动态高压微射流对黄酮类化合物的提取和抗氧化活性的影响机理研究

Previous research showed that the dynamic high pressure microfluidization(DHPM)-assisted extraction could enhance the extraction efficiency and antioxidant activities of flavonoid , but the enhancing mass transfer mechanism during the DHPM-assisted extraction process and the mechanism of DHPM-assisted extraction influencing the antioxidant activities of flavonoid were still unknown. Aiming at the those scientific issues and based on the former study, sweet potato leaves flavnoid(SPLF) was selected as the research subject, the extraction behaviour was studied by analyzing the influence of extraction condition on the SPLF yield and by observing the cell structure of sweet potato leaves, then the mass transfer rate was calculated, and the mass transfer kinetic equation of DHPM-assisted extraction of SPLF was built by mathematical simulation combined with Fick diffusion law. The UV-Vis spectrom, FT-IR, NMR and chromatograph-MS technology were adopted to characterize the constituents of SPLF extracted under various conditions. The diversity of antioxidant activities of SPLF extracted under different conditions was studied by four antioxidant models. Combined with the relations between antioxidant activities and constituents built by statistical method, the mechanism of DHPM-assisted extraction affecting the antioxidant activities of flavonoid was then clarified. This project could provide theories for developping the dynamic high pressure extraction to a new technology with potential and competitive force and directing producing flavonoid with high bioactivity efficiently.

前期研究发现，动态高压微射流（DHPM）辅助提取黄酮可提高其提取率和抗氧化活性，但提取过程中DHPM的强化传质机理，DHPM助提对黄酮抗氧化活性的影响机理还不清楚。本项目针对上述科学问题，在前期研究的基础上，以甘薯叶黄酮(SPLF)为研究对象，通过分析提取条件对提取率的影响及甘薯叶细胞结构来研究其提取行为，并计算传质速率，采用数学拟合结合Fick扩散定律建立DHPM辅助提取SPLF的传质动力学方程；采用紫外光谱、红外光谱、核磁共振和多维色谱-质谱联用技术表征不同提取条件下SPLF的组分；建立四种抗氧化模型研究不同提取条件下SPLF抗氧化活性的差异，并借助统计学构建SPLF抗氧化活性与其组分之间的关系，从而探明其强化传质机理，探清DHPM助提对SPLF抗氧化活性的影响机理，从而为将动态高压提取技术发展为具有潜力和竞争力的新技术提供理论依据，为高效制备高活性天然黄酮类化合物提供理论指导。

前期研究发现，动态高压微射流（DHPM）辅助提取黄酮可提高其提取率和抗氧化活性，但提取过程中DHPM 的强化传质机理，DHPM 辅助提取对黄酮抗氧化活性的影响机理还不清楚。针对上述科学问题，本项目通过分析DHPM辅助提取条件对甘薯叶多酚(包括酚酸和黄酮，SPPP)提取率的影响，分析其传质行为，构建了传质动力学方程；采用色谱分离、NMR和UPLC-DAD-QTOF-MS/MS等技术表征SPPP 的组分化学组成；通过研究不同提取条件下SPPP抗氧化活性的差异及SPPP抗氧化活性与其组分之间的关系，探清了DHPM 辅助提取对SPPP抗氧化活性的影响机理。同时，本项目研究了DHPM对藜蒿多酚提取的影响，分离、鉴定了藜蒿、鸡爪枫叶和梧桐枫叶的多酚类化合物，探究了这些植物资源的生物活性。. 通过研究发现，DHPM是通过降低物料粒度、增加物料比表面积和破坏细胞壁结构促进SPPP的溶出和在溶剂中的扩散速度，从而提高提取物中多酚的含量，增加其抗氧化活性；DHPM后处理不会导致SPPP提取物组成的变化，其对SPPP提取物中总酚、总黄酮含量和体外抗氧化活性无显著影响（p > 0.1）；DHPM辅助提取技术可作为一种高效提取植物多酚的潜在新技术，但作为一种单独的提取技术时，其提取效率低于超声波、微波等极端条件；采用UPLC -QTOF-MS/MS技术总共从甘薯叶中初步鉴定了45个化合物，酚酸和黄酮为甘薯叶中的主要抗氧化成分；以抗氧化活性和降血糖活性为导向在甘薯叶中鉴定了15个化合物，其中有8个化合物为首次在甘薯叶中鉴定；藜蒿可以作为开发功能性食品添加剂和保健食品的一种潜在抗氧化剂资源，微波和50%乙醇分别是提取藜蒿多酚的适宜方法和溶剂，酚酸和黄酮为其主要活性成分，并首次从藜蒿中初步鉴定了66个化合物；发现梧桐枫叶和鸡爪槭叶可作为优质的天然α-葡萄糖苷酶抑制剂来源，并首次从梧桐枫叶中鉴定出39个化合物（1个新化合物）、从鸡爪槭叶中初步鉴定出25个化合物。. 本项目的研究工作可以为DHPM技术在天然产物提取中的应用提供有力的理论依据和技术支持，对甘薯叶、藜蒿、鸡爪槭和梧桐枫树资源的深入研究和高值化利用具有重要意义，可以为其他植物资源中有效成分分析和生物活性研究提供技术参考。