《Food Research International》：Bioactive molecules from
Agave salmiana bagasse: Study of their antioxidant, prebiotic potential, and cytotoxicity
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本研究以龙舌兰（Agave salmiana）废渣为原料，通过乙醇-水溶液处理降低其生物活性成分含量，并评估处理前后对抗氧化活性（DPPH、ABTS、FRAP）、益生菌（双歧杆菌、乳杆菌、肠球菌）的预发酵潜力及细胞毒性的影响。结果表明，处理后样品的总多酚和皂苷含量显著降低，但黄酮类物质变化不大；抗氧化活性有所下降，预发酵能力提升，细胞毒性降低。该处理可减少不良味道并提高安全性，为开发功能性预发酵食品提供依据。
伊莎贝尔·马尔克斯-兰赫尔（Isabel Márquez-Rangel）、马里奥·克鲁兹（Mario Cruz）、赫克托·A·鲁伊斯（Héctor A. Ruiz）、罗莎·M·罗德里格斯-哈索（Rosa M. Rodríguez-Jasso）、阿拉塞莉·洛雷多-特雷维尼奥（Araceli Loredo-Trevi?o）、吉列尔莫·卡斯蒂略-奥尔韦拉（Guillermo Castillo-Olvera）和鲁思·贝尔马雷斯（Ruth Belmares）
墨西哥科阿韦拉自治大学（Universidad Autónoma de Coahuila）化学学院食品研究系，邮编25280，萨尔蒂约（Saltillo），科阿韦拉州（Coahuila）
摘要
农业工业废弃物中含有的生物活性化合物已成为解决当前健康问题的一个有吸引力的替代方案。然而，高浓度的生物活性化合物可能会影响肠道微生物群的生长，并导致不良的味道。因此，本研究的目的是评估减少
Agave salmiana废弃物中生物活性化合物含量对抗氧化活性（DPPH、ABTS和FRAP）、利用益生菌菌株（
Bifidobacterium lactis、
Lacticaseibacillus paracasei和
Enterococcus faecium）的益生元潜力以及细胞毒性的影响。
Agave salmiana废弃物用乙醇：水（70:30，体积比）溶液处理以降低生物活性化合物的含量，然后通过超声波辅助提取法从处理过的和未处理过的样品中获取甲醇提取物。处理过的样品中的总多酚和皂苷含量显著减少，而黄酮类化合物的含量基本保持不变。同时，DPPH和FRAP测定的抗氧化活性有所下降，而ABTS值在两种处理方式之间没有显著差异。抗氧化能力主要与酚酸、黄酮类化合物和皂苷的存在有关。
在益生元效应方面，生物活性化合物含量降低的样品显示出益生菌菌株生长的总体增加，其细胞计数高于未处理过的样品，后者的益生元潜力较低。最后，细胞毒性测试表明，生物活性化合物的减少降低了潜在的细胞毒性，这体现在更高的IC50值上。这些结果表明，生物活性化合物含量降低的
A. salmiana废弃物可能成为一种更安全的成分，具有开发具有益生元特性的功能性食品的潜力。
引言
生物活性化合物是存在于植物和食品中的化学复杂物质，对维持良好的健康状况至关重要。这类化合物包括酚酸、黄酮类化合物、皂苷、类胡萝卜素、维生素等（Carrera-Quintanar等人，2018年；Kussmann等人，2023年；Liu等人，2023年）。研究表明，生物活性化合物具有抗氧化、抗炎和抗增殖作用，并可用于开发功能性食品和营养保健品（Siddiqui等人，2024年）。多项研究指出，具有抗氧化潜力的化合物有助于延缓心血管疾病、癌症、代谢紊乱和脑功能障碍等退行性疾病的发病，其中细胞的氧化应激在这些疾病的预防中起着关键作用（Kang & Kim，2023年；Vilas-Boas等人，2021年）。
目前，由于营养不良、饮食中缺乏适当营养素以及摄入过量热量等因素，退行性疾病的发病率有所增加（Kussmann等人，2023年）。农业工业废弃物中的生物活性化合物已成为解决当前健康问题的一个替代方案，被认为是食品工业中一种经济可行且可持续的策略，可用于开发安全的人类可食用生物活性功能性成分（Jaouhari等人，2023年；Nirmal等人，2023年；Vilas-Boas等人，2021年）。
生物活性化合物与肠道微生物群之间的关系备受关注，因为它们被认为是与多种疾病相关的关键因素。能够到达人体肠道的生物活性化合物会被各种益生菌微生物选择性发酵，从而发挥益生元作用，通过改变肠道微生物群的丰度来促进丁酸盐的产生，有助于调节生物功能和肠道健康（Chen等人，2022年；Mitropoulou等人，2023年）。生物活性化合物还通过刺激乳酸菌（LAB）群如Bifidobacterium和Lactobacillus的生长，在细菌生长中发挥重要作用，改善肠道健康并有助于疾病预防（Guan等人，2024年）。此外，Enterococcus属于第三大乳酸菌属，在人体肠道和多种食品中广泛存在，但关于其对生物活性化合物的作用的研究较少（Fugaban等人，2021年；Tilwani等人，2022年）。
然而，高浓度的生物活性化合物可能导致肠道菌群失衡，影响肠道微生物群的多样性。例如，多酚在高剂量下可能具有抗营养作用，限制维生素和矿物质的生物利用度，某些化合物还会产生苦味和收敛味；不过，在适当剂量下，它们可以带来健康益处（Andersen-Civil等人，2021年；Guan等人，2024年；Sharma等人，2023年）。
在这方面，龙舌兰是一种富含生物活性化合物的植物。近年来，墨西哥的龙舌兰产量已超过1,913,025吨，产生了大量对人类消费价值较低的废弃物，占其总产量的50%以上（Casta?eda-Ovando等人，2023年；Santiago-Martínez等人，2023年）。龙舌兰的主要废弃物是甘蔗渣，但其化学成分尚未得到详细研究，其中生物活性化合物的含量仍是一个研究不足的领域（álvarez-Chávez等人，2025年）。尽管如此，这些化合物可能有助于调节肠道微生物群，产生类似益生元的效果（Quiroz-Guzmán等人，2023年）。另一方面，有研究表明某些龙舌兰品种（如Agave lechuguilla）可能对健康产生负面影响（Sharma等人，2023年）。龙舌兰中含有的主要化合物包括没食子酸、槲皮素、山柰酚、香豆酸、β-谷甾醇-葡萄糖苷和甾体皂苷等。这些化合物主要从叶片和汁液中提取，少量来自植物中心部分。已报道的生物活性包括抗氧化、抗菌、抗炎、抗糖尿病、抗癌、免疫调节和细胞毒性等作用，这支持了它们作为功能性成分的潜力（Bermúdez-Bazán等人，2021年）。然而，尽管关于A. tequilana、A. sisalana、A. angustifolia等品种的证据越来越多，但对于研究较少的A. salmiana甘蔗渣的生物活性潜力仍知之甚少。因此，评估其生物活性化合物以确保其安全性至关重要。
本研究旨在评估Agave salmiana甘蔗渣中的生物活性化合物含量及其抗氧化活性，研究减少这些化合物的效果，以及这两种处理方式对益生菌微生物的益生元潜力及其溶血细胞毒性。
原材料
原材料
2023年冬季，在墨西哥科阿韦拉州“Las Mangas”地区（北纬27°9.701,100°，西经100°9.109,400°），从超过8年的龙舌兰植株上采集废弃物。样品用饮用水清洗后，在121°C下灭菌15分钟，然后在45°C下使用食品干燥机（Excalibur，墨西哥）干燥12小时。干燥后的样品用电动研磨机（HC-700，墨西哥）研磨成粉末，并进行筛分。
生物活性化合物含量
AP的提取率为39.65±0.31%，ATP的提取率为20.93±0.10%，这表明70%乙醇处理可以有效降低生物活性化合物的含量，因为该溶剂具有极性且分子具有化学亲和力（Santos-Zea等人，2021年）。Bermúdez-Bazán等人（2024年）报告称，使用不同溶剂对A. angustifolia叶片进行浸提时，提取率在9.83%到36.47%之间。最佳提取效果是通过混合乙醇和丙酮获得的。
结论
生物活性化合物含量的减少主要导致多酚和皂苷含量下降，从而降低了抗氧化活性（通过DPPH和FRAP测定）。然而，龙舌兰中的生物活性化合物提高了Bifidobacterium lactis、Lacticaseibacillus paracasei和Enterococcus faecium的益生元潜力，同时降低了溶血毒性。尽管数据表明某些来自龙舌兰的特定化合物可能...
作者贡献声明
伊莎贝尔·马尔克斯-兰赫尔（Isabel Márquez-Rangel）：撰写原文、方法论设计、实验研究、数据分析、概念构建。
马里奥·克鲁兹（Mario Cruz）：撰写、审稿与编辑、项目监督、资源协调、资金申请。
赫克托·A·鲁伊斯（Héctor A. Ruiz）：撰写、审稿与编辑。
罗莎·M·罗德里格斯-哈索（Rosa M. Rodríguez-Jasso）：撰写、审稿与编辑。
阿拉塞莉·洛雷多-特雷维尼奥（Araceli Loredo-Trevi?o）：撰写、审稿与编辑。
吉列尔莫·卡斯蒂略-奥尔韦拉（Guillermo Castillo-Olvera）：方法论设计、实验研究、数据分析。
鲁思·贝尔马雷斯（Ruth Belmares）：撰写、审稿与编辑、项目监督。
资助
本研究由墨西哥科学、人文、技术与创新部（SECIHTI）通过研究生奖学金（CVU:1007539）提供资助。此外，该研究还得到了BioInnovation C&B, S.A. de C.V.在UAdeC-FFN-2023-DT-BioInn研究协议框架内的战略资助。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本文工作的个人关系。
致谢
作者感谢科阿韦拉自治大学（Universidad Autónoma de Coahuila）和Juan Alberto Ascasio-Valdés博士为研究提供的支持。
