《Sustainable Chemistry and Pharmacy》：Process optimization and life cycle assessment of ultrasound-assisted extraction of
Mansoa alliacea flowers with prominent anti-obesity effects
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曼陀罗属植物花朵通过响应面法优化超声波提取，获得黄酮含量189.52 mg槲皮素当量/g，证实提取工艺环保且高效。该提取物抑制α-淀粉酶（IC50 12.16 μg/mL）、α-葡萄糖苷酶（IC50 14.08 μg/mL）及胰脂肪酶（IC50 21.92 μg/mL），同时具有抗菌活性。研究整合了绿色化学与抗肥胖机制分析，为开发天然抗代谢综合征药物提供新思路。
Tran Chi Linh|Duy Toan Pham|Nguyen Tan Thanh|Chong Kim Thien Duc
越南芹苴市南芹苴大学健康科学学院医学院，芹苴，900000
摘要
Mansoa alliacea是一种来自木犀草科（Bignoniaceae）的药用植物，在越南有发现，具有多种生物活性，但相关研究仍较为匮乏。本研究采用Box-Behnken设计的方法，通过响应面分析法（Response Surface Methodology, RSM）优化了从M. alliacea花朵中提取黄酮类化合物的工艺。最佳提取条件为：温度80.41°C、提取时间14.04分钟、乙醇浓度81.25%，以及原料与溶剂的比例为1:10（重量/体积）。在这些条件下，每克提取物中的总黄酮含量达到了189.52毫克槲皮素当量。模型预测结果经实验验证，显示出很高的可靠性。该提取物在体外实验中表现出显著的抗肥胖活性，具体表现在多种检测指标上：抗氧化活性（IC50值为12.41 ± 0.14至20.75 ± 0.28 μg/mL）、降胆固醇活性（21.92 ± 0.28 μg/mL）和胰脂肪酶抑制活性（14.08 ± 0.31 μg/mL），同时还能抑制碳水化合物代谢酶（α-淀粉酶：27.45 ± 0.58 μg/mL；α-葡萄糖苷酶：12.16 ± 0.22 μg/mL）。此外，该提取物对Enterobacter cloacae具有抗菌作用，抑菌圈直径为29.90 ± 0.36至42.60 ± 0.40毫米，最小抑菌浓度（MIC）/最小杀菌浓度（MBC）为320/640 μg/mL。生命周期评估表明，该提取过程对环境友好，对人体安全，且环境影响较低。这些结果揭示了M. alliacea提取物在预防肥胖方面的潜力，同时也支持了这种环保的提取方法。
引言
黄酮类化合物是一大类天然存在的多酚化合物，广泛存在于植物性食品中（Rodriguez等人，2021年）。这些次生代谢物对植物生理功能至关重要，其共同的结构骨架为C6–C3–C6，并含有多个羟基（-OH）基团，这些基团对其多样的生物活性至关重要（Duc等人，2025a年）。近期研究强调了黄酮类化合物在代谢健康方面的治疗价值，尤其是在预防和管理肥胖症（一种复杂的多因素疾病）方面（Mahboob等人，2023年）。黄酮类化合物通过多种机制发挥抗肥胖作用，包括抑制胰脂肪酶（T.-H. Tran等人，2024年）、抑制碳水化合物水解酶（如α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶）（Linh等人，2025a年）、抗氧化作用（Linh和Duc，2025年）、调节肠道微生物群（Zhou等人，2023年）、对抗与肥胖相关的病原体（Jin等人，2022a年，Jin等人，2022b年；Shamsudin等人，2022年），以及减少肠道胆固醇吸收（Guo等人，2024年）。
肥胖目前是全球最令人担忧的健康问题之一（Linh等人，2025b年）。肥胖受遗传因素、环境和生活方式的影响（Masood和Moorthy，2023年），会导致严重的健康问题，如糖尿病、心血管疾病和中风，同时还会带来心理问题，如抑郁和生活质量下降（Safaei等人，2021年）。根据已发表的数据，2022年全球约有3亿儿童和青少年（5-19岁）超重（Matana和Krajinovi?，2024年）。在西方国家，这一现象尤为严重。在欧洲，克罗地亚8-9岁儿童的超重率最高（35%）（Musi? Milanovi?等人，2020年），而在德国约有15%的青少年受到影响（Reiβner等人，2024年）。中欧和大西洋国家的肥胖发病率在14%至21%之间，而地中海国家则高达24%-37%（Matana和Krajinovi?，2024年）。在美国，约17%的青少年患有肥胖症（Sanyaolu等人，2019年）。
这一趋势在亚洲国家同样明显，各国之间存在显著差异。例如，在马尔代夫，成人超重和肥胖的患病率为52.5%，而不丹为44.9%；而在尼泊尔，0-5岁儿童的肥胖患病率仅为7.4%（Awasthi等人，2023年）。世界卫生组织（WHO）2007-2016年的统计数据显示，中国的肥胖率从3.7%上升至6.6%，而日本的增长较为缓慢（3.0%至4.4%（Chu和Singh，2021年）。在东南亚国家，肥胖问题日益严重。印度尼西亚的肥胖率从3.9%上升至6.9%（Chu和Singh，2021年），缅甸的成人肥胖率为22.4%，幼儿肥胖率为1.3%（Awasthi等人，2023年）。截至2020年，新加坡有58%的成年人体重不健康（BMI ≥23 kg/m2），其中20.7%属于肥胖症患者（BMI ≥27.5 kg/m2）（Tham等人，2023年）。值得注意的是，2023年的一项系统评价和荟萃分析（包含11项研究，共27,363名参与者）显示，学龄儿童的肥胖率为13.08%，男孩的肥胖率（17.5%）高于女孩（8.07%）（Tran等人，2023年）。
为了应对这一日益严重的代谢危机，来自药用植物的天然化合物因具有疗效和较少的副作用而受到广泛关注。其中Mansoa alliacea（木犀草科）是一种传统的药用植物，用于治疗感冒、肺炎、神经系统疾病和缓解疼痛（Zoghbi等人，2009年）。这种植物富含具有生物活性的代谢物，尤其是黄酮类化合物（Dias等人，2023年）。先前的研究已经证实了其多种生物活性，包括抗氧化、抗菌、抗真菌、抗炎和抗肿瘤作用（Hamann等人，2019年；Jeurkar等人，2024年；Valle-Dorado等人，2022年；Zu?iga-Miranda等人，2024年）。这些特性与缓解代谢综合征和肥胖相关并发症密切相关。因此，开发一种从M. alliacea花朵中提取黄酮类的最佳工艺至关重要。尽管已有研究表明黄酮类化合物具有显著的抗肥胖效果（Oliveira等人，2022年），但这种植物花朵的具体代谢潜力尚未得到充分探索。
M. alliacea花朵的蓝紫色进一步表明其中含有黄酮类化合物衍生的色素，尤其是花青素，花青素是导致开花植物呈现红色至蓝色调的主要成分。由于花青素是通过苯丙素途径合成的，该途径也会生成其他黄酮类化合物，因此可见的花色素通常表明黄酮类化合物的活跃代谢，而不仅仅是一种单一化合物的存在（Liu等人，2021年；Mao等人，2025年；Rezende等人，2025年；Yang等人，2024年）。在本研究中，选择芦丁（rutin）作为黄酮类化合物的标志物，是因为其分析稳定性好、市场易得，并且在植物化学标准化中应用广泛，而非作为色素成分。因此，M. alliacea特有的花朵颜色为黄酮类化合物的代谢提供了间接证据，同时也符合本研究关注富含黄酮类化合物提取物的目标（dos Santos Dantas等人，2023年；Shraim等人，2021年；Yang等人，2024年）。
响应面分析法（RSM）是一种通过评估温度、时间、材料/溶剂比例和溶剂等因素来优化提取过程的有效方法（C. L. Tran等人，2024年）。常用的实验设计包括Box-Behnken（BBK）和中央复合设计（CCD）（Duc等人，2026年；Thanh等人，2026年）。特别是BBK设计所需实验次数较少，节省了时间和成本（Tian，2024年）。超声波辅助提取（UAE）是一种环保的方法，可减少溶剂消耗、能源投入和处理时间，同时保持高效（Barar和Bensebia，2025年）。将UAE与RSM结合使用，可显著提高提取的准确性和效率。在绿色化学的背景下（Nowak等人，2025年），环保提取方法受到越来越多的重视。除了减少有害试剂的使用（Guddi和Sarkar，2024年），这种方法还通过生命周期评估（LCA，ISO 14040/14044标准）来全面评估工艺性能（Ma等人，2025年）。LCA提供了一个定量框架，用于识别环境热点并提出改进措施（Pham等人，2025年）。借助SimaPro或openLCA等计算工具，LCA成为评估工艺生命周期的常用技术（Khanna等人，2022年）。
基于以上原因，本研究旨在利用RSM开发并优化从M. alliacea花朵中提取富含黄酮类化合物的工艺，并通过LCA进行环境可持续性评估。据我们所知，截至2025年10月，尚未有研究同时结合RSM优化和LCA来研究M. alliacea花朵的提取过程，并专门探讨其提取物的体外抗肥胖潜力。本研究采用综合方法，结合了工艺优化、环境评估和生物学评价，有助于开发出环保且功能性的天然提取物。
部分内容摘录
植物样本的采集与制备
2023年1月，在越南芹苴市的Binh Thuy区采集了Mansoa alliacea的花朵（图1）。越南芹苴大学教育学院生物教育系的副教授Dang Minh Quan博士鉴定出了M. alliacea花样本。样本（MA.2023-CT001）被存放在芹苴大学自然科学学院生物系的动物与植物实验室。
单因素对总黄酮含量（TFC）影响的评估
有效的提取过程需要多种因素的协同作用。其中，温度、时间、溶剂浓度和原料与溶剂的比例被认为是最重要的四个因素（Anaya-Esparza等人，2023年）。除了这些因素外，提取方法同样重要。目前有多种不同的提取方法可供选择（例如浸渍法、索氏提取法、微波辅助提取法等）。
结论
本研究成功开发了一种从M. alliacea花朵中提取富含黄酮类化合物的优化工艺。优化后的提取物在体外实验中表现出抗肥胖潜力，体现在其抗氧化和降胆固醇作用，以及抑制胰脂肪酶和两种碳水化合物代谢酶的能力上。此外，该提取物还对与肥胖相关的细菌Enterobacter cloacae具有抑制作用。
CRediT作者贡献声明
Tran Chi Linh：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、方法学设计、数据整理、概念构建。Duy Toan Pham：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、数据整理、研究设计。Nguyen Tan Thanh：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、数据整理。Chong Kim Thien Duc：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、资源协调、项目管理。
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。
