《Food and Bioproducts Processing》：Recovery of high-value compounds from rose root biomass: solvent influence on extraction efficiency, bioactivity, and safety
編輯推薦：
超聲波輔助提取溶劑對玫瑰根中三萜類、多酚及β-sitosterol的提取效率影響顯著，甲醇-水（3:1）溶劑提取物三萜含量最高，乙腈-水（1:1）溶劑抗氧化和α-葡萄糖苷酶抑制活性最強，所有提取物生物安全性良好，為玫瑰根廢棄物資源化利用提供新途徑。
阿格涅什卡·盧貝克-阮（Agnieszka ?ubek-Nguyen）|安娜·博古謝夫斯卡-楚巴拉（Anna Boguszewska-Czubara）|娜塔莉亞·諾瓦茨卡-耶哈爾克（Natalia Nowacka-Jechalke）|尤斯蒂娜·沃伊奇克（Justyna Wójcik）|瑪爾塔·奧萊赫（Marta Olech）
盧布林醫科大學藥用植物學系，波蘭盧布林Chod?ki街1號，20-093
摘要
玫瑰根生物量含有多種生物活性化合物，包括代謝物，這些化合物在制藥、天然化妝品和功能性食品的開發中具有潛在應用價值。本研究旨在探討溶劑選擇對超聲輔助提取（UAE）玫瑰根植物化學成分效率的影響，以及所得提取物的生物活性和體內毒性。使用廉價、符合藥用標準的環保溶劑（甲醇、丙酮和水）制備了16種提取物，并通過液相色譜-質譜聯用技術（LC-APCI-MS/MS和LC-ESI-MS/MS）對其化學成分進行了分析。通過氧自由基吸收能力（ORAC）測定評估了樣品的抗氧化特性，并通過體外實驗評估了其對脂肪酶和α-葡萄糖苷酶的抑制作用。體內毒性測試采用了斑馬魚胚胎模型。
采用簡單的超聲輔助提取方法成功提取了大量高生物活性的三萜類化合物（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）。兒茶素是玫瑰根中最主要的多酚成分（含量高達30877.19 μg/g DW）。丙酮-水（1:1，v/v）提取物表現出最強的抗氧化和α-葡萄糖苷酶抑制活性。所有提取物均具有良好的安全性。
這些發現為玫瑰根生物活性代謝物的可持續大規模回收提供了依據，表明該生物質有望被有效轉化為高價值成分或產品。
引言
當前食品和農業廢棄物利用的趨勢表明應采用循環經濟模式，即在將廢棄物轉化為低價值產品（如生物燃料或能源）之前先回收高價值化合物（Ahmad等人，2024年）。在制藥領域，這一方法可走兩條路徑：一是可持續提取高價值植物成分（如多酚、精油、類胡蘿卜素和維生素）；二是通過化學轉化或生物轉化將廢棄物轉化為活性藥物成分的起始原料和中間體（Espro等人，2021年）。玫瑰種植廢棄物可用于這兩種用途。對于用于生產果實或花瓣的可食用玫瑰（如Rosa rugosa Thunb.），在更新種植時會產生大量玫瑰根（約2.25–3噸/公頃或更多）。這些玫瑰根常被丟棄，因為人們認為它們沒有價值，但實際上它們是回收具有多種生物活性的生物活性代謝物的理想原料（Jung等人，2005年；?ubek-Nguyen等人，2022年；Olech等人，2015年）。由于這些成分的存在，玫瑰根長期以來在亞洲傳統醫學中被用于治療多種疾病，包括胃痛、腹瀉、月經不調、糖尿病和慢性炎癥（Choi等人，2022年；Fan等人，2020年；Wang，2024年）。目前已確認，五環三萜類化合物和多酚是這些生物活性的主要貢獻者。五環三萜類化合物是一類在自然界中普遍存在的代謝物，存在于各種植物、真菌、海洋無脊椎動物及其他生物體內，通常以游離酸、酯或苷（皂苷）的形式存在（Hodon等人，2019年）。它們具有廣泛的藥理活性，包括免疫調節、抗炎、保肝、神經保護、抗菌、抗病毒和抗癌作用，還有助于心血管健康和膽固醇調節（J. C. Furtado等人，2017年；Li等人，2023年）。Thao等人在上述可食用玫瑰品種的根中發現了13種三萜皂苷，并證明這些化合物可作為蔗糖酶抑制劑，可能對糖尿病治療有益（Thao等人，2014a）。據報道，Rosa rugosa玫瑰根還含有多種生物活性多酚，如羥基肉桂酸和羥基苯甲酸衍生物、黃酮類（主要是槲皮素和山柰酚衍生物）以及單寧，這些成分可能增強了其抗氧化和抗增殖作用（Olech等人，2015年）。
利用高效且經濟可行的技術提取這些玫瑰次生代謝物對于玫瑰根的醫藥和工業應用具有重要意義，有助于實現其可持續利用。超聲輔助提取（UAE）技術已在植物化學領域得到廣泛應用（Negi等人，2024年），尤其適用于多酚和萜類化合物的提取，可縮短處理時間，減少溶劑和能源消耗，符合綠色化學原則。UAE還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，是一種成本低廉、應用廣泛的實用技術（Hu等人，2024年）。
因此，本研究旨在探討溶劑組成對玫瑰根生物量中萜類和多酚超聲輔助提取的影響。研究了價格低廉、毒性較低、符合藥用安全標準且環保的溶劑及其混合物。通過液相色譜-大氣壓化學電離三重四極桿質譜（LC-APCI-MS/MS）和液相色譜-電噴霧電離質譜（LC-ESI-MS）技術分析了提取物的關鍵成分和獨特代謝物。同時進行了體外實驗，評估了其對脂肪酶和α-葡萄糖苷酶的抑制作用及抗氧化能力，并通過斑馬魚模型評估了體內毒性。總體而言，本研究表明玫瑰根生物量可作為生物活性化合物的寶貴來源，包括獨特的三萜類化合物，可用于開發植物藥、功能性食品和營養保健品。
化學品
Trolox（6-羥基-2,5,7,8-四甲基chroman-2-羧酸，97%），2,2′-偶氮二（2-甲基丙酰胺）二鹽酸鹽（AAPH；97%），LC-MS級丙酮腈，LC-MS級甲酸，LC-MS級沒食子酸（≥99%）、maslinic酸（≥98%）、咖啡酸（≥98%）、5-O-咖啡酰奎寧酸、4-O-咖啡酰奎寧酸（≥98%）、3-O-咖啡酰奎寧酸（≥98%）、m-香豆酸（≥99%）、o-香豆酸（≥97%）、p-香豆酸（≥98%）、阿魏酸（≥99%）、異阿魏酸（≥98%）
結果與討論
有效利用玫瑰根廢棄物為可持續生產生物活性代謝物提供了機會，這些代謝物在制藥、食品和化妝品行業具有潛在應用價值。由于超聲輔助提取（UAE）是一種相對簡單、成本低廉且節能的方法，能減少試劑消耗并在較短時間內獲得較高產量，本研究旨在確定哪種溶劑能實現最有效的提取效果。
結論
本研究表明，Rosa rugosa玫瑰根生物量富含多種生物活性代謝物，如三萜類、β-谷甾醇和多酚。利用環保、合規、低成本的溶劑及環保技術可以高效回收這些成分。因此，我們的研究結果強調了玫瑰根生物量利用的價值，例如在未來將廢棄物轉化為藥品的戰略中。
這種植物材料可被視為寶貴的資源
倫理審批
涉及受精后5天（dpf）內（120 hpf）的魚類研究無需倫理委員會批準，因為根據相關法規（歐盟議會和理事會2010/63/EU指令及波蘭2015年1月15日關于用于科學或教育目的的動物保護的法案），這類樣本不屬于動物（《法律雜志》2015年第266條）。
未引用參考文獻
（Güven-Ufuk ?zgen-Hasan Se?en，2021年；OECD，2013年）
CRediT作者貢獻聲明
尤斯蒂娜·沃伊奇克（Justyna Wójcik）：研究工作。瑪爾塔·奧萊赫（Marta Olech）：撰寫——審稿與編輯、初稿撰寫、數據可視化、驗證、監督、資源協調、項目管理、方法學設計、研究實施、資金籌集、數據分析、概念構思。娜塔莉亞·諾瓦茨卡-耶哈爾克（Natalia Nowacka-Jechalke）：撰寫——審稿與編輯、初稿撰寫、研究工作。阿格涅什卡·盧貝克-阮（Agnieszka ?ubek-Nguyen）：撰寫——審稿與編輯、初稿撰寫、數據可視化、驗證、軟件應用、項目協調利益沖突聲明
作者聲明不存在可能影響本文研究的已知財務利益或個人關系。
致謝
本研究得到了盧布林醫科大學的支持（資助編號PBsd 320）。
