一种新型可持续基质固相分散法对板栗壳（Castanea sativa）废弃物的利用：多酚分析及生物活性评估

《Food Chemistry》：Valorisation of chestnut burr ( Castanea sativa) waste by a novel sustainable matrix solid-phase dispersion: Polyphenol profiling and bioactive activities assessment

　　

• •
  栗子壳是富含营养的农业食品废弃物，具有很高的综合利用价值。
• •
  这是首次使用MSPD–UAE方法从栗子壳中提取多酚。
• •
  通过cLC-DAD-ESI-MS检测，发现其中含有较高水平的儿茶素和鞣花酸。
• •
  这些酚类提取物具有抗氧化、降压及保护神经的作用。
• •
  AGREEprep工具验证了MSPD–UAE方法在环境方面的优异表现。

引言

欧洲广泛种植甜栗（Castanea sativa），用于生产坚果以及加工成糖渍栗子、栗子泥和栗子粉等产品（Frusciante等人，2024年）。不过，这些加工过程会产生大量副产品，主要包括树叶、栗子皮、果肉残渣和栗子壳。尽管栗子壳具有作为生物活性化合物来源的潜力，有望在循环经济和可持续发展战略中得到利用，但目前对其研究仍相对较少（Frusciante等人，2024年；Silva等人，2020年）。

栗子壳含有较高的碳水化合物、纤维和淀粉含量，同时还富含磷、镁、钙等必需矿物质（Frusciante等人，2024年；Trezza、Barletta等人，2024年；Trezza、Geminiani等人，2024年）。此外，它还含有单宁酸、阿魏酸、鞣花酸、槲皮素、山奈酚以及其他黄酮类化合物，这些成分具有抗氧化、螯合金属、抗炎以及抑制与神经退行性疾病相关的β-淀粉样蛋白聚集的作用（Silva等人，2020年；Trezza、Geminiani等人，2024年）。尤其是某些多酚能够调节β-淀粉样蛋白的聚集，减轻氧化应激，降低金属引发的神经毒性，而这些都是阿尔茨海默病进展过程中的关键因素（Marrazzo等人，2023年）。不过，目前关于栗子衍生副产品的抗淀粉样蛋白聚集作用的研究还比较有限，虽然有一些研究表明其在小胶质细胞模型中可能具有细胞保护和抗炎作用（Angeloni等人，2023年）。因此，研究栗子壳酚类提取物对Aβ₄₂聚集的影响，有助于进一步了解其潜在的神经保护作用。此外，先前的研究还发现栗子副产品具有降压、抗菌、抗糖尿病和抗癌等多种功效（Esposito等人，2019年；Rodrigues等人，2023年；Spissu等人，2024年）。综上所述，有必要开展更多研究，以全面揭示栗子壳提取物所具有的各种生物活性。

对于这种尚未被充分研究的废弃物中的酚类化合物提取而言，开发并优化可持续的提取方法至关重要。这类方法应遵循绿色化学原则，尽量减少有机溶剂的使用，缩短提取时间，降低能耗（Rodrigues等人，2023年；Silva等人，2020年）。在这种情况下，基质-固相分散法（MSPD）有望成为一种极具前景的提取技术，它是一种成本低、环保且适用于不同生产规模的提取方法。MSPD将样品破碎、提取和净化步骤整合到一步中，因此作为一种快速且环保的农业食品废弃物利用方法极具吸引力（Gómez-Mejía等人，2019年）。与传统的SPE柱法相比，超声辅助MSPD可以直接从固体样品中提取物质，无需复杂的预处理步骤，从而减少了样品处理量、提取时间、溶剂消耗以及分析所需的样品量（Wianowska & Gil，2019年）。此外，在MSPD中，可以根据目标基质和分析物的不同选择不同的分散介质。沙子、硅胶或硅藻土等惰性材料因其能够有效破碎基质、防止样品压实并促进分析物在提取过程中的释放而被广泛应用（Gómez-Mejía等人，2025年；Rodríguez-Blázquez、Fernández-ávila等人，2023年）。

因此，本研究旨在通过提取具有抗氧化、血管紧张素转换酶抑制及抗淀粉样蛋白聚集作用的酚类化合物，为栗子壳的高效利用提供一种绿色策略。研究首先分析了这些副产品的营养成分和元素组成，随后采用多因素实验设计，优化了结合超声辅助提取的MSPD酚类提取工艺。所提取的酚类化合物通过分光光度法以及毛细管液相色谱结合二极管阵列和电喷雾电离质谱检测技术进行鉴定，同时还运用样本制备的绿色分析指标AGREEprep来评估所优化提取方法的可持续性。

章节摘要

化学品、参考标准及溶剂

所有溶剂和试剂均为分析级。超纯水来自Milli-Q系统（Millipore公司，美国马萨诸塞州贝德福德市）。HNO_{3（60%浓度）、H2SO4（96%浓度）和HCl（37%浓度）等酸类，以及H2O2”、乙醇（EtOH）、甲醇（MeOH）和正己烷（HPLC级别），还有用于LC–MS分析的MS级别的乙腈（ACN）和甲酸（FA），均购自西班牙巴塞罗那的Scharlab公司。}

H₃BO_{3”、二甲基亚砜（DMSO）、亚甲蓝、2,2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）、三氯乙酸（TCA）等也一并购买自该公司。}

栗子壳残渣的营养成分及金属含量

要评估这些残渣作为功能性成分的潜在应用价值以及将其用于工业生产的可行性，就必须先分析其营养成分和质量（Rodríguez-Blázquez等人，2023年）。

表2总结了栗子残渣的营养成分和矿物质含量，而所用分析方法的校准参数和性能特征则见表S3。就近似营养成分而言，其含量较低

结论

本研究旨在充分利用栗子加工过程中产生的大量副产品——栗子壳（C. sativa）。营养分析结果显示，栗子壳中含有56?±?4%的淀粉、35?±?4%的膳食纤维以及15.4?±?0.9%的二氧化硅。通过FAAS和FAES进行的元素分析则显示，其中含有较高水平的必需矿物质，尤其是钾（16?±?1?mg?g^?1）和钙（5.7?±?0.3?mg?g^?1），而具有氧化作用的金属元素铜、铁和锌的含量则相对较低，仅为32–138?μg?g^?1。

至于

CRediT作者贡献说明

Sandra Rodríguez-Blázquez：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、软件应用、方法设计、实验研究、正式分析、数据整理、概念构建。José Ignacio Guerrero-Blanco：实验研究、正式分析。Esther Gómez-Mejía：撰写——审稿与编辑、可视化、结果验证、项目监督、方法设计、实验研究、概念构建。Noelia Rosales-Conrado：撰写——审稿与编辑、结果验证、项目监督、资源协调、项目管理。

利益冲突声明

作者们声明存在以下可能被视为利益冲突的财务利益/个人关系：Noelia Rosales-Conrado表示获得了西班牙国家研究机构（AEI）的财政支持；Esther Gomez-Mejia表示得到了马德里自治区的资助；Sandra Rodriguez-Blazquez则表示获得了马德里康普顿斯大学的经费支持。其他作者则声明没有已知的利益冲突。

致谢

本研究是由MCIU/AEI/10.13039/501100011033以及ERDF/EU共同资助的项目R&D&I项目PID2023-149424OB-I00的一部分。此外，该项目还得到了马德里自治区的支持，该支持是通过马德里自治区与马德里康普顿斯大学之间签订的、属于第六期PRICIT（区域科学研究与技术创新计划）框架内的多年合作协议所提供的。

Sandra Rodríguez-Blázquez|José Ignacio Guerrero-Blanco|Esther Gómez-Mejía|Noelia Rosales-Conrado