利用新兴技术从松子种皮（狭叶南洋杉）中提取生物活性化合物

《Food Research International》：Extraction of bioactive compounds from pine nut seed coat ( Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze) using emerging technologies

　　

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  超声辅助提取技术提高了从南洋杉种子壳中提取酚类化合物的效率。
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  采用乙醇与水以80:20比例混合作为溶剂的超声辅助提取物具有很强的抗氧化活性，其中槲皮素是主要成分。
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  该超声辅助提取物对α-淀粉酶和脂肪酶有很强的抑制作用，因此有望用于控制代谢性疾病。

引言

源自植物的生物活性化合物因其多样的生物学功能而受到越来越多的关注，这些功能包括抗氧化、抗菌、抗炎、抗癌作用以及酶抑制剂特性（Babacan等，2023；Rajashekar等，2026；Saleem等，2024）。这些特性使得它们在功能性食品和营养保健产品的开发中具有广泛应用潜力（Adadi等，2026）。与此同时，农业工业副产品也逐渐成为酚类化合物的可持续来源，这既符合循环经济理念，也满足了人们对天然原料日益增长的需求（de Freitas等，2026；Martins等，2024；Milanezzi & Silva，2025）。

巴西松的种子（学名：Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze）原产于南美洲，在巴西主要分布在南部地区，其中帕拉纳州的产量最高（Barbieri等，2023）。种子的可食用内层——仁，因其高营养价值、生物活性、较高的淀粉含量以及无麸质特性，而在食品工业中备受重视（Barbieri等，2023；dos Santos等，2023）。此外，它还被用于化妆品和制药领域，作为包封剂使用（Castrillon等，2023；Zortéa-Guidolin等，2017）。

巴西松加工行业面临的一个主要挑战是加工过程中会产生大量废弃物。其中占比最高的便是种子壳，约占总重量的20%。由于种子壳含有丰富的营养物质和生物活性化合物，具有抗氧化、抗菌、抗真菌和抗糖尿病等功效，因此受到了广泛关注（de Oliveira等，2021；Trojaike等，2019）。如果能从种子壳中提取出生物活性化合物，便可将这一农业工业副产品加以充分利用，应用于功能性食品成分的开发（de Lima等，2020）、可降解薄膜的制造（de Santana Neto等，2024）以及化妆品的配方设计中（Leal等，2024），这无疑为这类副产品的价值提升提供了有效途径。

能否有效利用这类副产品取决于所采用的提取方法，而提取方法则直接影响酚类化合物的提取率及其生物活性。不同的提取方式会影响到植物提取物的提取效率、酚类成分组成以及生物活性，无论是传统提取技术还是新兴提取技术都是如此（Junior等，2024；Zengin等，2021）。这些差异凸显出选择合适提取方法的重要性，只有这样才能在保留生物活性的同时最大限度地提取酚类化合物，进而用于开发功能性食品成分及其他高附加值产品（Adadi等，2026；Waseem等，2023）。

目前用于从植物材料中提取生物活性化合物的传统方法包括浸渍、渗滤、消化、浸泡、煎煮、索氏提取、回流提取、水蒸气蒸馏和蒸汽蒸馏等，这些方法通常耗时较长，且需要大量的溶剂和能源（Jesus等，2020；Mondal等，2026）。因此，人们开始探索一些绿色替代技术，比如高压电脉冲处理、脉冲电场处理、超声辅助提取、微波辅助提取、超临界流体提取、欧姆加热以及高压加工等技术，这些技术被用来从植物基质中提取目标化合物（Bari?i?等，2020；Chen等，2022；Ma等，2023；Pandey，2025；Sánchez等，2023）。

尽管这些新兴技术具有很大潜力，但它们的实际效果仍受植物基质和加工条件的影响（Eslami等，2022；Herrero，2024）。而且，每种提取技术都有其固有的局限性，这些局限性可能会影响提取效率及其在工业上的应用前景（Fomo等，2020）。目前尚不清楚这些技术究竟如何影响不同植物基质中生物活性化合物的提取效率，因为其效果可能会因原料特性的不同而有所差异（Herrero，2024；Molina等，2022；Pagliari等，2022）。

高压加工技术被认为是一种更为可持续的替代方案。高压设备的工作压力通常在100到800兆帕之间，这种高压能够破坏细胞结构，从而更高效地提取生物活性化合物，同时不会影响其功能活性（Khouryieh，2021；Moreira等，2019）。不过，由于设备成本高昂且需要专业操作人员，这一技术的大规模工业化应用还面临诸多限制（Ozaybi，2024）。超声辅助提取则是一种非热处理技术，因能提升食品的安全性和质量而备受关注（Ma等，2023）。该技术利用频率为20千赫到1兆赫的高频声波产生空化效应，从而高效且经济地加速生物活性化合物的提取过程（Lima等，2023；Pandey，2025）。然而，超声频率、超声处理时间、基质成分以及蛋白质变性、脂质氧化等潜在不良影响等因素，都可能影响最终食品产品的质量（Aslam等，2022）。

由于植物源生物活性化合物在慢性疾病防治方面的潜力，相关研究一直十分活跃（Fan等，2022）。像南洋杉的剩余种子壳这样的农业工业副产品，也被视为酚类化合物的重要来源（Fischer等，2022）。酚类化合物能够抑制α-淀粉酶和脂肪酶等消化酶的活性，而这些酶与碳水化合物和脂质的代谢密切相关，也与糖尿病和肥胖症的发生有关（Barik等，2020；Spínola等，2019）。通过抑制这些酶的活性，可以降低餐后血糖水平及脂质吸收量，因此这一策略被视为控制代谢紊乱的有效方法（Haguet等，2023）。所以，利用新兴技术评估从南洋杉剩余种子壳中提取的酚类提取物的抑制作用，对于开发具有功能性作用的天然替代品具有重要意义。

虽然南洋杉的种子壳已被认为是一种富含酚类化合物的优质来源（Barbieri等，2023），但关于不同新兴提取技术对这些化合物提取效率及其提取物生物活性的影响的研究却相对较少（Pandey，2025；Zhang等，2025）。这一不足阻碍了人们找到有效的提取方法，以便更好地利用这一农业工业副产品，为食品工业生产出具有功能价值的天然原料。

本研究旨在探讨基于新兴技术的提取方法，从巴西松种子壳废弃物中提取生物活性化合物，并研究这些提取物的生物活性，重点关注其降血糖和降血脂作用。通过将可持续的提取技术应用于巴西松种子壳，本研究不仅有助于提升这一未被充分利用的农业工业副产品的价值，还能通过减少废物和充分利用副产品，为构建可持续经济体系做出贡献。

章节要点

材料

2024年4月至6月期间，我们从巴西巴拉那州西南部雷亚莱萨的一家当地市场购买了大约2460克的巴西松种子（地理位置：纬度?25.7803，经度?53.5436；南纬25°46′49″，西经53°32′37″）。这些种子被真空包装在聚乙烯袋中，然后在加工前被储存在?80℃的环境下15天。

本研究使用的所有化学品均为分析级。用于提取的蒸馏水是在实验室里通过简单蒸馏法制备的，而绝对乙醇则是

生物活性化合物的鉴定

通过负离子模式下的ESI-MS技术，对利用新兴技术从松子种子壳中提取的提取物中的主要酚类化合物进行了分析。如图1所示，共检测到了多种重要的酚类化合物，包括没食子酸、阿魏酸、咖啡酸、绿原酸、槲皮素、p-香豆酸、芥子酸以及儿茶素。

通过对南洋杉种子壳提取物进行直接浸泡后的ESI-MS分析，发现不同提取方法会导致酚类成分组成的差异

结论

研究表明，南洋杉的种子壳是富含酚类化合物的优质来源，这些化合物具有显著的抗氧化活性，同时对α-淀粉酶和脂肪酶也有抑制作用。在所测试的各种提取方法中，采用乙醇与水以80:20比例混合作为溶剂的超声辅助提取法，能够获得最高的酚类化合物提取率及最强的抗氧化活性。UHPLC–MS/MS分析表明槲皮素是其中最主要的酚类化合物，而分子对接分析则进一步

作者贡献说明

Marina Melliny Guimar?es de Freitas： 文章撰写与编辑、数据可视化、方法设计、正式分析、数据整理、概念构思。Adan Rodrigues de Oliveira： 正式分析。Cynthia Letícia Serra Cabe?a： 方法设计、正式分析。Gustavo Marques Serra： 正式分析。Paulo Leonardo Marotti Siciliano： 方法设计、正式分析。Paula Gimenez Milani Fernandes： 方法设计、正式分析。Andresa Carla Feihrmann： 方法设计、正式分析。Oscar de Oliveira Santos：

未引用参考文献

Jiao, Zhou, Yang and Jin, 2024

Kalinovskii, Sintsova, Gladkikh and Leychenko, 2023

Scully, Ettela, LeRoith and Gallagher, 2021

Tak and Lee, 2021

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了巴西高等教育发展委员会（CAPES）的资助，项目编号为88887.606273/2021-00，同时还获得了巴西国家科学和技术发展委员会（CNPq）的资助。此外，我们还要感谢马林加州立大学（UEM）在本研究开展过程中给予的支持。

Marina Melliny Guimar?es de Freitas|Adan Rodrigues de Oliveira|Cynthia Letícia Serra Cabe?a|Gustavo Marques Serra|Paulo Leonardo Marotti Siciliano|Paula Gimenez Milani Fernandes|Andresa Carla Feihrmann|Oscar de Oliveira Santos