《Microchemical Journal》：Eco-friendly extraction of polysaccharides from
Polygonatum cyrtonema Hua using ultrasound-assisted NADES: optimization, characterization, and efficacy against skin photoaging
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超声波辅助天然深熔溶剂提取 Polygonatum cyrtonema Hua 多糖高效可行，得率39.42%，显著优于传统热水提取法（8.57%）。实验证实其具备显著自由基清除活性，通过UVB诱导斑马鱼模型验证抗光老化效果达92.16%。分子对接显示与AKT1、MMP9靶点稳定结合，并伴随相关基因及蛋白表达下调。NADES结合超声波提取法为天然抗光老化成分开发提供新途径。
孙晓霞|张凤伦|刘玉军|王凯|黄晓德|韩毅|王磊|胡汉璐|周舟|杨志坤|徐书文
中国南京野生植物综合利用研究院，南京211111
摘要
天然多糖是很有前景的抗衰老剂，但传统的提取方法往往效率低下且会导致结构降解。本研究开发了一种基于超声波辅助的天然深共晶溶剂（NADES）方法来提取Polygonatum cyrtonema Hua多糖（PCHP），并评估了其对皮肤光老化的作用。通过单因素实验和响应面方法优化，确定了一种由甜菜碱和1,3-丙二醇组成的体系，该体系获得了39.42%的PCHP产率，显著优于传统的热水提取法（8.57%）。系统地分析了PCHP的单糖组成和微观形态，并证实了其有效的自由基清除能力。体内实验表明，PCHP以剂量依赖的方式缓解了UVB诱导的斑马鱼尾鳍皱纹，在2?g/L的浓度下抑制率为92.16%。分子对接实验显示PCHP能够稳定地与核心靶点AKT1和MMP9结合，实验结果也显示这些靶点在mRNA和蛋白质水平上均下调。与传统热水提取法相比，这种基于NADES的方法由于具有更高的提取效率和绿色溶剂的 ??而更具可持续性。这些发现证实了PCHP的抗光老化潜力，并支持将其作为天然功能性成分用于皮肤保护。
引言
作为人体最大的器官，皮肤是抵御外部压力的关键屏障，但极易受到内在时间因素和外在刺激（尤其是紫外线辐射）导致的光老化的影响[1]、[2]、[3]。目前常用的外用抗光老化剂（如化学防晒剂、维生素C/E、多酚类）存在一些局限性：如皮肤刺激、稳定性差、透皮吸收低以及光照/空气引起的降解[4]。因此，天然化合物因其优良的抗光老化特性和优于合成替代品的生物相容性而成为有前景的抗光老化候选物质。
多糖是一种天然的生物活性大分子，通过糖苷键连接形成，广泛存在于植物、真菌、海洋藻类和动物中。由于具有多方面的生物活性和几乎无副作用，它们在抗氧化和抗光老化方面显示出巨大潜力。例如，Ganoderma lucidum多糖[5]、Lycium barbarum多糖[6]以及褐藻中的硫酸化多糖[7]都具有潜在的自由基清除和抗老化作用。值得注意的是，Polygonatum cyrtonema Hua（PCH），即百合科Polygonatum Mill.的干燥根茎，在食品和制药领域被广泛用于强化肾脏、滋养和保湿肺部、增强脾功能、缓解疲劳以及促进长寿[8]。作为主要的PCH生物活性成分，PCH多糖（PCHP）具有显著的药理活性，包括抗氧化、免疫调节、抗炎和抗老化作用[9]、[10]、[11]。先前的研究表明，PCHP提取物可以通过减少衰老标志物和促进细胞活力来保护人类皮肤成纤维细胞[12]。然而，PCHP对抗UVB诱导的光老化的体内疗效以及其对关键光老化相关靶点的调控作用仍需进一步阐明。
然而，PCHP作为抗光老化剂的潜力目前受到传统提取方法的限制。与其他天然多糖类似，常用的提取技术（如热水提取和水-酒精沉淀）通常效率低下且耗时较长，还需要大量有机溶剂[13]、[14]。Zuo等人[15]报道了一种优化的热水提取方案（72?°C，96?min，两轮提取），但其多糖产率仅为11.05%。此外，高温通常会导致生物活性成分的降解[16]。Jing等人[17]指出，Polygonatum多糖的热水提取需要85?°C的高温和4?小时的长时间提取，这会导致多糖链的部分降解和自由基清除活性的降低。近年来，越来越多的研究采用超声波、微波和酶技术进行多糖提取，这些方法显著提高了提取效率，部分缓解了传统方法的低效率问题[18]、[19]、[20]。然而，目前还没有一种方法达到最佳性能，因此需要开发高效、可持续的提取方法。
天然深共晶溶剂（NADES）是一类环保型溶剂，对于提取天然产物具有很大潜力[21]，具有制备简便、成本效益高、可持续性和设计灵活性等优点[22]。通常，NADES是通过将氢键受体（如基于胆碱的化合物）与氢键供体（如有机酸或糖）结合而成的。它们独特的物理化学特性（如低挥发性、可调极性和强大的溶解能力）可以显著提高生物活性成分的提取效率[23]。超声波辅助提取（UAE）技术利用了超声波空化的物理效应（如瞬时高压、高温、冲击波和微射流），有效破坏植物细胞结构并加速物质传递过程[24]、[25]、[26]、[27]、[28]、[29]、[30]。Jing等人[17]比较了Polygonatum sibiricum多糖的热水提取和UAE方法的提取效率，结果表明UAE方法的提取效率更高。因此，探索将UAE与其他技术结合以进一步提高提取效率是值得的。同时使用NADES和UAE可以缩短提取时间、提高提取效率，并保持整个过程的可持续性[31]、[32]。Chen等人[33]比较了DES、UAE和UAE-DES方法对Polygonatum sibiricum多糖的提取效率，发现UAE-DES方法的提取效率最高（45.08%），其次是DES（34.88%）和单独使用UAE（20.53%）。然而，目前关于UAE-DES方法用于PCHP提取的研究报道相对较少。
本研究结合UAE和NADES来优化PCHP的提取，并探索其抗光老化作用。具体研究目标如下：优化UAE-NADES过程的关键参数（包括NADES体系比例、固液比、超声时间和超声温度）以提高PCHP产率；系统分析提取的PCHP的单糖组成、化学结构和微观形态；进行体外抗氧化实验以评估其自由基清除能力；利用网络药理学和分子对接技术筛选PCHP的潜在抗光老化靶点；并通过UVB诱导的斑马鱼模型验证PCHP的抗光老化效果及其作用机制。总体而言，本研究为PCHP的可持续高效提取提供了技术支持，并为开发利用天然抗光老化成分的护肤品奠定了基础。
原材料
PCH由安徽九华峰生物科技有限公司（中国安徽）提供。残渣在50?°C的烤箱中干燥12?小时，研磨成粉末，通过40目筛网过滤，密封后储存在4?°C条件下以备进一步分析。
试剂和材料
甜菜碱、1,3-丙二醇、乳酸、乙二醇和甘油购自Macklin（上海Macklin生化技术有限公司，中国上海）。其他试剂，包括1-苯基-3-甲基-5-吡唑酮（PMP）、三氟乙酸（TFA）等，也来自Macklin。
NADES筛选与选择用于PCHP提取
先前的研究表明，NADES的组成成分对多糖提取效率有显著影响[53]。评估了四种不同NADES组合（NADES-1至NADES-4）的提取效果，以确定最佳的PCHP提取条件。测得的葡萄糖标准曲线（y?=?7.0642× - 0.0516；R
2?=?0.9996）显示，NADES体系产生的PCHP产率在24%至40%之间，而水体系仅产生8.57%（图1A）。与水相比，
结论
本研究采用超声波辅助的NADES方法提取PCHP。通过单因素实验和BBD实验确定了最佳提取条件，最终提取产率为39.42%，远高于热水提取的8.57%。同时，系统分析了提取的PCHP的单糖组成、化学结构和微观形态。网络药理学和分子对接模拟进一步验证了
CRediT作者贡献声明
孙晓霞：撰写初稿、开展研究、争取资金。
张凤伦：撰写、审稿和编辑。
刘玉军：方法设计、数据分析。
王凯：概念构思。
黄晓德：撰写、审稿和编辑。
韩毅：撰写、审稿和编辑。
王磊：方法设计。
胡汉璐：数据分析。
周舟：开展研究。
杨志坤：方法设计。
徐书文：方法设计、概念构思。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
所有作者感谢安徽博士后科学研究计划基金（2024C968）和2024及2025年安徽省特色能力建设项目（202406a04020008, 202506a04020006）的财政支持。
