利用超声辅助提取技术结合分析表征方法，从Cambuci果皮中鉴定出一种新型查尔酮化合物

《Microchemical Journal》：Ultrasound-assisted extraction combined with analytical characterization for the identification of a novel chalcone from Cambuci peel

本研究通过Box-Behnken设计优化超声波辅助提取（UAE）技术从桑巴皮果皮中提取总多酚。最佳条件为62.3%乙醇、45.4℃、70%振幅、1秒/循环、10分钟提取，获得抗氧化能力24.059±0.043 mg/g。检测到抗坏血酸、葡萄糖、果糖及两种查耳酮（首次科学报道）。可持续性分析显示UAE优于传统方法，得分0.080，符合绿色循环经济原则。研究为桑巴皮果皮在食品、化妆品及医药领域的应用提供依据。

　　

Juver Andrey Jimenez Moreno | Juan José Merino | Ceferino Carrera | Nuria Chinchilla | Mauricio Ariel Rostagno | Tania Forster Carneiro | Gerardo Fernández Barbero

坎皮纳斯州立大学（UNICAMP）食品工程学院（FEA），巴西圣保罗州坎皮纳斯市13083-862

摘要

坎布奇（Campomanesia phaea (O. Berg) Landrum）是一种原产于巴西的水果，但至今仍缺乏系统的科学研究。然而近年来，其产量有所增加，为进一步研究这种水果及其加工过程中产生的副产品提供了新的机会。作为主要副产品的坎布奇果皮，通过使用环保的提取技术（如超声辅助提取法UAE）具有很大的研究价值。为此，本研究采用了Box–Behnken设计（BBD）来优化坎布奇果皮中总酚类化合物（TPC）的提取效果。实验中选取了乙醇浓度、温度、振幅和超声处理周期作为关键参数。最终确定的最佳提取条件为：乙醇浓度62.3%、温度45.4°C、振幅70%、处理周期1秒/次、提取时间10分钟。在这些最佳条件下，方法重复性和中间精度的变异系数均低于5%，证明了该方法的可行性。实验结果表明，坎布奇果皮的抗氧化能力为24.059 ± 0.043 mg/g；检测到的糖类包括果糖（42.13 ± 1.60 mg/g）和葡萄糖（19.02 ± 1.05 mg/g），同时还检测到了抗坏血酸（158.19 ± 3.36 mg/g）。此外，还鉴定出两种查尔酮类化合物，其中一种在科学文献中属于首次报道。本研究旨在拓展对这种水果的化学认知，并揭示其果皮的潜在应用价值。可持续性分析显示，超声辅助提取法在Path2Green指标上的得分高达0.080，优于传统的浸提和索氏提取法。

引言

坎布奇是一种原产于巴西的果实，主要分布在圣保罗州和米纳斯吉拉斯州[1]，采摘季节为2月至4月[2]。它属于桃金娘科（Myrtaceae），该科包含近140个属和约5800种植物[3]。坎布奇果实富含鞣花单宁、原花青素和酚类化合物[4]。该科中具有代表性的水果还包括番石榴（Psidium guajava）、贾博蒂卡巴（Plinia cauliflora）、瓜比茹（Myrcianthes pungens）、詹博兰（Syzygium cumini (L.) Skeels）和乌瓦亚（Eugenia pyriformis Cambess）[5], [6], [7]。

坎布奇果实呈菱形，果皮薄而呈绿色，果肉多汁、香气甜美且略带酸味[2], [8]。其直径在4.6至9.3厘米之间，长度在3.8至5.3厘米之间，含水量超过80%[7]。果肉常用于制作果冻、冰淇淋、果酱、果汁和酒精饮料等多种产品[9]。其生物活性成分具有抗炎和抗菌作用，具有广泛的市场潜力[10]。

坎布奇果皮是一种尚未得到充分研究的副产品[11]。然而，对这种原料的研究有助于减少食品加工过程中的废弃物，因为不当管理会加剧全球变暖和水资源枯竭[12]。此外，果皮中的多种化合物可作为开发新产品的原料[13]。寻找有效利用坎布奇果皮的方法有助于最大化其价值，从而生产出高附加值的商品。

多种提取技术已被应用于从天然原料中提取生物活性化合物，但传统方法（如索氏提取、浸提和高压提取）存在处理时间长、溶剂成本高、能耗大及提取效率低等缺点[14], [16], [17]。为此，人们开发了更环保的提取技术，如加压液体提取（PLE）、超声辅助提取（UAE）、亚临界水提取（SWE）和微波辅助提取（MAE）[15], [18]。

超声辅助提取利用声能和溶剂从植物中提取多种化合物[19]。该技术通过产生空化气泡来促进物质传递，气泡破裂时能破坏细胞壁，从而释放目标化合物。从工业应用的角度来看，这种方法具有较高的提取效率和设备易用性[20]。近年来，随着食品行业对生物活性化合物需求的增加，超声辅助提取在提取天然产物方面受到了广泛关注[21]。例如，已有研究通过优化提取条件从Ficaria Kochii中成功提取了富含抗氧化剂的成分[21]。结合响应面法等统计方法可有效优化提取参数[22]。这些成果表明，超声辅助提取在高效提取生物活性化合物方面具有巨大潜力。

鉴于此，本研究旨在利用Box-Behnken设计优化超声辅助提取法，以最大限度地提取坎布奇果皮中的总酚类化合物。这不仅加深了对这一未充分探索的副产品的理解，还发现了新的化合物，为其在农业食品行业的应用提供了可能性。同时，该研究促进了这种常被废弃材料的再利用，揭示了其潜在价值。

原材料

实验中使用的坎布奇果皮（图1）由Asmussen（巴西圣保罗州Natividade da Serra）提供，经过60°C强制空气干燥24小时后，再研磨至1毫米粒径，并密封保存在4°C条件下待进一步分析。

试剂

所有试剂均符合分析和食品级标准。实验中使用的乙醇（99.9%）购自Panreac Química S.A.U.（西班牙Castellar del Vallés）。

最佳提取溶剂范围的确定

超声提取过程中，溶剂的极性是一个关键因素，因为它会影响提取效率[25], [26]。本研究通过单变量实验研究了乙醇浓度对总酚类化合物提取效果的影响，确定了最佳提取范围。实验在不同的乙醇与水（EtOH:H₂O）比例（0、20、40、60、80和100%）下进行，其他条件保持不变：坎布奇果皮用量500毫克、功率50%、温度25°C、处理时间0.5秒。

结论

本研究优化了利用超声辅助提取法从坎布奇果皮中提取总酚类化合物的方法。这不仅加深了对这种资源匮乏的副产品的认识，还揭示了其在农业食品、化妆品和制药等多个领域的应用潜力，符合循环经济理念。

CRediT作者贡献声明

Juver Andrey Jimenez Moreno：撰写、审稿与编辑、原始稿撰写、数据整理、概念构思。 Juan José Merino：研究、数据整理。 Ceferino Carrera：撰写、审稿与编辑、方法验证、研究、概念构思。 Nuria Chinchilla：撰写、审稿与编辑、验证、实验设计、研究。 Mauricio Ariel Rostagno：撰写、审稿与编辑、资源协调、项目统筹。

资助

本研究得到了巴西科学技术研究基金会（CNPq）（项目编号302451/2021–8和302610/2021–9）以及圣保罗研究基金会（FAPESP）（项目编号2018/14582–5、2018/14938–4、2023/10978–0）的支持。此外，本研究还得到了“EQC2018–005135-P项目”（用于液相色谱-质谱联用仪器的研发）的支持，该项目属于巴西州级研究基础设施和技术设备支持计划。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本研究结果的财务利益冲突或个人关系。

致谢

作者感谢“Instituto de Investigación Vitivinícola y Agroalimentaria”（IVAGRO）为研究提供必要的设施，同时特别感谢卡迪斯大学科学技术中心（SC-ICYT）的质谱部门在样品分析方面的合作。