《Innovative Food Science & Emerging Technologies》:Improved extraction of phenolic compounds from fruits, leaves, and stems of
Ugni candollei B. and
Ugni molinae T. using pressurized aqueous glycerol
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本研究比较了压液萃取法(PLE)与传统浸提法在提取智利红/白 Murta果实、叶和茎多酚中的效率,发现PLE显著提高多酚提取率(如叶中奎宁酸提取率提高71%),且红Murta叶提取物抗氧化活性分别比茎和果实高90%和65%。通过超高效液相色谱-电雾质谱联用技术鉴定出37种多酚,揭示器官特异性分布规律:果实富含花青素和黄酮醇苷,叶以鞣酸和槲皮素为主,茎首次发现原花青素及二氢黄酮类成分。该成果为利用Murta非食用部位开发功能性食品提供了理论依据。
Natalia Fuentes-Jorquera|Marisol Villalva|Jara Pérez-Jiménez|María Salomé Mariotti-Celis|Roberto I. Canales|José Ricardo Pérez-Correa
智利天主教大学工程学院化学与生物过程系,Vicu?a Mackenna 4860,圣地亚哥 7820436,智利
摘要
本研究探讨了两种智利桃金娘属植物(Ugni molinae Turcz(红桃金娘)和Ugni candollei Barm(白桃金娘)的果实、叶片和茎中的多酚组成及其抗氧化潜力。虽然此前已有关于果实的研究,但关于叶片尤其是茎中的植物化学成分的信息却十分有限,这构成了一个重要的知识空白。为填补这一空白,本研究采用加压液体萃取(PLE)方法(使用水-甘油混合物)提取多酚,并将其与传统的丙酮浸提方法进行了比较。光谱分析结果显示,通过PLE方法从叶片中提取的多酚含量最高(EPP;高达131 mg GAE/g提取物),其次是茎和果实。通过DPPH和ORAC实验评估的抗氧化能力与多酚含量呈强相关性(Spearman系数分别为0.870和0.818),其中红桃金娘叶片提取物的抗氧化活性比茎和果实高出90%和65%。UHPLC-ESI-MS-QTOF技术鉴定出37种具有特定组织分布的酚类化合物:果实中含有黄酮醇和花青素,叶片中含有没食子单宁和鞣花单宁(corilagin),茎中含有儿茶素和二氢黄酮醇。值得注意的是,此前未被充分研究的桃金娘茎也被证实是独特多酚的宝贵来源,这些多酚补充了果实和叶片中的多酚成分。PLE方法显著提高了从叶片和茎中提取某些生物活性化合物的效率(例如,奎宁酸提取效率提高了71%,没食子酸提高了33%,儿茶素提高了13%),而传统浸提方法则更适用于某些果实化合物的提取(例如,槲皮素-3-O-葡萄糖苷提取效率提高了37%)。这些发现扩展了人们对桃金娘属植物的植物化学认识,并支持将未充分利用的植物部位作为食品和营养保健品功能性成分的利用。
引言
多酚是含有芳香环和羟基的次生植物代谢物。由于食草动物的影响以及保护繁殖过程的需要,这些化合物会在植物材料的外层和种子表面积累(Guo等人,2024年)。从人类健康角度来看,多酚具有重要意义,因为它们能够通过多种机制降低患心血管疾病或2型糖尿病等慢性疾病的风险,例如通过刺激内源性抗氧化酶或改善肠道微生物群(Di Lorenzo等人,2021年)。多酚被分为黄酮类(包括黄酮醇等子类别)和非黄酮类(如酚酸、芪类、木脂素等)。
人们越来越关注可持续技术以获取功能性食品成分,而多酚因其健康益处而备受关注。其中,加压液体萃取(PLE)作为一种环保、可持续且高效的方法脱颖而出。PLE在高温(323–473 K)和高压(10–15 MPa)条件下进行,通过降低粘度和表面张力来增强溶剂的扩散性和多酚的溶解度,从而提高传质效率和提取产量。PLE的优势——更高的效率、选择性和更低的溶剂使用量——符合循环经济的原则,有助于实现食品废弃物的资源化利用。该技术已成功应用于从黑莓和Morus nigra L.叶片中提取花青素,从Lycium barbarum L中提取黄酮醇和酚酸,以及从黑莓(Rubus spp.)和蓝莓(Vaccinium myrtillus L)的渣滓中提取多种酚类化合物(Fraguela-Meissimilly等人,2023年;Li等人,2022年;Vi?njevec等人,2024年)。
桃金娘属植物Ugni molinae Turcz和Ugni candollei Barm原产于安第斯山脉沿海地区的森林边缘。它们的果实可食用且香气宜人,因此常以新鲜形式或加工制品的形式食用。长期以来,桃金娘的果实和叶片在民族植物医学中因其多种功效而受到重视。近几十年的研究表明,桃金娘提取物具有抑制多种消化酶的作用(Escobar-Beiza等人,2023年;Rubilar等人,2011年)。由于其抗氧化特性,桃金娘叶片提取物也被用于化妆品中,有助于延缓皮肤老化。这些特性凸显了桃金娘果实和叶片在食品、健康和个人护理领域的潜力。
桃金娘的生物活性源于其丰富的酚类化合物和抗氧化能力(Castro等人,2021年;Pirce等人,2021年)。多项研究显示,不同生态型的桃金娘果实和叶片中富含酚酸、花青素和黄酮苷(主要是黄酮醇)。在桃金娘果实中检测到的主要多酚包括没食子单宁、槲皮素、氰苷和peonidin的葡萄糖苷,以及没食子酸、儿茶素、芸香苷和山柰酚。桃金娘叶片中还含有大量没食子酸、儿茶素、p-香豆酸、芸香苷和鞣花酸(Junqueira-Gon?alves等人,2015年;Pe?a-Cerda等人,2017年;Vega-Galvez等人,2020年)。这些研究采用传统的固液萃取技术(如有机溶剂浸提)获得桃金娘提取物,仅有少数研究使用PLE方法从白桃金娘(Ugni candollei)果实中提取多酚(Fuentes-Jorquera等人,2024年)。此外,已有研究分析了白桃金娘和红桃金娘果实提取物的多酚组成(Ah-Hen等人,2018年;Avello等人,2016年),但目前科学文献中尚缺乏对这两种桃金娘品种不同解剖结构中多酚成分的全面比较分析。
值得注意的是,目前尚未有关于白桃金娘(Ugni molinae B.)茎中多酚组成的报道,这凸显了对该物种完整植物化学成分研究的必要性。
本研究假设使用水-甘油混合物的PLE方法在从两种智利桃金娘品种(Ugni molinae T.和Ugni candollei B.)的果实、叶片和茎中提取多酚方面比传统的丙酮提取方法更有效。研究的主要目标是:(i) 比较PLE方法和传统提取方法在多酚提取量方面的效率;(ii) 评估不同植物部位提取物中的多酚含量与抗氧化能力之间的相关性;(iii) 确定这两种桃金娘品种的果实、叶片和茎中的主要多酚成分。
部分内容
化学品和试剂
本研究使用的化学品均购自德国Merck公司:分析级丙酮(C3H6O)、甘油(C3H8O3)、甲醇(CH4O)、磷酸二钾(K2HPO4)、磷酸一钾(KH2PO4)和Folin-Ciocalteu酚试剂。其他试剂购自美国Sigma-Aldrich公司:分析级碳酸钠(Na2CO3)、2,2-二苯基-1-吡啶基肼(DPPH)试剂、(±)-6-羟基-2,5,7,8-四甲基铬烷-2-羧酸(Trolox)试剂。果实、叶片和茎中可提取多酚含量的比较分析
提取物的EPP分析显示,Ugni molinae T.(红桃金娘)和Ugni candollei B.(白桃金娘)不同解剖结构中的酚类化合物分布存在显著差异(图1)。在两种品种中,叶片中的多酚积累量始终高于果实和茎,分别高出77%和67%。红桃金娘叶片提取物的EPP值最高(使用甘油-PLE方法时为130 mg GAE/g提取物)。这种差异表明...结论
本研究揭示了Ugni molinae T.和Ugni candollei B.不同解剖结构中多酚的差异分布和提取效率。使用水-甘油进行PLE提取时,红桃金娘叶片的多酚浓度最高,且两种品种中可提取的多酚含量均呈现一致的规律(叶片 > 茎 > 果实)。PLE方法显著优于传统浸提方法,提高了生物活性物质的回收率。
作者贡献声明
Natalia Fuentes-Jorquera:撰写初稿、数据可视化、方法设计、实验实施。Marisol Villalva:撰写、审稿与编辑、数据验证、方法设计、数据管理。Jara Pérez-Jiménez:撰写、审稿与编辑、数据验证、方法设计、概念构建。María Salomé Mariotti-Celis:撰写、审稿与编辑、数据验证、方法设计、数据管理。Roberto I. Canales:撰写、审稿与编辑、项目资助。利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。致谢
ANID通过Fondecyt Regular(编号#1230115)和Fondequip(编号EQM170172)的资助支持了本研究。