《Plants》：Chemical Profiling and Photoprotective Activity of Extracts from Colombian Passiflora Byproducts
María Cabeza,
Cindy Lucero López,
Geison Modesti Costa,
Mónica ávila-Murillo,
Freddy A. Ramos,
Yolima Baena,
Marcela Aragón Novoa and
Leonardo Castellanos
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本研究针对哥伦比亚西番莲（Passiflora）商业物种（如P. ligularis、P. edulis等）农工业副产物（叶、果皮、种子）资源化利用不足的问题，运用NMR、GC、UHPLC-MS/MS等多平台代谢组学技术，系统性剖析了其极性提取物的化学图谱。研究人员共鉴定了黄酮、皂苷、芪类等74种代谢物，并首次在体外评估了其光防护潜力。结果显示，叶片提取物具有最高的防晒因子（SPF）值，且所有活性提取物均展现出广谱紫外线防护特性。该研究为利用农业废弃物开发天然、可持续的化妆品光防护剂提供了科学依据，契合绿色升级循环理念。
在寻求天然、安全的化妆品原料以替代部分合成防晒剂的背景下，农业废弃物的高值化利用成为研究热点。哥伦比亚拥有丰富的西番莲种质资源，其果汁加工过程会产生大量叶片、果皮和种子，这些副产物约占果实总重的60-70%，通常被丢弃，但其作为生物活性分子来源的潜力远未得到充分挖掘。西番莲属植物以其多样的次生代谢物而闻名，特别是黄酮和皂苷，但针对哥伦比亚主要商业物种副产物，尤其是果皮的全面化学图谱分析和功能性评价仍存在缺口。因此，系统性地探究这些“废弃物”的化学成分及其潜在的光防护应用价值，对于推动可持续的循环经济发展具有重要意义。
为了回答上述问题，一个国际研究团队在《Plants》杂志上发表了一项研究。他们以哥伦比亚六种具有重要商业价值的西番莲物种（P. ligularis， P. edulisvar. edulis， P. edulisvar. flavicarpa， P. maliformis， P. quadrangularis和 P. tarminiana× P. tripartita）的叶、果皮和种子副产物为研究对象，开展了系统的化学表征和光防护活性评估。
研究人员运用了多项关键技术方法。首先，他们采用特定的极性溶剂（如丁醇、70%乙醇）对叶、果皮和种子进行提取，得到相应的提取物。然后，他们整合了多种分析化学平台：利用1H NMR（核磁共振氢谱）进行初步的化学轮廓分析；运用GC-FID（气相色谱-火焰离子化检测）和GC-MS（气相色谱-质谱联用）对种子提取物中的脂肪酸进行定性和定量分析；通过UHPLC-DAD-ELSD（超高效液相色谱-二极管阵列-蒸发光散射检测）和UHPLC-qTOF MS/MS（超高效液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱）对提取物进行全面、深入的代谢物分析。数据处理方面，他们采用了基于GNPS（全球天然产物社会分子网络）平台的分子网络技术和SIRIUS软件，结合文献比对，对检测到的化合物进行去重复鉴定。最后，通过紫外-可见分光光度法，依据Mansur方程计算了各提取物的体外防晒因子（Sun Protection Factor， SPF）值，并评估了其UVA防护能力。
2.1. 1H NMR初步图谱分析
研究人员对叶片、果皮和种子的极性提取物进行了1H NMR分析。结果显示，叶片提取物在δH6.0–8.0区域的信号表明富含黄酮类化合物，在δH0.75–1.25区域的信号提示含有皂苷类成分。果皮提取物的图谱显示其主要信号集中在碳水化合物区域（δH3.0–4.5），表明果皮富含糖类物质。种子提取物的图谱则呈现典型的脂肪酸信号，暗示其主要成分为脂肪酸，同时在芳香区（δH6.0–7.5）也检测到信号，可能与芪类化合物有关。
2.2. GC-FID脂肪酸分析
针对种子提取物，研究人员通过GC-FID和GC-MS进一步分析了其脂肪酸组成。结果发现，在所有研究的西番莲物种种子中，亚油酸是最主要的脂肪酸，相对含量超过50%，其次为油酸和棕榈酸，硬脂酸含量较少。不同物种间的脂肪酸谱较为保守，但P. quadrangularis的种子中还检测到了肉豆蔻酸和棕榈油酸。
2.3. UHPLC-MS/MS图谱分析
2.3.1. 分子网络与化合物分类
利用负离子和正离子模式的UHPLC-MS/MS数据，研究人员构建了不同植物部位提取物的分子网络。叶片提取物的网络显示出丰富的黄酮类（如黄酮-3-O-糖苷、黄酮-8-C-糖苷等）和皂苷类化合物簇，不同物种在黄酮亚类分布上存在差异。果皮提取物网络也检测到糖基化酚类、黄酮-3-O-糖苷等，但丰度较低。种子提取物网络中最主要的化合物簇是芪类，在除P. tarminiana× P. tripartita外的所有物种种子中均有分布。
2.3.2. 叶片和果皮丁醇提取物的去重复鉴定
通过对UHPLC-DAD-ELSD图谱中主要色谱峰的进一步分析，结合GNPS、SIRIUS和文献数据，研究人员在叶片和果皮的丁醇提取物中共鉴定/注释了74种主要化合物。叶片中主要为黄酮类（特别是糖基化黄酮）和皂苷，物种间的化学谱存在显著差异。果皮中鉴定出的化合物较少，主要为糖基化酚类和黄酮，未发现皂苷。研究成功注释了如牡荆素、异荭草素、异牡荆素等多个化合物，并指出一些文献已报道的化合物尚未被质谱数据库收录，增加了鉴定的难度。
2.3.3. 种子乙醇提取物的去重复鉴定
在种子的乙醇提取物中，共鉴定出22种主要化合物，其中芪类化合物是主要成分。除P. tarminiana× P. tripartita外，其他物种的种子提取物中都鉴定出了白藜芦醇和紫檀芪。P. tarminiana× P. tripartita的种子化学谱较为特殊，富含查耳酮和黄酮，而缺乏芪类化合物。
2.4. 光防护活性评估
研究人员利用体外分光光度法评估了所有提取物的光防护潜力。初步筛选表明，植物部位显著影响SPF值。进一步的详细评估显示，在200 ppm浓度下，P. edulisvar. flavicarpa、P. maliformis和 P. tarminiana× P. tripartita的叶片提取物，以及P. ligularis、P. maliformis和 P. edulisvar. edulis的种子提取物表现出最强的光防护活性，SPF值在10.58到23.27之间，属于中高防护等级。其中叶片提取物（富含黄酮）的SPF值最高。所有活性提取物还表现出高UVA比值和临界波长值，暗示其具有广谱紫外线防护潜力。研究人员认为，提取物中的黄酮和芪类化合物的特征紫外吸收是赋予其光防护活性的主要原因。
该研究通过对哥伦比亚主要商业西番莲物种副产物的系统性化学表征，揭示了其作为多样化天然产物来源的巨大潜力，共鉴定/注释了数十种黄酮、皂苷、芪类和脂肪酸等代谢物。研究发现，不同植物部位和不同物种间的化学成分存在显著差异。更重要的是，体外光防护活性评估证明，这些副产物提取物，特别是叶片和种子的提取物，具有显著的防晒因子和广谱紫外线吸收能力。这为将这些农工业废弃物“变废为宝”，转化为可持续的天然光防护剂原料用于化妆品行业，提供了坚实的科学依据。该研究不仅推动了西番莲属植物化学多样性的认识，也契合了当前绿色化学和循环经济的理念，展示了利用代谢组学策略挖掘农业副产品价值的成功范例。
