基于超声辅助低共熔溶剂优化紫荆花黄酮绿色提取工艺：动力学机制、成分鉴定与生物活性研究

《Ultrasonics Sonochemistry》：Ultrasound-assisted extraction of flavonoids from Cercis chinensis flowers using deep eutectic solvents: optimization, characterization, kinetics and bioactivity

本研究针对传统有机溶剂提取植物黄酮效率低、环境污染大的问题，开发了一种超声辅助低共熔溶剂（UAE-DES）绿色提取技术。研究人员通过筛选17种DES体系，优化关键参数，实现了紫荆花黄酮的高效提取（最高达95.84 mg/g），并首次鉴定出34种黄酮成分。该工艺兼具高效性与环保性，为天然产物提取提供了新策略。

　　

在天然产物研究领域，如何高效、环保地从植物中提取活性成分一直是科学家关注的焦点。紫荆花作为传统药用植物，富含具有抗氧化、抗菌等多种生物活性的黄酮类化合物，然而传统有机溶剂提取法存在效率低、溶剂毒性大、环境污染严重等问题。随着绿色化学理念的深入，开发新型提取技术迫在眉睫。

近期发表在《Ultrasonics Sonochemistry》的一项研究为我们提供了创新解决方案。该研究团队成功构建了超声辅助低共熔溶剂（UAE-DES）提取平台，专门用于从紫荆花中高效提取黄酮类化合物。研究人员通过系统筛选17种低共熔溶剂体系，发现L-脯氨酸-乳酸（DES-11）组合表现最佳，提取率高达56.53 mg/g，显著优于传统60%乙醇提取（13.65 mg/g）。通过响应面法优化，在水分含量32%、温度36℃、时间31分钟的最佳条件下，黄酮得率进一步提升至95.84 mg/g。

关键技术方法

研究采用单因素实验与Box-Behnken设计相结合的策略，系统优化了超声温度、时间、水分含量等关键参数。利用扫描电镜观察原料微观结构变化，通过UPLC-timsTOF-MS高分辨率质谱鉴定黄酮成分，并采用PTIO和羟基自由基清除实验评价抗氧化活性。实验使用紫荆花样本来自河南许昌，经干燥粉碎后过80目筛备用。

研究结果

3.1. DES筛选：在17种DES体系中，DES-11（L-脯氨酸-乳酸）提取效果最优，提取率是传统溶剂的4.1倍。红外和核磁表征证实DES-11形成了稳定的氢键网络，热重分析显示其热分解温度在300-325℃之间，满足提取温度要求。

3.2. 提取条件优化：单因素实验表明，水分含量30%、超声时间30分钟、温度40℃、液料比1:15 g/mL、超声功率250W时提取效果最佳。响应面分析确定温度与时间的交互作用对提取率影响最为显著。

3.3. 提取动力学：研究表明提取过程符合伪一级动力学模型，表观活化能为20.48 kJ/mol，表明该过程为扩散控制机制。表面扩散系数随温度升高而增加，在343K时达到最高值0.84831×10^-4mm²·min^-1。

3.4. 成分鉴定：通过UPLC-timsTOF-MS分析，首次从紫荆花中鉴定出34种黄酮类化合物，包括山奈酚-3-芦丁糖苷、槲皮素-3-葡萄糖苷等。

3.5. 抗氧化活性：DES-11提取物表现出显著的自由基清除能力，对PTIO自由基的IC₅₀为0.01379 mg/mL，优于阳性对照Vc（0.06354 mg/mL）。

3.6. 溶剂回收利用：大孔树脂AB-8对黄酮的吸附率达87.25%，解吸率达99.30%。DES循环使用4次后仍保持84.93%的提取效率，展现了良好的可再生性。

结论与意义

该研究建立的UAE-DES提取方法不仅大幅提升了黄酮得率，还通过动力学研究揭示了提取过程的传质机制。扫描电镜结果直观展示了DES对植物细胞壁的破坏作用，为理解提取机理提供了实验依据。研究首次全面解析了紫荆花黄酮组成，为其后续开发利用奠定了坚实基础。该方法绿色环保，DES可循环使用，符合可持续发展理念，为天然产物提取提供了新技术路径，在食品、医药和化妆品领域具有广阔应用前景。