绿色溶剂作为可持续工具,用于桃棕(Bactris gasipaes)的综合增值利用:生物活性成分、抗氧化潜力、体外胃肠道消化模拟以及微生物抑制作用

《Food Research International》:Green solvents as sustainable tools for the integral valorization of peach palm ( Bactris gasipaes): Bioactive composition, antioxidant potential, simulation of in vitro gastrointestinal digestion, and microbiological inhibition

【字体: 时间:2026年02月08日 来源:Food Research International 8

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  油棕(Bactris gasipaes)果皮、果肉和种子的活性成分及绿色溶剂提取效能研究。采用深熔盐溶剂(DES)和超分子溶剂(SUPRAS)提取,结果显示SUPRAS对果皮类胡萝卜素提取效率最高(β-胡萝卜素67.2mg/100g,番茄红素169.95mg/100g),且抗氧化活性(ABTS 91.84%,DPPH 80.04%)显著优于传统溶剂。果皮和果肉含高咖啡因(4511.41-4800.95μg/g),DES和SUPRAS均表现出广谱抗菌活性(抑制S aureus、E coli等细菌及真菌)。体外消化显示种子中 Ferulic Acid稳定性最佳,提示不同应用潜力。研究证实绿色溶剂提取油棕活性成分具有高效环保优势,但需进一步评估毒理学及产业化可行性。

  
赫尔曼尼·马托斯·席尔瓦·索萨(Hermanny Matos Silva Sousa)|加布里埃拉·丰塞卡·莱亚尔(Gabriela Fonsêca Leal)|威灵顿·巴罗斯·多斯桑托斯(Wellington Barros dos Santos)|罗穆洛·阿尔维斯·莫拉伊斯(R?mulo Alves Morais)|格伦达拉·阿帕雷西达·德索萨·马丁斯(Glêndara Aparecida de Souza Martins)|法比安娜·凯罗兹(Fabiana Queiroz)
巴西拉夫拉斯联邦大学(Federal University of Lavras)食品科学研究生项目,地址:MG 37200-900,拉夫拉斯

摘要

桃棕榈(Bactris gasipaes)是一种具有高营养价值和功能潜力的亚马逊物种,其果皮、果肉和种子在充分利用方面仍存在不足。本研究探讨了这些成分的生物活性,并评估了新兴绿色溶剂(包括深共晶溶剂和超分子溶剂)在提取生物活性化合物中的应用,以及它们的生物活性和体外消化模拟结果。研究结果显示,不同成分中的酚类化合物、类胡萝卜素和黄酮类物质的含量存在差异。使用超分子溶剂进行提取时,尤其是在提取果皮中的类胡萝卜素时,表现出更高的效率和选择性(β-胡萝卜素:67.2 mg 100 g?1;番茄红素:169.95 mg 100 g?1)。所得提取物在抗氧化活性方面表现出较强效果(ABTS:91.84%,DPPH:80.04%),尤其是在果皮和果肉中(β-胡萝卜素:82.77%;亚油酸:71.93%)。此外,在使用氯化胆碱:乳酸溶剂的情况下,果皮和果肉中的三硝基苯胺含量较高(分别为4511.41 μg g?1和4800.95 μg g?1)。在生物活性测试中,超分子溶剂在抑制脂质过氧化方面表现优异(果皮:63.92%;果肉:58.04%),而在α-淀粉酶抑制测试中,水(62.35%)、氯化胆碱:乳酸(61.72%)和氯化胆碱:醋酸(59.62%)溶剂的效果最为显著。深共晶溶剂和超分子溶剂还对金黄色葡萄球菌(S. aureus)、大肠杆菌(E. coli)、单核细胞增生李斯特菌(L. monocytogenes)、肠沙门氏菌(S. enterica)以及黄曲霉(A. flavus)、黑曲霉(A. niger)和赭曲霉(A. ochraceus)等微生物具有抗菌作用。体外消化实验表明,不同成分中化合物的生物可利用性存在差异,种子中的阿魏酸在肠道阶段表现出更高的稳定性,这暗示了其在具有抗氧化作用的功能性制剂中的潜在应用价值。总体而言,本研究结果表明,利用绿色溶剂开发桃棕榈资源是一种有效的方法,可获得具有多种用途的提取物,同时强调了进一步研究其毒理学安全性、制剂稳定性和大规模生产可行性的必要性。此外,这种方法有助于实现亚马逊资源的综合利用。

引言

亚马逊生物群落被认为是地球上最大的生物多样性保护区之一,拥有大量具有高营养价值、功能价值和经济社会价值的植物物种(da Silva et al., 2021)。在这些物种中,水果和棕榈树尤为重要,它们为当地社区提供食物、原材料和收入来源,同时也是食品、化妆品和制药工业的新成分来源(Morais et al., 2024; Sousa et al., 2021)。开发亚马逊资源不仅有助于区域发展,还有助于森林保护,凸显了亚马逊在可持续创新中的战略重要性。在此背景下,桃棕榈(Bactris gasipaes)因同时具备果实生产和心材利用的双重潜力而备受关注。在心材利用过程中,通常在果实形成之前就砍伐树干,导致这些高价值副产品被大量废弃(Moreira et al., 2017)。而在巴西亚马逊地区,尤其是低收入农民和河岸社区,桃棕榈主要因其果实而被种植,这些果实在当地饮食中占有重要地位(Noronha Matos et al., 2019; Sousa et al., 2025)。
每株桃棕榈平均每年结出十个果实串,果实直径约为4厘米,颜色从白色到黄色、橙色和红色不等(dos Santos et al., 2024)。果肉富含总类胡萝卜素(高达300 μg g?1)、维生素A和具有显著抗氧化作用的酚类化合物(β-胡萝卜素/亚油酸抑制率为300.01%;DPPH测试结果为41.18 mg g?1果肉)(dos Santos et al., 2024; Sousa et al., 2025)。此外,果肉还含有大量单不饱和脂肪酸,尤其是油酸(61%),这与其心脏保护作用有关(Teixeira et al., 2022)。种子富含油脂(干重占比超过30%),其中月桂酸(49.82%)和肉豆蔻酸(21.53%)含量较高,同时还含有多种酚类化合物(Gualberto et al., 2025; Pinheiro et al., 2022)。这些特性使桃棕榈成为多用途开发的理想材料,具有广泛的应用前景。
尽管桃棕榈具有巨大的生物技术潜力,但其大部分成分在农业工业系统中仍未得到充分利用,导致高价值生物质的浪费和科技创新机会的丧失。例如,果皮是一种结构复杂的物质,富含天然色素(尤其是类胡萝卜素和相关亲脂化合物),其稳定性、生物可利用性和着色能力使其成为食品、化妆品和制药工业中合成染料的理想替代品。种子则含有丰富的脂质和多种酚类成分,具有显著的抗氧化和生物活性(Gualberto et al., 2025; Miranda et al., 2024),这些特性为功能性食品、营养保健品和清洁标签包装技术的发展提供了潜力。促进这些副产品的利用不仅有助于减少农业工业废弃物,还能推动新型功能性成分和循环经济的开发,从而增强桃棕榈产业链的可持续性和经济韧性,符合全球资源高效利用、减少废物和保障食品安全的趋势。
为了有效提取这些化合物,选择合适的溶剂至关重要。传统有机溶剂方法存在毒性、环境影响和食品安全方面的问题(Leite, de Assis et al., 2021a)。相比之下,深共晶溶剂(DESs)和超分子溶剂(SUPRAS)等绿色溶剂成为有前景的替代品。DESs具有生物降解性、低挥发性,适用于类胡萝卜素、酚类和脂质的提取(Foroutani et al., 2024; García et al., 2016; Liu et al., 2018; Morais, Polmann et al., 2025)。SUPRAS由两亲分子自组装而成,在提取亲脂化合物和黄酮类物质时具有高效的质量传递能力和选择性(Keddar et al., 2020; Leite, de Assis et al., 2021b; Yu et al., 2024)。然而,这些溶剂在实际食品或营养保健品配方中的应用仍需经过全面的毒理学评估和监管批准。本研究仅将它们用作提取介质。通过对果肉、果皮和种子的体外消化分析,可以评估生物活性化合物的生物可利用性,为未来的食品和营养保健品应用提供重要信息。
尽管近期取得了进展,但在利用新兴绿色溶剂全面开发桃棕榈成分方面仍存在不足,尤其是在比较不同溶剂的提取效率和提取化合物在体外消化过程中的稳定性方面。因此,本研究旨在探讨桃棕榈成分的生物活性,并评估DESs和SUPRAS在这些成分提取中的应用效果,同时分析代谢物和碳水化合物在模拟胃肠道消化后的生物可利用性,以及提取物对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌及产毒真菌的抗菌效果,以确定最具潜力的溶剂,为未来的食品、化妆品或制药研究提供支持。

化学试剂

本研究中使用的所有化学试剂均为分析级:DPPH、ABTS、Folin–Ciocalteu试剂、硫酸铜、硫酸钾、过硫酸钾、石油醚、氯化铝、钼酸钠、香草醛、硫代巴比妥酸、氯化铁、新铜试剂、碳酸钠、磷酸钠、三吡啶三嗪(TPTZ)、乙醇、丙酮、抗坏血酸、没食子酸、冰醋酸、草酸、硫酸、苹果酸、β-胡萝卜素和Tween 40(均购买自市场)

植物化学

类胡萝卜素的提取采用环保溶剂进行,包括水、80%乙醇(Et 80%)、氯化胆碱:乳酸(ChCl:Lat)、氯化胆碱:醋酸(ChCl:Ace)和SUPRAS(表1)。类胡萝卜素对人类健康至关重要,其中β-胡萝卜素作为维生素A的前体具有关键作用

结论

本研究证明,桃棕榈(Bactris gasipaes)是一种具有高功能价值的食品资源,其果皮、果肉和种子成分含有不同的生物活性化合物和显著的生物活性。新兴绿色溶剂(尤其是超分子溶剂SUPRAS和深共晶溶剂DES)的应用比传统溶剂更高效、更具选择性,尤其是SUPRAS在类胡萝卜素提取方面表现优异

作者贡献声明

赫尔曼尼·马托斯·席尔瓦·索萨(Hermanny Matos Silva Sousa):撰写初稿、数据可视化、验证、实验设计、数据分析、概念构建。加布里埃拉·丰塞卡·莱亚尔(Gabriela Fonsêca Leal):数据可视化、验证、实验设计、数据分析。威灵顿·巴罗斯·多斯桑托斯(Wellington Barros dos Santos):验证、实验设计、数据分析。罗穆洛·阿尔维斯·莫拉伊斯(R?mulo Alves Morais):撰写初稿、数据分析。法比安娜·凯罗兹(Fabiana Queiroz):撰写、编辑、数据可视化、项目监督与资源协调。

未引用参考文献

Dávila León, González-Vázquez, Lima-Villegas, Mora-Escobedo and Calderón-Domínguez, 2024
?eker Karatoprak, Yücel A??k, ?ak?r and K?ngül ?afak, 2021
Zahrina, Nasikin, Krisanti and Mulia, 2018

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

索萨(Sousa, H.M.S.)感谢巴西国家科学技术发展委员会(CNPq)提供的博士奖学金(项目编号:140267/2022-0)。莱亚尔(Leal, G.F.)获得了CAPES提供的博士奖学金(资助编号:88887.959518/2024-00)。马丁斯(Martins, G.A.S.)获得了CNPq技术发展与创新推广项目(项目编号:304505/2022-6)和CAPES项目(项目编号:23038.000878/2021-5;CAPES项目编号:018/2020)的资助。
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