小时。

图2A表明，总皂苷的提取率随甲醇浓度的增加而增加，说明甲醇浓度与皂苷产量之间存在直接相关性。如图2B所示，随着固液比的增加，皂苷产量也逐渐增加

结论

本研究旨在提高从P. forrestii中提取皂苷的产量，从19种商业酶中成功筛选出一种高效的复合酶（果胶酶和纤维素酶），显著提高了皂苷的提取率。采用Box–Behnken响应面实验设计优化了复合酶系统的操作条件。验证实验和额外分析证实了优化方案的有效性和可靠性

作者贡献声明

严凯：撰写——初稿、研究、数据分析。吕素珊：可视化、研究。杨占楠：撰写——审稿与编辑、方法学。赵超：撰写——审稿与编辑、数据分析。熊小倩：撰写——初稿、研究、数据分析、概念化

Liu等人，2017年；Pongsumpun等人，2020年；Wang等人，2022年。

伦理声明

本研究的动物实验符合当前国家和国际法律法规，并尽可能减少了动物的痛苦。动物实验获得了贵州师范大学动物护理和使用委员会的批准（C0005827）

作者声明，本研究在没有任何可能被视为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行。

数据可用性

数据可应要求提供。

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了贵州林业科学研究项目[黔林科合（2021）编号12]和贵州高层次创新人才培育项目[黔科合人才（2015）编号4033]的支持。