《Industrial Crops and Products》：Ultrasound-assisted extraction of
Codonopsis pilosula (Franch.) Nannf. polysaccharide: Kinetic and thermodynamic analysis, antioxidant and immunological activities
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研究人员采用超声辅助提取法提取党参多糖（CPNP），并建立了描述CPNP提取过程的动力学模型。提取的CPNP主要由葡萄糖（Glc）、半乳糖（Gal）、阿拉伯糖（Ara）、半乳糖醛酸（GalA）、甘露糖（Man）和古洛糖醛酸（GulA）组成。所提取的CPNP具有
研究人员采用超声辅助提取法提取党参多糖（CPNP），并建立了描述CPNP提取过程的动力学模型。提取的CPNP主要由葡萄糖（Glc）、半乳糖（Gal）、阿拉伯糖（Ara）、半乳糖醛酸（GalA）、甘露糖（Man）和古洛糖醛酸（GulA）组成。所提取的CPNP具有抗氧化和抗牛病毒性腹泻病毒（BVDV）活性。此外，CPNP对BVDV感染的外周血单核细胞（PBMCs）具有免疫调节作用。
党参（Codonopsis pilosula (Franch.) Nannf.，CPN）作为一种药食同源的传统中药材，其根茎富含多种活性成分，其中党参多糖（CPNP）因其显著的免疫调节作用而备受关注。传统的水提醇沉法虽被广泛使用，但存在提取时间长、温度高易导致多糖降解、效率低下等弊端。超声辅助提取技术凭借其温和、环保、高效的优势成为理想的替代方案，然而该过程涉及复杂的扩散与传质现象，缺乏数学模型指导，限制了工艺的优化与放大。此外，目前关于超声辅助提取的CPNP对病毒感染的外周血单核细胞（PBMCs）免疫调节作用的研究鲜有报道。因此，该研究旨在建立基于Fick第二定律的超声辅助提取动力学模型，解析热力学参数，并通过体外实验系统评价CPNP的理化性质、抗氧化活性及对BVDV感染PBMCs的免疫调节效应。该研究成果发表于《Industrial Crops and Products》。
研究人员以购自黄河药材市场的干燥党参粉末为原料，通过单因素实验优化超声辅助提取工艺。同时，基于Fick第二定律建立提取动力学模型，并结合Arrhenius公式计算热力学参数。在结构表征方面，应用了凝胶渗透色谱（GPC）、高效液相色谱（HPLC）、热重分析（TGA）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等技术。在生物活性评估中，以3头无BVDV特异性抗体和抗原的3岁荷斯坦奶牛为样本来源，分离获得牛外周血单核细胞（PBMCs），并利用MDBK细胞进行病毒增殖实验。主要技术手段涵盖CCK-8法检测细胞活力、RT-qPCR检测基因表达、TCID50测定病毒滴度以及ELISA检测蛋白分泌水平。
3.1 提取动力学与热力学分析：单因素实验表明，在温度80℃、超声功率540 W、料液比1:16、提取时间80 min的条件下，CPNP最高得率达15.56%。动力学模型拟合结果显示，ln[C∞/(C∞-C)]与提取时间t呈良好的线性关系（R2=0.90~0.99），证明该提取过程符合Fick第二定律，且提取速率常数k与温度、功率和料液比呈正相关。热力学参数分析显示，ΔHm为正值，表明提取过程为吸热反应；ΔSm为负值，说明多糖分子在溶液中趋向有序排列；ΔGm为正值，表明该过程非自发，增加超声功率有利于降低传质阻力并促进多糖扩散。
3.2 结构表征结果：分子量分析显示，CPNP的数均分子量为2.34×103 Da，重均分子量为1.14×10? Da。单糖组成分析表明，CPNP主要由葡萄糖（Glc，75.93%）和半乳糖（Gal，13.09%）组成，并含有阿拉伯糖（Ara）、半乳糖醛酸（GalA）、甘露糖（Man）及古洛糖醛酸（GulA）等微量组分。热重分析显示，CPNP在219.9℃至327.4℃区间失重最快（48.96%），表明其在室温范围内具有良好的热稳定性。FT-IR光谱显示CPNP具有多糖典型的-OH、CH?-及C-O-C等官能团特征吸收峰。SEM和TEM观察发现，CPNP呈现碎片状或多孔结构，且在高倍镜下呈球形、串珠状均匀分散的微观形态。
3.3 抗氧化活性分析：CPNP的抗氧化能力呈浓度依赖性。在5 mg/mL浓度下，其对DPPH自由基的清除率达95.6%，ABTS自由基清除率为61.27%，IC50值分别为1.98 mg/mL和2.76 mg/mL。同时，CPNP表现出较强的Fe2?螯合能力（75.2%）、脂质过氧化抑制能力（80.2%）及还原力（0.65）。结果表明，超声辅助提取的CPNP具有显著的抗氧化活性，且其活性与其低分子量及富含Glc、Gal和Ara的单糖组成密切相关。
3.4 免疫调节活性分析：CCK-8实验结果显示，300 μg/mL的CPNP能最大程度促进PBMCs增殖。在抗BVDV实验中，病毒核酸拷贝数和病毒滴度随时间延长而增加。与BVDV感染组相比，CPNP预防组和中和组在24、48、72 h均能极显著降低病毒复制水平（P<0.01），而治疗组仅在72 h时表现出显著抑制作用（P<0.05）。分子机制研究表明，BVDV感染会导致PBMCs中共刺激分子CD28、CD40、4-1BB及4-1BBL的mRNA表达发生时序性紊乱，而CPNP干预后能显著恢复并上调这些共刺激分子的表达。针对凋亡相关通路的研究显示，CPNP可显著上调TRAF-1和抗凋亡因子Bcl-xL的mRNA水平，同时抑制促凋亡因子Bim的表达。此外，CPNP还能抑制BVDV诱导的TNF-α和IL-1β过度转录，并通过上调TNFRSF13B的蛋白表达促进B淋巴细胞分泌IgG2a，同时提高IL-2和IFN-γ的水平，从而增强细胞免疫应答。
综合讨论与结论认为，该研究首次成功建立了基于Fick第二定律的超声辅助提取CPNP动力学模型，优化了提取工艺，并系统阐明了其结构特征。体外实验证实，CPNP具有良好的热稳定性与抗氧化活性，并能通过调节共刺激信号通路及凋亡相关分子，在BVDV感染的牛PBMCs中发挥细胞免疫调节作用，有效抑制病毒复制。该研究为党参的高值化利用及抗BVDV药物的开发提供了坚实的理论基础。研究人员强调，这仅是CPNP通过免疫调节发挥抗病毒作用的初步探索，其在体内的精确保护效果及详细机制仍需通过动物实验进一步验证，以期为防治BVDV感染引起的免疫抑制性疾病提供科学依据。
