不同提取方法制备迷迭香提取物的酚类成分特征与抗氧化能力比较研究

《Horticulturae》：Characterization of Phenolic Constituents and Antioxidant Capacity of Rosemary Extracts Produced via Different Extraction Methods

　　

本研究详细比较了通过不同提取技术——即超临界CO2（SC-CO2）萃取、水-Soxhlet提取、乙醇-Soxhlet提取、乙醇酊剂制备、油基酊剂制备和水蒸气蒸馏——获得的迷迭香（Rosmarinus officinalis L.）提取物，旨在确定其酚类组成和抗氧化潜力。来自阿尔巴尼亚都拉斯的迷迭香样品于2025年1月和5月采集。采用液相色谱-质谱联用（LC-MS）进行酚类物质谱分析，能够定量主要生物活性化合物，包括咖啡酸、橙皮苷、迷迭香酸、木犀草素、芹菜素、鼠尾草酚和鼠尾草酸。通过三种互补测定法——ABTS阳离子自由基脱色法、DPPH自由基清除法和FRAP还原力法——评估抗氧化活性，每种方法均使用Trolox当量校准。结果表明，SC-CO2萃取产生的提取物含有最高水平的亲脂性二萜类化合物——尤其是鼠尾草酸（5月制备物中为414.4 ± 44.3 mg/g提取物）和鼠尾草酚——以及大量的酚酸和黄酮类化合物。在所有测定中，SC-CO2提取物均表现出最强的抗氧化活性，其ABTS、DPPH和FRAP值均高于其他提取物。使用水的Soxhlet提取产生了中等水平的酚类和抗氧化活性，特别富集了迷迭香酸和特定黄酮类化合物，而乙醇-Soxhlet、乙醇酊剂和油基酊剂制备物则显示出较低的酚类浓度和最弱的抗氧化性能。水蒸气蒸馏产物仅含有痕量酚类物质，抗氧化能力可忽略不计。1月和5月制备物之间的差异取决于提取程序，并未呈现一致的季节性模式。对于某些制备物，特别是SC-CO2提取物，使用5月采集的材料观察到了更高的数值，而对于水-Soxhlet和乙醇酊剂制备物，使用1月采集的材料则在若干参数上显示出更高的数值。在本研究评估的条件下，SC-CO2提取物显示出最高的鼠尾草酸和鼠尾草酚含量，以及在提取物质量基础上的最高抗氧化能力。

迷迭香不同提取方法所得酚类成分特征与抗氧化能力研究解读

一、研究背景与目的

迷迭香（Rosmarinus officinalis L.）是唇形科多年生芳香植物，广泛分布于地中海地区，作为烹饪和药用植物有着悠久历史。因其富含多种次生代谢产物，迷迭香提取物在食品保鲜、营养保健品、化妆品和药物制剂中作为天然抗氧化剂的应用日益受到关注。迷迭香的功能潜力主要与其酚类组分有关，包括酚类二萜、酚酸和黄酮类化合物。其中，鼠尾草酸（carnosic acid）和鼠尾草酚（carnosol）是最重要的亲脂性抗氧化二萜，而迷迭香酸（rosmarinic acid）和咖啡酸（caffeic acid）则是主要的极性酚酸。此外，木犀草素（luteolin）、芹菜素（apigenin）和橙皮苷（hesperidin）等化合物也可能进一步增强提取物的生物活性。

然而，这些生物活性分子的浓度并非恒定不变，会因地理起源、气候、生长条件、采收季节、干燥或储存方式、溶剂类型和提取程序等因素而变化。因此，选择适当的采收期和提取方案对于生产标准化、富含目标化合物的迷迭香提取物至关重要。尽管已有众多研究探讨了提取技术对迷迭香提取物化学成分和抗氧化活性的影响，但由于植物来源、采收时间、样品制备、提取条件、分析平台和结果表达方式的差异，直接比较往往较为复杂。

本研究的创新之处在于，在同一实验框架下，利用来自同一栽培区域、在两种对比采收期（1月和5月）采集的迷迭香原料，同时评估了提取方法和采收季节的影响，并将常规提取方法与先进提取方法进行了比较。具体目标包括：（i）比较常规和先进的提取程序；（ii）通过LC-MS定量选定的酚酸、黄酮和二萜类化合物；（iii）使用ABTS、DPPH和FRAP测定法评估抗氧化能力；（iv）考察单个植物化学物质与抗氧化反应之间的关系。

二、主要关键技术方法

研究人员从阿尔巴尼亚都拉斯Lal?z湾地区的十个采样站采集迷迭香叶片，分别于2025年1月和5月进行。将每个采收期的十个站点材料等干重混合，制备成两个均匀的合并复合样品。采用了六种提取方法：超临界CO₂（SC-CO₂）萃取（150 bar，32.5°C，45分钟，无有机改性剂）、水-Soxhlet提取（6小时，沸点温度）、乙醇-Soxhlet提取（6小时，沸点温度）、乙醇酊剂制备（80%乙醇，室温浸泡六周）、油基酊剂制备（橄榄油，室温浸泡六周）和水蒸气蒸馏（HD，Clevenger装置，4小时）。主要化合物（咖啡酸、橙皮苷、迷迭香酸、木犀草素、芹菜素、鼠尾草酚和鼠尾草酸）通过液相色谱-质谱联用（LC-MS）进行定量分析。抗氧化能力通过三种互补测定法评估：ABTS阳离子自由基脱色法、DPPH自由基清除法和铁还原抗氧化能力（FRAP）测定法，结果均以Trolox当量（TE）表示。

三、研究结果

3.1 迷迭香提取物的酚类组成

定量分析显示不同提取方法间存在显著差异。SC-CO₂提取物始终含有最高浓度的关键亲脂性二萜鼠尾草酸和鼠尾草酚。鼠尾草酸浓度方面，SC-CO₂提取物最为富集，1月材料平均浓度为303.842 ± 20.013 mg/g，5月材料达到414.425 ± 44.312 mg/g，远高于其他提取方法。水-Soxhlet提取物中鼠尾草酸浓度显著较低，但5月材料高于1月材料。水-Soxhlet提取物含有相对较高水平的迷迭香酸（5.7至8.1 mg/g），表明在该溶剂环境中极性酚类的提取效率提高。乙醇-Soxhlet提取物中鼠尾草酸从1月的0.202 ± 0.014 mg/g增至5月的28.393 ± 5.745 mg/g，但总体水平远低于水-Soxhlet提取物。乙醇酊剂含有中等量的酚酸和黄酮，但二萜类物质可忽略不计。油基制备物中所有定量化合物的浓度均较低。水蒸气蒸馏产物中所有酚类物质的浓度极低。

3.2 抗氧化活性

抗氧化能力测定结果与酚类成分分布高度一致。ABTS测定中，SC-CO₂提取物在5月材料中达到最高值300.589 ± 16.290 mg TE/g，1月材料为142.056 ± 15.910 mg TE/g。水-Soxhlet制备物则呈现相反的季节模式，1月样品（163.770 ± 4.921 mg TE/g）高于5月样品（76.896 ± 2.404 mg TE/g）。DPPH结果与ABTS大致相似，最高值为5月SC-CO₂提取物（224.144 ± 39.144 mg TE/g）。FRAP测定中，5月SC-CO₂制备物达到190.728 ± 13.622 mg TE/g，明显高于1月制备物（113.506 ± 16.767 mg TE/g）。

3.3 采样时期的影响

1月和5月材料制备的提取物之间的比较显示了方法依赖性的差异，而非一致的整体模式。5月SC-CO₂制备物含有更多鼠尾草酸，并在ABTS、DPPH和FRAP测定中显示出更高值。5月乙醇-Soxhlet和油基酊剂制备物也观察到更高值。相反，1月水-Soxhlet制备物在ABTS和DPPH测定中显示出更高值，而1月乙醇酊剂在所有三种测定中的抗氧化能力均高于其5月对应物。

3.4 酚类图谱与抗氧化活性之间的相关性

探索性Spearman相关分析表明，定量的植物化学物质与抗氧化能力测量值之间存在普遍的正相关关系。鼠尾草酚与ABTS、DPPH和FRAP值的相关系数分别为0.937、0.923和0.900。鼠尾草酸与FRAP的相关性尤为强烈（ρ = 0.905），而与ABTS和DPPH的相关性中等偏低（分别为ρ = 0.794和0.818）。鼠尾草酸和鼠尾草酚的强相关性可归因于其丰富的含量和分子抗氧化特性。相比之下，定量黄酮类化合物在大多数提取物中浓度较低，其对总抗氧化活性的贡献受限于其相对较低的丰度。

四、结论

本研究证明，迷迭香制备物的化学成分和抗氧化能力主要取决于提取程序，而1月和5月材料之间的差异具有方法特异性。在所有测试方法中，SC-CO₂萃取始终产生具有最高浓度生物活性二萜（特别是鼠尾草酸和鼠尾草酚）以及可观水平的酚酸和黄酮的提取物。这些组成特征直接转化为在所有测定中优越的抗氧化性能。在提取物质量基础上，SC-CO₂产生的提取物最富集鼠尾草酸和鼠尾草酚，并显示出最高的抗氧化能力。水-Soxhlet提取产生中等结果，特别是在迷迭香酸和选定黄酮的回收方面优于乙醇-Soxhlet和酊剂方法。乙醇-Soxhlet、乙醇酊剂和油基酊剂制备方法产生的提取物酚类组成非常低，抗氧化能力相应较弱。1月和5月制备物之间的比较显示了方法依赖性差异，而非统一的季节性模式。探索性相关分析显示，多个定量酚类成分与抗氧化能力之间存在正相关关系，表明提取物的抗氧化性能可能反映了其综合的植物化学组成，而非单一化合物的贡献。从工业角度来看，SC-CO₂萃取提供了重要优势，包括最小的溶剂残留、温和的操作温度、选择性回收亲脂性二萜、减少有害有机溶剂的使用以及CO₂循环的可能性，使其成为获得标准化、高价值迷迭香提取物最具可行性的方法。