超声波辅助的深共晶溶剂萃取法从无花果（Ficus carica L.）中提取多酚：工艺优化、机理研究及抗氧化活性评估

《Microchemical Journal》：Ultrasound-assisted deep eutectic solvent extraction of polyphenols from fig ( Ficus carica L.): Process optimization, mechanistic insights, and antioxidant activity evaluation

超声辅助三元深共熔溶剂提取无花果多酚，优化固液比1:10、时间40分钟、温度30℃条件下总多酚达52.63±0.54 mg/g，SEM证实超声破坏细胞壁，FT-IR显示氢键结合，抗氧化活性优于传统溶剂。

　　

马飞燕|马双|刘军|冯晓宇|赵龙山

沈阳药科大学药学院，中国辽宁省沈阳市，110016

摘要

本研究开发了一种超声辅助的深共晶溶剂（UAE-DES）方法，用于高效提取无花果（Ficus carica L.）中的多酚。通过Box-Behnken设计优化的三元共晶溶剂（氯化胆碱：醋酸：尿素，1:4:0.3）在固液比为1:10 g·mL^?1、提取时间为40分钟、温度为30°C的条件下，总多酚含量（TPC）达到52.63 ± 0.54 mg/g。扫描电子显微镜（SEM）证实超声波破坏了无花果的细胞壁，而傅里叶变换红外光谱（FT-IR）验证了共晶溶剂与多酚基团之间的氢键形成。与乙醇/甲醇提取物相比，该提取物具有更强的DPPH和ABTS自由基清除能力（p < 0.05）。通过将超声空化作用与定制极性的三元共晶溶剂相结合，这种新型绿色提取方法提高了无花果粉中生物活性多酚的产量，为植物来源的生物活性化合物的绿色提取提供了一种可持续的替代方案，部分解决了相关应用中的问题。

引言

无花果（Ficus carica L.）是一种营养丰富的果实，是多酚化合物的宝贵来源，包括黄酮类和酚酸，以其抗氧化[1]、抗炎[3]和代谢调节活性[4]而闻名。这些生物活性成分在功能性食品和制药应用中具有巨大潜力[5]。然而，依赖有机溶剂（如乙醇、甲醇）的传统提取方法效率低下、毒性高且对环境有害[6]，因此需要开发符合可持续化学原则的绿色提取技术。

共晶溶剂（DESs）由氢键受体（HBAs，如氯化胆碱）和氢键供体（如有机酸、糖）组成，具有生物降解性、低挥发性和可调极性，非常适合提取极性生物活性化合物[7]、[8]。超声辅助（UAE）通过空化作用破坏细胞壁，进一步增强了传质效果，减少了提取时间和溶剂消耗[9]、[10]。研究表明，与传统提取溶剂相比，共晶溶剂对植物中目标化合物的提取效率更高[11]、[12]。例如，Du等人[12]开发了一种利用超声辅助共晶溶剂从玫瑰花瓣中提取花青素的方法，提取产量为8.265 mg/g，显著高于有机溶剂。此外，酶促酰化（最大酰化率为95.13%）显著提高了花青素对温度、光和pH值的稳定性及其抗氧化活性[12]。虽然二元共晶溶剂在减少有机溶剂使用方面显示出潜力，但其在无花果多酚提取中的应用受到极性调节能力和高粘度的限制[13]。例如，基于氯化胆碱的二元共晶溶剂由于氢键多样性不足，往往难以溶解高极性的酚酸[14]。此外，二元系统中缺乏多组分协同作用，限制了细胞壁的渗透和传质效率。

通过引入第三组分（如多元醇、酰胺），三元共晶溶剂能够动态调节氢键复杂性和溶剂极性[15]、[16]。例如，三元系统中氢键受体和双重氢键供体的协同组合可以形成多维氢键网络，增强不同极性多酚的溶解度[17]、[18]。与二元共晶溶剂相比，三元系统在粘度[19]、极性[21]和分子相互作用方面具有更好的可调性，最近使用氯化胆碱：苹果酸：尿素三元共晶溶剂从葡萄皮中提取多酚的研究表明，其提取效率比二元共晶溶剂高出18%[22]。

鉴于这些挑战，本文假设引入第三组分可以形成氢键网络。该网络的动态可调极性和降低的粘度增强了不同极性多酚的溶解度。同时，超声空化作用通过破坏无花果组织的细胞结构（如扩大细胞壁孔隙）来协同提高传质效率。

为了阐明三元共晶溶剂提取无花果多酚的机制，本研究首先使用Box-Behnken设计（BBD）和响应面方法（RSM）优化了UAE-DES提取过程；然后通过SEM、FT-IR和核磁共振（NMR）分析分子相互作用来阐明提取机制；进一步评估了提取物的抗氧化活性，并与传统有机溶剂提取方法（如乙醇、甲醇）进行了比较。合理设计了新型三元共晶溶剂以最大化溶解效率，同时系统优化了超声参数，以平衡提取产量和能耗。通过将实验表征与机制分析相结合，本研究为从植物基质中绿色提取生物活性化合物提供了新的方案，部分解决了相关应用中的问题。

化学物质和材料

氯化胆碱（ChCl，纯度98%）、醋酸（AA，纯度99.5%）和尿素（Ur，纯度99%）购自上海麦克林生化技术有限公司。DL-乳酸（LA，纯度85–90%）、甘油（Gl，纯度99%）和1,2-丙二醇（Pro，分析级）由天津富宇精细化工有限公司提供。Folin-Ciocalteu试剂（1 mol/L）由福州飞景生物技术有限公司提供。没食子酸标准品（分析级）购自上海麦克林公司。

二元和三元共晶溶剂的筛选

不同共晶溶剂的提取效率取决于所使用的氢键供体（HBD）类型，因为HBD在决定共晶溶剂内的分子相互作用中起着关键作用[28]。因此，筛选了六种由组分1和组分2组成的二元共晶溶剂，以评估它们提取无花果多酚的效果。在这些二元共晶溶剂中，DES-4表现出最高的总多酚含量（TPC）为42.3 mg/g。这种优越性可归因于其强大的氢键作用

结论

本研究成功开发了一种超声辅助的深共晶溶剂（UAE-DES）方法，用于高效提取无花果中的多酚，其性能优于传统有机溶剂。优化的三元共晶溶剂（氯化胆碱：醋酸：尿素，1:4:0.3）实现了52.63 ± 0.54 mg/g的高总多酚含量，这归因于超声波诱导的细胞破坏和共晶溶剂与多酚羟基之间的增强氢键作用。SEM和FT-IR分析提供了结构和分子水平的直接证据

作者贡献声明

马飞燕：撰写——初稿，可视化，方法学。马双：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，形式分析。刘军：撰写——初稿，软件应用。冯晓宇：监督。赵龙山：资源获取，调查，资金申请。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了辽宁省自然科学基金（2024-MS-088）、沈阳药科大学优青计划（YQ202206）和沈阳药科大学中年骨干人才培养计划（ZQN2016011）的支持。