《Food and Bioproducts Processing》：Recovery of high-value compounds from rose root biomass: solvent influence on extraction efficiency, bioactivity, and safety
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超声波辅助提取溶剂对玫瑰根中三萜类、多酚及β-sitosterol的提取效率影响显著，甲醇-水（3:1）溶剂提取物三萜含量最高，乙腈-水（1:1）溶剂抗氧化和α-葡萄糖苷酶抑制活性最强，所有提取物生物安全性良好，为玫瑰根废弃物资源化利用提供新途径。
阿格涅什卡·卢贝克-阮（Agnieszka ?ubek-Nguyen）|安娜·博古谢夫斯卡-楚巴拉（Anna Boguszewska-Czubara）|娜塔莉亚·诺瓦茨卡-耶哈尔克（Natalia Nowacka-Jechalke）|尤斯蒂娜·沃伊奇克（Justyna Wójcik）|玛尔塔·奥莱赫（Marta Olech）
卢布林医科大学药用植物学系，波兰卢布林Chod?ki街1号，20-093
摘要
玫瑰根生物量含有多种生物活性化合物，包括代谢物，这些化合物在制药、天然化妆品和功能性食品的开发中具有潜在应用价值。本研究旨在探讨溶剂选择对超声辅助提取（UAE）玫瑰根植物化学成分效率的影响，以及所得提取物的生物活性和体内毒性。使用廉价、符合药用标准的环保溶剂（甲醇、丙酮和水）制备了16种提取物，并通过液相色谱-质谱联用技术（LC-APCI-MS/MS和LC-ESI-MS/MS）对其化学成分进行了分析。通过氧自由基吸收能力（ORAC）测定评估了样品的抗氧化特性，并通过体外实验评估了其对脂肪酶和α-葡萄糖苷酶的抑制作用。体内毒性测试采用了斑马鱼胚胎模型。
采用简单的超声辅助提取方法成功提取了大量高生物活性的三萜类化合物（如tormentic酸、euscaphic酸、maslinic酸、betulinic酸、ursolic酸）、多酚和β-谷甾醇。甲醇-水（3:1，v/v）提取物中的三萜含量最高，尤其是euscaphic酸（19875 μg/g DW）和tormentic酸（5291.67 μg/g DW）。儿茶素是玫瑰根中最主要的多酚成分（含量高达30877.19 μg/g DW）。丙酮-水（1:1，v/v）提取物表现出最强的抗氧化和α-葡萄糖苷酶抑制活性。所有提取物均具有良好的安全性。
这些发现为玫瑰根生物活性代谢物的可持续大规模回收提供了依据，表明该生物质有望被有效转化为高价值成分或产品。
引言
当前食品和农业废弃物利用的趋势表明应采用循环经济模式，即在将废弃物转化为低价值产品（如生物燃料或能源）之前先回收高价值化合物（Ahmad等人，2024年）。在制药领域，这一方法可走两条路径：一是可持续提取高价值植物成分（如多酚、精油、类胡萝卜素和维生素）；二是通过化学转化或生物转化将废弃物转化为活性药物成分的起始原料和中间体（Espro等人，2021年）。玫瑰种植废弃物可用于这两种用途。对于用于生产果实或花瓣的可食用玫瑰（如Rosa rugosa Thunb.），在更新种植时会产生大量玫瑰根（约2.25–3吨/公顷或更多）。这些玫瑰根常被丢弃，因为人们认为它们没有价值，但实际上它们是回收具有多种生物活性的生物活性代谢物的理想原料（Jung等人，2005年；?ubek-Nguyen等人，2022年；Olech等人，2015年）。由于这些成分的存在，玫瑰根长期以来在亚洲传统医学中被用于治疗多种疾病，包括胃痛、腹泻、月经不调、糖尿病和慢性炎症（Choi等人，2022年；Fan等人，2020年；Wang，2024年）。目前已确认，五环三萜类化合物和多酚是这些生物活性的主要贡献者。五环三萜类化合物是一类在自然界中普遍存在的代谢物，存在于各种植物、真菌、海洋无脊椎动物及其他生物体内，通常以游离酸、酯或苷（皂苷）的形式存在（Hodon等人，2019年）。它们具有广泛的药理活性，包括免疫调节、抗炎、保肝、神经保护、抗菌、抗病毒和抗癌作用，还有助于心血管健康和胆固醇调节（J. C. Furtado等人，2017年；Li等人，2023年）。Thao等人在上述可食用玫瑰品种的根中发现了13种三萜皂苷，并证明这些化合物可作为蔗糖酶抑制剂，可能对糖尿病治疗有益（Thao等人，2014a）。据报道，Rosa rugosa玫瑰根还含有多种生物活性多酚，如羟基肉桂酸和羟基苯甲酸衍生物、黄酮类（主要是槲皮素和山柰酚衍生物）以及单宁，这些成分可能增强了其抗氧化和抗增殖作用（Olech等人，2015年）。
利用高效且经济可行的技术提取这些玫瑰次生代谢物对于玫瑰根的医药和工业应用具有重要意义，有助于实现其可持续利用。超声辅助提取（UAE）技术已在植物化学领域得到广泛应用（Negi等人，2024年），尤其适用于多酚和萜类化合物的提取，可缩短处理时间，减少溶剂和能源消耗，符合绿色化学原则。UAE还能提高植物生物量的提取效率，更好地保留生物活性化合物，是一种成本低廉、应用广泛的实用技术（Hu等人，2024年）。
因此，本研究旨在探讨溶剂组成对玫瑰根生物量中萜类和多酚超声辅助提取的影响。研究了价格低廉、毒性较低、符合药用安全标准且环保的溶剂及其混合物。通过液相色谱-大气压化学电离三重四极杆质谱（LC-APCI-MS/MS）和液相色谱-电喷雾电离质谱（LC-ESI-MS）技术分析了提取物的关键成分和独特代谢物。同时进行了体外实验，评估了其对脂肪酶和α-葡萄糖苷酶的抑制作用及抗氧化能力，并通过斑马鱼模型评估了体内毒性。总体而言，本研究表明玫瑰根生物量可作为生物活性化合物的宝贵来源，包括独特的三萜类化合物，可用于开发植物药、功能性食品和营养保健品。
化学品
Trolox（6-羟基-2,5,7,8-四甲基chroman-2-羧酸，97%），2,2′-偶氮二（2-甲基丙酰胺）二盐酸盐（AAPH；97%），LC-MS级丙酮腈，LC-MS级甲酸，LC-MS级没食子酸（≥99%）、maslinic酸（≥98%）、咖啡酸（≥98%）、5-O-咖啡酰奎宁酸、4-O-咖啡酰奎宁酸（≥98%）、3-O-咖啡酰奎宁酸（≥98%）、m-香豆酸（≥99%）、o-香豆酸（≥97%）、p-香豆酸（≥98%）、阿魏酸（≥99%）、异阿魏酸（≥98%）
结果与讨论
有效利用玫瑰根废弃物为可持续生产生物活性代谢物提供了机会，这些代谢物在制药、食品和化妆品行业具有潜在应用价值。由于超声辅助提取（UAE）是一种相对简单、成本低廉且节能的方法，能减少试剂消耗并在较短时间内获得较高产量，本研究旨在确定哪种溶剂能实现最有效的提取效果。
结论
本研究表明，Rosa rugosa玫瑰根生物量富含多种生物活性代谢物，如三萜类、β-谷甾醇和多酚。利用环保、合规、低成本的溶剂及环保技术可以高效回收这些成分。因此，我们的研究结果强调了玫瑰根生物量利用的价值，例如在未来将废弃物转化为药品的战略中。
这种植物材料可被视为宝贵的资源
伦理审批
涉及受精后5天（dpf）内（120 hpf）的鱼类研究无需伦理委员会批准，因为根据相关法规（欧盟议会和理事会2010/63/EU指令及波兰2015年1月15日关于用于科学或教育目的的动物保护的法案），这类样本不属于动物（《法律杂志》2015年第266条）。
未引用参考文献
（Güven-Ufuk ?zgen-Hasan Se?en，2021年；OECD，2013年）
CRediT作者贡献声明
尤斯蒂娜·沃伊奇克（Justyna Wójcik）：研究工作。玛尔塔·奥莱赫（Marta Olech）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、监督、资源协调、项目管理、方法学设计、研究实施、资金筹集、数据分析、概念构思。娜塔莉亚·诺瓦茨卡-耶哈尔克（Natalia Nowacka-Jechalke）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、研究工作。阿格涅什卡·卢贝克-阮（Agnieszka ?ubek-Nguyen）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、软件应用、项目协调利益冲突声明
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
本研究得到了卢布林医科大学的支持（资助编号PBsd 320）。
