《Journal of Food Measurement and Characterization》：Antibacterial activity, phytochemical profiling, and toxicity evaluation of green extracts from Garcinia Mangostana pericarp for food antibacterial applications
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为解决食品防腐剂安全与环保问题，研究人员探索了山竹果皮(Garcinia mangostana pericarp, GMP)这一农业废弃物的利用潜力。他们系统评价了不同溶剂（水/乙醇）和提取方法（浸提-过滤/浸提-离心-过滤）所得GMP提取物的抗细菌活性（对13种菌株）、植物化学成分（酚类、黄酮、GC/MS鉴定33种潜在化合物）以及毒性（对卤虫）。结果显示，乙醇浸提-过滤所得提取物(GMPEF)抗细菌活性最佳（MIC为0.70–2.81 mg/mL），所有提取物对卤虫均无毒性（LC50> 1 mg/mL）。主成分分析(PCA)揭示了特定植物化学物质与抗细菌性能间的关联。研究表明，GMP提取物作为来源于水果副产物的可持续、低成本抗细菌剂具有潜力，为开发天然食品防腐剂提供了科学依据。
在追求健康与可持续生活的今天，食品安全与防腐问题日益受到关注。一方面，合成防腐剂的安全争议不休；另一方面，大量食物在生产加工后，其“边角料”如果皮、果核等往往被丢弃，不仅造成资源浪费，还带来环境压力。其中，被誉为“水果皇后”的山竹，其美味果肉后的深紫色果皮占据果实重量的60%，全球每年产生约1700万吨，通常被当作废物处理。然而，传统医学提示山竹果皮具有药用价值，其富含多种生物活性化合物，能否将这些废弃果皮变废为宝，从中发掘出高效、安全且绿色的天然食品防腐剂呢？这正是发表在《Journal of Food Measurement and Characterization》上的一项研究所探索的核心问题。
为了系统评估山竹果皮(Garcinia mangostana Pericarp, GMP)提取物的潜力，该研究设计了一套完整的方案。研究人员首先从马来西亚的Desaru Fruit Farm采购山竹果实，经清洗、冻干、研磨成粉末后，作为研究材料。研究采用了两种绿色溶剂（水和乙醇）与两种提取工艺（浸提-过滤，浸提-离心-过滤）的组合，共制备了六种提取物：乙醇浸提-过滤提取物(GMPEF)、水浸提-过滤提取物(GMPWF)，以及它们分别经离心后得到的上清液(GMPECA, GMPWCA)和沉淀部分(GMPECB, GMPWCB)。随后，研究围绕三个核心维度展开：一是抗细菌活性评估，使用纸片扩散试验(Disc Diffusion Test, DDT)初步筛选，并通过微稀释法测定最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MBC)；二是植物化学成分分析，测定了总酚含量(TPC)、总黄酮含量(TFC)，并利用衍生化后的气相色谱-质谱联用(GC/MS)技术进行化合物鉴定；三是初步安全性评估，采用卤虫(Artemia salina)致死率实验测定半数致死浓度(LC50)。最后，运用主成分分析(PCA)这一统计工具，将复杂的抗细菌、化学与毒性数据关联起来，以期找出影响提取物性能的关键因子。
抗细菌活性评估
研究测试了六种GMP提取物对13种食品相关细菌（包括革兰氏阳性菌、革兰氏阴性食源性致病菌及食品污染相关菌）的抑制能力。结果表明，GMPEF展现出最广泛的抑菌谱和最强的活性，对除肺炎克雷伯菌(K. pneumoniae)和宋内志贺菌(S. sonnei)外的11种菌株均表现出强烈抑制作用（抑菌圈直径≥10 mm），其MIC值最低，范围为0.70至2.81 mg/mL。相比之下，水提物的整体活性较弱，但经过离心步骤后获得的下层沉淀部分(GMPWCB)显示出优于其他水提物的抗菌效果。总体而言，革兰氏阳性菌对GMP提取物比革兰氏阴性菌更敏感，这与它们细胞壁结构差异有关。
提取物得率、总酚与总黄酮含量
在提取效率方面，乙醇作为溶剂显著优于水，GMPEF的得率最高（0.129 g/100 g干重）。总酚含量(TPC)与抗细菌活性表现出相关性，活性最强的GMPEF也拥有最高的TPC值（238.44 mg GAE/g干重）。然而，总黄酮含量(TFC)最高的提取物(GMPECA)并非抗细菌活性最强的，表明可能还有其他酚类物质在起主要作用。对于水提物，离心有助于去除干扰物质，使得GMPWCB比GMPWF测得更高的TPC，这与它更强的抗细菌表现相符。
化学成分分析
利用GC/MS技术，研究人员从六种提取物中推测性地鉴定出33种与NIST 14数据库匹配度≥90%的化合物。这些化合物可分为糖类/糖醇、脂肪酸、酚类化合物、甾醇、萜烯等。其中，一些已知具有生物活性的物质被检测到，例如：在GMPEF和GMPECA中发现的α-可巴烯(α-Copaene)，以及在各提取物中广泛存在的豆甾醇(Stigmasterol)，均被文献报道具有抗细菌作用。此外，在活性较强的GMPEF中检测到的L-鼠李糖(L-Rhamnose)，是许多黄酮苷的组成部分，可能协同增强其活性。而水提物中检测到的儿茶素(Catechin) 和3,4-二羟基扁桃酸(3,4-Dihydroxymandelic acid) 等酚类物质，可能也是其发挥作用的成分。这些化学成分为解释不同提取物的抗细菌活性差异提供了物质基础。
毒性评估
安全性是食品应用的前提。所有六种GMP提取物对卤虫均显示为无毒（LC50> 1 mg/mL）。其中，水提物，特别是GMPWCB，表现出更高的LC50值（6.40 mg/mL），意味着其具有更宽的安全边际。而抗细菌活性最强的GMPEF，其LC50值相对最低（2.75 mg/mL），提示活性与潜在细胞毒性之间可能存在一定关联，但仍远高于有毒阈值。卤虫实验作为一种快速、低成本的初步毒性筛选模型，其结果支持了GMP提取物具有较好的生物相容性，但未来仍需在哺乳动物系统和真实食品基质中进行更深入的验证。
抗细菌活性、植物化学成分与毒性的相关性分析
研究通过主成分分析(PCA)将抗细菌指标（如对特定菌的MIC、MBC）、植物化学成分（鉴定出的33种化合物）和毒性(LC50)数据进行整合分析。分析揭示了特定植物化学物质与抗细菌性能之间的潜在联系。例如，具有较强抗细菌活性的GMPEF和GMPECA提取物，其数据点与较高的总酚、总黄酮含量以及豆甾醇、α-可巴烯等化合物呈正相关，但同时与较低的LC50值（即相对较高的毒性）呈负相关。这直观地展示了高效抗细菌活性往往与特定的化学成分谱相关，但同时也可能伴随着更高的细胞毒性风险。相反，安全性更高的水提物（如GMPWCB）则与不同的化合物组合相关联。
综上所述，这项研究系统评估了采用绿色提取方法从山竹果皮中获得的提取物作为食品抗细菌剂的潜力。研究得出结论：乙醇浸提-过滤法获得的GMPEF提取物具有最突出的广谱抗细菌活性，适用于对抗多种食品腐败和致病菌，尤其在对高效抗菌有需求且能妥善处理溶剂残留的场景中具有应用前景。然而，其相对较高的细胞毒性提示需要平衡效能与安全。另一方面，水浸提-离心-过滤法得到的GMPWCB提取物虽然抗菌活性稍弱，但展现出更高的安全性，为优先考虑保守安全性的应用（如某些直接接触的食品防腐）提供了一个有价值的替代选择。GC/MS分析鉴定出的多种生物活性化合物（如酚类、甾醇、萜烯）为这些提取物的抗菌功效提供了可能的化学解释，而PCA分析则从统计学角度揭示了化学成分与生物活性之间的复杂关系。这项研究的创新之处在于结合了扩展的微生物测试面板、绿色提取与衍生化GC/MS分析以及初步的毒性筛选，为将水果加工副产品转化为可持续、低成本的天然食品防腐剂提供了全面的数据支持和科学依据。当然，作者在讨论中也明确指出，要将这些发现推向实际应用，还需要在哺乳动物模型和真实的食品体系中进一步验证其安全性与有效性。
