果胶是一种复杂的酸性杂多糖，广泛分布于植物细胞壁中，主要由均一聚半乳糖醛酸 (HG)、鼠李半乳糖醛酸 -I (RG-I)、鼠李半乳糖醛酸 -II (RG-II) 和取代半乳糖醛酸结构域组成 (Zdunek et al., 2021)。其功能特性，包括增稠、稳定、乳化和凝胶化能力，与单糖组成、分子量、甲酯化程度 (DM)、分支度和链构象等结构特征密切相关 (Barrera-Chamorro et al., 2025; Rajabzadeh-Khosroshahi et al., 2025)。特别是，甲酯化程度强烈影响果胶的凝胶行为，因为高甲氧基果胶 (HMP, DM > 50%) 通常在酸性和高糖条件下形成凝胶，而低甲氧基果胶 (LMP, DM < 50%) 可以通过“蛋盒”机制形成钙介导的网络 (Huang et al., 2025)。
混合胶体系统被广泛用于改善基于果胶的凝胶的性能，特别是在质地、保水性和网络稳定性方面。κ-角叉菜胶是一种硫酸化阴离子多糖，具有热可逆凝胶形成能力，将其掺入基于果胶的体系中可能提供额外的凝胶网络或促进分子间缔合 (Guo et al., 2025; Roque et al., 2022; Spena & Grizzuti, 2025)。因此，果胶 -κ-角叉菜胶复合凝胶提供了一个实用的模型，用于比较不同天然果胶组分对复合凝胶网络形成的贡献。
佛手 (Citrus medica L. var. sarcodactylis)，又称佛手柑，是一种独特的柑橘水果，具有食用和药用价值。与许多其他柑橘水果不同，佛手含有大量的果皮和白皮层组织，但几乎没有多汁的果肉，这表明其作为富含果胶原料的潜力。先前的研究报告称，佛手多糖具有抗氧化和免疫调节等生物活性 (Y. Sun et al., 2024)。然而，与来自橙子、柑橘和柚子等常见柑橘来源的果胶相比，关于佛手果胶 (FCP) 的系统研究，特别是其依赖于提取的结构特性和食品胶体功能，仍然有限。我们之前对“Chachi”柑橘 (Citrus reticulata) 和柚子多糖的研究表明，提取或修饰策略可以显著改变柑橘果胶结构，并进一步影响其抗氧化、伤口愈合、肠道菌群调节和其他生物特性 (Z. C. Peng et al., 2025; Z. C. Peng et al., 2023; Z. C. Peng et al., 2024; Tian et al., 2024)。这些发现为调查不同的提取溶剂是否可以调节 FCP 的结构和功能提供了有用的基础。
提取过程是影响果胶得率、结构完整性和功能特性的关键因素。传统方法，如热水、酸、碱和酶辅助提取，被广泛用于果胶回收，但可能涉及较长的提取时间、高能耗、有限的选择性或多糖降解 (de Alencar et al., 2025)。先前关于佛手多糖的研究主要依赖热水提取，对提取方法的关注相对有限 (Luo et al., 2022; B. Peng, Luo, et al., 2019; B. Peng, Yang, et al., 2019; Xiong et al., 2025)。在这种情况下，天然深共晶溶剂 (NADES)，通常由混合氢键受体 (HBAs) 和氢键供体 (HBDs) 形成，已成为提取植物生物活性化合物和多糖的有前景的绿色溶剂。它们可调的极性、强大的氢键能力、简单的制备和相对较高的生物相容性，使它们适合破坏植物细胞壁基质并促进多糖溶解 (Elgharbawy et al., 2019; W. L. Peng et al., 2025)。我们最近的工作也证明了基于 NADES 的策略在多糖系统中的可行性，进一步支持了它们在绿色提取和功能材料开发方面的潜力 (Li et al., 2025)。然而，NADES 的提取性能强烈依赖于溶剂组成、粘度、极性和溶质 - 溶剂相容性。由于理论上可能的 HBA/HBD 组合众多，NADES 的经验筛选工作量大且缺乏分子层面的指导。基于量子化学计算和分子表面电荷分布的类导体屏蔽模型用于真实溶剂 (COSMO-RS)，提供了一种预测溶质 - 溶剂相容性的高效理论方法 (Gaudin & Aubry, 2025)。然而，由于果胶是一种具有复杂链构象和分子间缔合的异质性大分子，理论筛选应与实验验证和结构 - 功能分析相结合。
因此，本研究旨在开发一种 COSMO-RS 辅助策略，用于筛选适合从佛手中提取果胶的 NADES，并阐明 NADES 提取如何调节 FCP 的结构和功能。使用代表性单糖和简化的果胶片段对 35 个 NADES 体系进行了虚拟筛选，并选择了五个候选体系进行超声辅助提取，以水提取的果胶作为对照。对获得的 FCPs 进行了系统表征，包括提取得率、化学成分、分子量分布、UV-vis 和 FT-IR 光谱、粒径、链构象和微观结构。进一步评估了它们的体外抗氧化活性和 FCP-κ-角叉菜胶复合凝胶的特性。本工作为佛手果胶的绿色提取、结构调节和增值利用提供了理论和实验基础。
