基于深度共熔溶剂辅助超声提取艾纳香黄酮类成分：工艺优化、表征及抗氧化评价

《Ultrasonics Sonochemistry》：Ultrasound-assisted extraction of flavonoids from Blumea balsamifera using deep eutectic solvents: optimization, characterization, and antioxidant evaluation

　　

研究人员建立了一种绿色的深度共熔溶剂（deep eutectic solvent，DES）联合超声辅助提取（ultrasound-assisted extraction，UAE）工艺，用于从艾纳香（Blumea balsamifera）中提取黄酮类成分。研究筛选得到氯化胆碱-甘油 DES（ChCl-Gly，1:2，含水 40%）为最优溶剂体系；采用人工神经网络-遗传算法（artificial neural network-genetic algorithm，ANN-GA）优化后，黄酮得率达 3.52%，较 50% 乙醇热辅助提取提高 73.40%。DES-UAE 提取物表现出较强的 DPPH 与 ABTS 自由基清除能力，并可保护 L02 肝细胞抵御 H2O2 诱导的损伤。利用超高效液相色谱-四极杆-Orbitrap 高分辨质谱（UPLC-Q-Orbitrap HRMS）共鉴定出 15 个黄酮类成分，其中若干为艾纳香中首次报道。该研究为艾纳香资源的高值化利用及 DES 在天然产物提取中的应用提供了可持续策略。

研究背景方面，黄酮类成分因具有直接清除自由基和调节细胞氧化还原稳态等机制，在医药、食品与化妆品领域受到广泛关注。艾纳香（Blumea balsamifera）为菊科传统药用植物，富含二氢黄酮、黄酮、黄酮醇及查耳酮等次生代谢物，并表现出抗肿瘤、抗氧化、抗炎、降糖与抗菌等药理活性。其抗氧化能力被认为与较高含量的黄酮及多酚、尤其是酚羟基高效清除自由基有关。然而，传统提取多依赖乙醇或甲醇等有机溶剂，存在安全性、环境污染与能耗等问题。深度共熔溶剂（deep eutectic solvent，DES）由氢键受体（hydrogen-bond acceptor，HBA）与氢键供体（hydrogen-bond donor，HBD）组成，具有极性可调、低挥发、低毒、低成本、易制备和可生物降解等优势；与超声辅助提取（ultrasound-assisted extraction，UAE）联用，可借助空化剪切作用促进基质破碎与溶质扩散。但此前尚无研究探索以 DES 从艾纳香中提取黄酮类成分，因此研究人员开展了本研究。

主要关键技术方法方面，研究人员以广西玉林药材市场购买的艾纳香干燥地上部分为原料，经粉碎过 50 目筛后备用。研究首先制备 7 种氯化胆碱基 DES 并比较其与乙醇、50% 乙醇和水的提取效果；随后通过单因素实验、Peleg 动力学模型、Box-Behnken 响应面法（response surface methodology，RSM）及人工神经网络-遗传算法（artificial neural network-genetic algorithm，ANN-GA）进行工艺优化；采用扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）、傅里叶变换红外光谱（Fourier-transform infrared spectroscopy，FTIR）与 ¹H 核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）解析作用机制；利用超高效液相色谱-四极杆-Orbitrap 高分辨质谱（UPLC-Q-Orbitrap HRMS）鉴定化学轮廓；并通过 DPPH、ABTS 与铁还原能力实验及 L02 肝细胞 H₂O₂ 损伤模型评价抗氧化与细胞保护效应。

研究结果如下。

1. 2.
   Materials and methods 材料与方法部分说明研究以艾纳香干粉为对象，建立 DES 制备、UAE 提取、总黄酮以芦丁为对照的 NaNO₂-Al(NO₃)₃ 比色测定、RSM 与 ANN-GA 优化、DES 回收复用、FTIR/¹H NMR/SEM 表征及抗氧化活性评价的方法体系。

2.4. Preparation of DESs DES 制备部分说明以氯化胆碱为 HBA，选取多元醇、有机酸与酰胺三类 HBD 配制 7 种 ChCl 基 DES（1:2），用于覆盖不同极性、黏度与氢键特征。

2.5. Extraction procedure and flavonoid quantification 提取与定量部分说明以 0.1 g 粉末加 6 mL 溶剂，于 40 kHz 超声浴中提取，离心取上清，按标准曲线计算提取得率 W（%）。

2.6. Determination of total flavonoid content 总黄酮测定部分说明采用硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠显色，于 500 nm 测定，以芦丁构建标准曲线。

2.7. Optimization of total flavonoid extraction from B. balsamifera 艾纳香总黄酮提取优化部分说明通过单因素、动力学、RSM 与 ANN-GA 明确液固比、超声温度与时间的非线性关系，并获得较 RSM 更具预测优势的 ANN-GA 条件。

2.8. Comparative extraction experiments 比较提取实验部分说明将优化后的 DES-UAE 与 50% 乙醇热辅助、回流、乙醇-UAE 及 DES 热辅助比较；2×2 析因分析显示 DES 溶剂与超声处理均提升得率，且二者存在协同效应。

2.9. DES recovery and reusability DES 回收与重复使用部分说明采用 AB-8 大孔树脂柱分离黄酮并回收 DES，重新补水至 40% 后可循环使用，物理性质和提取性能在三轮内仍可接受。

2.10. FTIR and ¹H NMR characterization of ChCl-Gly DES ChCl-Gly DES 的 FTIR 与 ¹H NMR 表征部分说明 ChCl 与甘油通过氢键相互作用形成 DES，再生样品谱图变化较小，表明体系结构在回收过程中基本稳定。

2.11. SEM analysis SEM 分析部分说明 DES-UAE 与乙醇-UAE 残渣表面破损更明显，证明超声空化可增强细胞壁破坏与溶剂渗透。

2.12. Antioxidant activity assays 抗氧化活性测定部分说明 DES-UAE 提取物在 DPPH、ABTS 与铁还原实验中表现强抗氧化能力，并在 L02 细胞中减轻 H₂O₂ 诱导的氧化损伤。

讨论与结论部分，研究人员指出，传统有机溶剂提取天然产物存在安全、环境与能耗限制，而 ChCl-Gly DES 联合 UAE 提供了一种绿色、高效且可回收的替代方案。ANN-GA 能更好捕捉 DES-UAE 中的非线性过程，UPLC-Q-Orbitrap HRMS 证实提取物含多种黄酮类成分，抗氧化与肝细胞保护结果支持其作为营养健康、化妆品和制药原料的潜力。结论可译为：研究人员建立了一种基于 ChCl-Gly DES 的艾纳香黄酮超声辅助绿色提取工艺；ANN-GA 优化得率为 3.52%，较 50% 乙醇热辅助提取提高 73.40%；该提取物具有强 DPPH/ABTS 清除能力和 L02 肝细胞保护作用；UPLC-Q-Orbitrap HRMS 鉴定出 15 个黄酮类成分，其中数种为艾纳香中新报道；该研究为艾纳香高值化及 DES 在天然产物提取中的工业应用提供了可持续策略。