来自利比亚Al Zawia地区的Opuntia ficus-indica刺枝的植物化学成分分析及其抗餐后高血糖潜力

《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》：Phytochemical profiling and anti-postprandial hyperglycemia potential of Opuntia ficus-indica thorn cladodes from Al Zawia- Libya.

本研究对利比亚成熟仙人掌多肉茎进行植物化学成分分析和抗α-淀粉酶活性评估。通过溶剂提取和LC-MS/MS分析，发现提取物富含多酚（109.43 mg GAE/g）和黄酮（75.7 mg CAT/g），其中山奈酚、3,4-二羟基咖啡酰喹啉酸和 salvianolic acid含量突出。体外实验显示该提取物α-淀粉酶抑制活性优于阿卡波糖（0.056 mg/mL达50%抑制）。分子对接证实这些成分可能通过抑制α-淀粉酶活性发挥降血糖作用，验证了传统草药用于餐后高血糖管理的有效性。

　　

阿卜杜拉·A·穆罕默德（Abdalla A. Mohamed）、伊内斯·杜伊布（Ines Dhouib）、哈立德·阿布拉斯（Khaled Aburass）、拉扎尔·祖尔吉（Lazhar Zourgui）和巴塞姆·凯马赫姆（Bassem Khemakhem）

斯法克斯大学（University of Sfax）理学院植物生物技术实验室，邮政信箱1171，斯法克斯3038，突尼斯

摘要

本研究调查了来自利比亚的Opuntia ficus-indica（仙人掌）刺状茎段的植物化学成分及其治疗潜力。研究重点在于鉴定乙醇提取物中的关键生物活性化合物，并评估其对餐后高血糖的影响。Opuntia ficus-indica茎段的乙醇提取物通过溶剂萃取获得，其植物化学谱型通过LC-MS/MS分析确定。该提取物含有2.55%的总酚类（109.43 mg GAE/g）和黄酮类（75.7 mg CAT/g），表明其中含有高浓度的生物活性化合物。LC-MS/MS分析证实了多种酚酸和黄酮的存在，其中超氧化物歧化酶（hyperoside）的浓度最高（10.56 ppm）。此外，该提取物对α-淀粉酶的抑制作用强于阿卡波糖（acarbose），在0.056 mg/mL的浓度下可达到50%的抑制效果。计算机模拟分子对接显示，3,4-二-O-咖啡酰奎宁酸（3,4-di-O-caffeoylquinic acid）、纳林（naringin）和救必素酸（salvialonic acid）等化合物对α-淀粉酶具有较高的结合亲和力，表明它们具有作为强效抑制剂的潜力。这些发现突显了Opuntia ficus-indica茎段的显著生物活性，其强效的α-淀粉酶抑制作用支持了其在传统上用于控制餐后高血糖和2型糖尿病的应用。分子对接进一步表明，这种活性可能主要归因于3,4-二-O-咖啡酰奎宁酸、纳林和救必素酸等关键化合物。

引言

糖尿病（DM）是一种以持续升高的血糖水平为特征的代谢性疾病（美国糖尿病协会，2020年）。根据国际糖尿病联合会的估计，目前约有5.89亿20至79岁的成年人患有糖尿病。到2050年，预计每八个成年人中就有一个（约8.53亿人）会受到影响，增幅达46%（IDF 2025年）。此外，糖尿病每年全球导致近五百万人死亡（Saddique等人，2022年；Kumar等人，2019年）。糖尿病主要分为两种类型：1型糖尿病依赖胰岛素，2型糖尿病不依赖胰岛素（世界卫生组织，2016年）。2型糖尿病占所有糖尿病病例的90%（Zheng等人，2018年）。2型糖尿病的增加很大程度上归因于现代生活方式因素，包括高热量、富含脂肪和碳水化合物的饮食、久坐行为以及技术进步的影响（Hu FB，2011年）。管理2型糖尿病的一种方法是控制餐后高血糖，这可以通过抑制碳水化合物消化酶来实现。特别是淀粉酶，它能够分解淀粉、糖原和其他寡糖中的α-1,4-糖苷键，因此在降低餐后血糖水平方面起着关键作用（Krentz和Bailey，2005年）。因此，迫切需要新型抗糖尿病药物，这对生物学家和化学家来说是一个重大挑战，他们需要筛选和/或设计具有强效治疗作用的新型分子（DeFronzo等人，2015年）。目前，阿卡波糖在临床中用作α-淀粉酶抑制剂来控制餐后高血糖。然而，这种降糖药物存在副作用（Kumar等人，2019年）。功能性食品和营养补充剂在预防慢性疾病（包括心血管疾病、糖尿病、癌症和肥胖症）方面具有广阔的前景。这些生物活性成分可能在未来的预防性医疗策略中发挥重要作用。最重要的生物活性化合物包括多酚类，如黄酮类和酚酸。植物来源的多酚类和黄酮类是天然的抗糖尿病化合物，因为它们能够与蛋白质相互作用并结合（Rabi等人，2020年）。几个世纪以来，许多植物药物被用于帮助调节血糖水平（Leem等人，2016年）。Opuntia ficus-indica就是一种传统上被使用的植物。具体来说，其茎段被作为蔬菜食用，并被认为是一种有益健康的食品，因为它们含有多种潜在的生物活性营养成分（Msaddak等人，2017年）。然而，这种植物广泛分布于干旱和半干旱地区，包括非洲、中美洲、地中海地区和南非。此外，其显著的经济价值、快速的生长速度、低水分需求以及在贫瘠土壤中生长的能力使其成为全球广泛种植的作物（Rabi等人，2020年），包括利比亚。

本研究首先使用光谱法（总酚类、黄酮类和单宁含量）和色谱分析（LC-MS和GC-MS）评估了成熟Opuntia ficus-indica刺状茎段提取物的植物化学谱型。其次，通过体外和计算机模拟研究评估了该提取物的抗餐后高血糖活性。

部分摘录

植物采集

2023年3月，在利比亚的Al-Zawia（“北纬32°46'12.1"，东经12°44'52.2"）采集了Opuntia ficus-indica的幼嫩和成熟茎段（图1）。手动剪下茎段的刺，用蒸馏水清洗后切成小块。然后将切碎的茎段放入50°C的烤箱中干燥两到三天，之后用电动研磨机（ARSHIA，Flugel公司，德国）磨成粉末。

乙醇提取物的制备

作为一种基于生物的绿色...

提取物的产量及总酚类、黄酮类和单宁含量的测定

使用乙醇作为提取溶剂，对在利比亚采集的Opuntia ficus-indica刺状茎段进行了植物化学分析。提取物的产量以及TPC、TFC和单宁的浓度总结在表1中。

干燥植物材料的提取产率为2.55 ± 0.20%。乙醇提取物的总酚类含量为109.43 ± 0.75 mg GAE/g，表明其中含有大量的多酚类化合物。

结论

来自利比亚的Opuntia ficus-indica刺状茎段的乙醇提取物具有丰富的植物化学谱型，尤其是富含酚酸和黄酮类。该提取物表现出强效的α-淀粉酶抑制作用，表明其具有控制餐后高血糖的潜力。分子对接进一步表明，观察到的活性可能主要归因于纳林、3,4-二-O-咖啡酰奎宁酸和救必素酸等关键化合物。这些发现验证了

作者贡献声明

阿卜杜拉·A·穆罕默德（Abdalla A. Mohamed）：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、研究、数据分析、概念化。巴塞姆·凯马赫姆（Bassem Khemakhem）：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、研究、数据分析、概念化。拉扎尔·祖尔吉（Lazhar Zourgui）：撰写——审稿与编辑、监督、资源提供。哈立德·阿布拉斯（Khaled Aburass）：撰写——初稿、方法学、研究。...

未引用的参考文献

Lataiefa等人，2020年；Msaddak等人，2017年；Ononamadu和Seidel，2024年；Seeliger和deGroot，2010年；世界卫生组织，2016年。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

数据可用性

数据可应要求提供。

资助

本研究未收到任何资金、拨款或其他支持。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢“突尼斯高等教育和科学研究部”对这项研究的支持。