利用废弃茶叶制备的生物炭改善番茄（Solanum lycopersicum L.）的采后贮藏与品质

《Molecules》：Improving the Postharvest Storage and Quality of Tomatoes (Solanum lycopersicum L.) Using Biochar Derived from Spent Tea Leaves

　　

尽管已知植物来源化合物具有抗氧化活性，但其对衰老相关生理功能及机制的影响仍不明确，有必要在细胞和生物体水平进行研究。为考察这些化合物能否缓解衰老相关的生理衰退，研究人员通过化学谱分析、抗氧化活性测定、HepG2肝细胞实验及秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）寿命试验，研究了莲（Nelumbo nucifera Gaertn.）胚提取物水溶性组分（NEW）、何首乌（Pleuropterus multiflorus (Thunb.) Turcz. ex Nakai）中的二苯乙烯苷（PM-SG）和紫檀茋（pterostilbene），并采用主成分分析（PCA）对结果进行阐释。定量液相色谱-质谱联用（LC-MS）分析显示，NEW提取物富含生物碱（neferine和liensinine），而PM-SG主要含2,3,5,4′-tetrahydroxystilbene-2-O-β-D-glucoside（TSG）。PM-SG表现出最强的自由基清除活性（DPPH、TEAC和ORAC），其次为紫檀茋。然而，在三种受试物（NEW、PM-SG和紫檀茋）中，紫檀茋的细胞抗氧化活性最强，该效应归因于其优越的细胞摄取能力，但其效力仍低于参照标准物EGCG和槲皮素（quercetin）。所有样品均以剂量依赖方式延长线虫寿命，其中紫檀茋效果最强（40–50%），其后依次为PM-SG（25–35%）和NEW（18–22%）。紫檀茋和PM-SG改善了健康指标，包括增强对热应激和氧化应激的抵抗能力，并维持摄食功能。体外抗氧化活性排序与观察到的细胞效应之间的差异表明，仅凭自由基清除活性无法完全预测体内抗衰老功效，体内效果还取决于细胞摄取、内源性防御机制的激活以及长寿通路的调控。这些发现与人类健康的潜在相关性有待进一步临床研究确定。

研究背景方面，衰老以细胞和分子损伤的渐进积累为特征，最终导致功能退化与疾病易感性增加。自由基衰老理论认为活性氧（ROS）积累是主要驱动力，但ROS同时承担信号分子功能，完全清除会破坏正常细胞功能，因此维持氧化还原稳态比最大化ROS清除更具策略价值。NAD⁺依赖性去乙酰化酶（SIRT1、SIRT3–5）通过调控代谢、线粒体功能和基因组稳定性来调节衰老；AMPK/mTOR信号轴控制线粒体质量控制；已有多种抗衰老化合物从传统药用植物中分离获得。然而该领域仍存在缺乏直接比较研究、体外抗氧化结果难以转化为寿命延长证据、构效关系及干预时机认知不足等问题。为此，研究人员围绕两个互补的研究缺口设计了本研究：一是对二苯乙烯类化合物进行结构均一的定量构效关系（QSAR）研究；二是在多水平生物学比较中纳入化学组成差异显著的NEW组分作为对照。

研究人员利用LC-MS对NEW和PM-SG进行化学谱分析，通过四种化学抗氧化测定（DPPH、TEAC、ORAC、还原力）、HepG2细胞细胞抗氧化活性（CAA）实验、线虫寿命及应激实验系统比较三者的抗衰老活性，并建立QSAR模型和综合抗衰老指数（AAI）。结果发现PM-SG体外自由基清除能力最强，而紫檀茋在细胞和体内效果最佳，且生物利用度和多通路调控比单纯清除能力更为关键。该论文发表于《Molecules》。

主要关键技术方法包括：采用高分辨Orbitrap质谱结合选择反应监测进行成分定量；DPPH、TEAC、ORAC和还原力四种互补的化学抗氧化测定；以HepG2细胞（购自台湾食品工业发展研究所生物资源保存及研究中心BCRC，编号60025）结合DCFH-DA探针和AAPH自由基引发剂测定CAA；以野生型N2线虫（购自美国明尼苏达大学线虫遗传中心CGC）开展寿命、咽泵频率、热耐受和氧化应激实验；利用ChemDraw和Molinspiration计算分子描述符并构建多个QSAR模型；通过PCA确定权重并构建AAI。

2.1 LC-MS分析与酚类化合物：定量分析显示，NEW富含双苄基异喹啉生物碱（neferine 2874 μg/g、liensinine 2140 μg/g、isoliensinine 1487 μg/g）及黄酮醇类（kaempferol 2437 μg/g、quercetin 1420 μg/g、isorhamnetin 1230 μg/g）；PM-SG以TSG为主（14270 μg/g，约占总二苯乙烯95%），并含multiflorumiside H–L等低丰度低聚体。两者化学谱差异与其生物活性差异一致。

2.2 化学抗氧化能力：PM-SG的DPPH半数抑制浓度（IC50）最低（7.57 μg/mL），归因于其主成分TSG含有的邻二酚羟基结构；ORAC测定出现排名反转（紫檀茋>PM-SG），与紫檀茋C3/C5二甲氧基取代带来的亲脂性增强有关；还原力测定顺序为(+)-catechin > 紫檀茋 > PM-SG > NEW。QSAR模型确认catechol基团是DPPH活性的最强贡献因子。

2.3 细胞模型—CAA测定：细胞毒性实验显示紫檀茋治疗窗狭窄（25 μg/mL时细胞活力骤降至9.5%），故后续实验浓度限定为3.13–12.5 μg/mL；CAA结果显示紫檀茋最强（IC50<12.5 μg/mL），因其高膜通透性和长细胞内滞留时间，PM-SG居中（IC50=211.35 μg/mL），NEW最弱（IC50=457.83 μg/mL）。

2.4 体内模型—线虫抗衰老：高剂量下，紫檀茋（50 μM）、PM-SG（100 μg/mL）、NEW（100 μg/mL）分别延长线虫寿命40–50%、25–35%和18–22%；低剂量仍具显著效果，支持hormetic剂量反应特征。所有处理均延缓咽泵频率随龄下降，紫檀茋在成年第10天仍维持年轻水平85–90%的泵动频率。热耐受实验中紫檀茋提高存活约180%，PM-SG约70–80%，NEW约50%，效应顺序与寿命延长一致。

2.5 QSAR分析：建立了CAA（R²=0.94）、寿命延长（R²=0.97）和化学抗氧化（R²=0.89）三个QSAR模型；logP平方项指示最适亲脂性范围约为3.0–3.8；口服生物利用度是寿命延长最重要预测因子（标准化β=0.68）；Multiflorumiside H的预测寿命延长值（14.2%）落在实验观察范围（15–18%）内，提示模型可外推至结构更复杂的寡聚二苯乙烯。

2.6 PCA分析：第一主成分（61.2%方差）与生物利用度和体内效应相关，第二主成分（26.1%方差）与直接化学抗氧化指标相关，表明生物利用度和细胞通路激活比单纯自由基清除能力更能决定整体抗衰老效果。

讨论部分指出，化学抗氧化最强的PM-SG仅产生中等寿命延长，而化学活性居中的紫檀茋寿命延长最大，这种反向关系归因于甲氧基结构带来的高口服生物利用度（80–95%）和长细胞内滞留时间。结论部分强调：紫檀茋可能适用于代谢通路激活，PM-SG适用于靶向细胞衰老（senomorphic作用），NEW效果中等；体内抗衰老效果中，生物利用度和信号通路调控能力与体外自由基清除同等或更为关键；建议开展人体临床试验以验证上述发现。