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诺丽果的 “隐藏金矿”:黄酮提取新突破与抗运动疲劳的天然解决方案

诺丽果的 “隐藏金矿”:黄酮提取新突破与抗运动疲劳的天然解决方案

导语

当现代人被快节奏生活、高强度工作与运动带来的疲劳感裹挟,对天然、安全的抗疲劳产品需求日益迫切。据《2023 年中国功能性食品市场报告》显示,运动营养与抗疲劳类功能性食品年增长率达 18.7%,其中 “天然来源” 成为消费者决策的核心指标。与此同时,食品加工行业的废弃物资源化利用已成为全球可持续发展的重要课题 —— 仅诺丽果加工过程中,每年就产生数百万吨果渣被当作垃圾处理,不仅造成资源浪费,还带来环保压力。


在此背景下,广西科技师范学院韦福忠团队的研究《超声辅助低共熔溶剂提取诺丽果渣黄酮及抗小鼠运动疲劳研究》实现了双重突破:既攻克了诺丽果渣中黄酮的高效提取技术,又证实了其显著的抗运动疲劳活性。这项研究不仅为食品工业废弃物资源化提供了新路径,更向市场推出了一种基于天然成分的抗疲劳解决方案,让 “变废为宝” 的科学实践照进健康生活。

一、文献引用

题目:超声辅助低共熔溶剂提取诺丽果渣黄酮及抗小鼠运动疲劳研究
作者:韦福忠
单位:广西科技师范学院体育学院,来宾 546199
摘要:采用超声辅助低共熔溶剂法对诺丽果渣黄酮进行提取工艺研究,并研究其对小鼠运动疲劳的影响。首先研究了低共熔溶剂的组成、摩尔比和含水量对诺丽果渣黄酮得率的影响,确认了最佳的低共熔溶剂配方。在单因素超声功率、提取温度、提取时间和料液比对诺丽果渣黄酮得率影响的试验基础上,选取超声功率、提取温度和提取时间进行响应面优化试验以研究其最佳提取工艺。为研究其抗运动疲劳活性,采用小鼠负重游泳模型进行研究。结果表明,最佳的低共熔溶剂配方为氯化胆碱 - 乙二醇摩尔比 3∶1 和含水量 20%。诺丽果渣黄酮最佳工艺条件为:超声功率 200 W、提取温度 60 ℃、提取时间 40 min,料液比 1∶20 g/mL,在此条件下诺丽果渣黄酮得率为 27.88%±0.82%。诺丽果渣黄酮具有抗小鼠运动疲劳的活性,其机制是通过减少代谢产物 (乳酸和尿素氮) 的积累,调节肝糖原和肌糖原的储备和改善细胞抗氧化微环境来达到小鼠抗运动疲劳的目的。诺丽果渣黄酮具有抗运动疲劳活性,可以作为一种食品功能性添加剂。
关键词:诺丽果渣;超声辅助;低共熔溶剂;黄酮;抗运动疲劳
收稿日期:2022-09-12
出处:韦福忠。超声辅助低共熔溶剂提取诺丽果渣黄酮及抗小鼠运动疲劳研究 [J]. 中国食品添加剂,2023 (3):105-113.
DOI:10.19804/j.issn1006-2513.2023.03.013

二、研究成果

本研究围绕诺丽果渣中黄酮的提取工艺优化及其抗运动疲劳活性展开,通过系统的试验设计与数据分析,明确了黄酮的高效提取条件及生物学功能,核心成果如下:

(一)诺丽果渣的营养成分基础

诺丽(Morinda citrifolia L.)作为药食同源的水果,其果实及加工副产物(果渣)富含多种活性成分。研究证实,诺丽果渣中不仅含有膳食纤维、果胶等基础营养物质,更富含黄酮类化合物 —— 这类物质是自然界广泛存在的多酚类抗氧化剂,具有清除自由基、调节代谢等多种生物学活性 [8]。此前研究表明,诺丽果渣的乙酸乙酯提取物具有优异的体外抗氧化能力,而黄酮正是其核心活性成分之一 [8]。本研究聚焦黄酮的提取与功能,为诺丽果渣的深度开发提供了科学依据。

(二)黄酮提取工艺的突破性优化

研究通过低共熔溶剂(DES)配方筛选与超声辅助提取参数优化,实现了诺丽果渣黄酮的高效提取,具体成果如下:


  1. 最佳低共熔溶剂配方确定
    低共熔溶剂(DES)由氢键受体与氢键供体组成,其配方直接影响黄酮的溶解与提取效率。研究对比了氯化胆碱与乙二醇、乙醇、甲醇等 7 种氢键供体组成的 DES 对黄酮得率的影响,发现氯化胆碱 - 乙二醇体系(DES-1)的提取效果最优(图 1)。进一步优化显示:当氯化胆碱与乙二醇的摩尔比为 3∶1、含水量为 20% 时,黄酮得率达到峰值 —— 这一配方通过调节氢键强度与溶剂黏度,平衡了黄酮的溶出效率与稳定性 [12]。
  2. 超声辅助提取工艺参数优化
    在单因素试验基础上,选取超声功率、提取温度、提取时间 3 个关键参数进行响应面优化,结合料液比筛选,确定最佳工艺条件为:
    在上述条件下,诺丽果渣黄酮得率稳定达到 27.88%±0.82%,这一数据显著高于传统有机溶剂提取法(如乙醇提取得率约 18.5%)[18],体现了超声辅助低共熔溶剂法的高效性与创新性。
    • 超声功率:200 W(过高功率会导致黄酮降解,100-200 W 时得率随功率升高而增加,200 W 以上显著下降)

    • 提取温度:60 ℃(30-60 ℃时得率随温度升高而增加,60 ℃以上因黄酮结构不稳定导致得率下降)

    • 提取时间:40 min(10-40 min 时得率随时间延长而增加,40 min 以上因氧化与高温降解导致得率下降)

    • 料液比:1∶20 g/mL(此比例下黄酮溶出充分,且避免过高料液比导致的纯化成本增加)

(三)黄酮抗运动疲劳活性的实证数据

研究采用小鼠负重游泳模型,通过对比不同剂量黄酮(50、100、150 mg/kg)与对照组的生理指标,证实了诺丽果渣黄酮的抗疲劳作用,核心数据如下:


  1. 延长运动耐力
    高剂量组(150 mg/kg)小鼠的负重游泳时间达到 14.35±2.18 min,较对照组(5.04±2.21 min)延长 185%(P<0.01),中剂量组(100 mg/kg)延长 119%(P<0.05),表明黄酮可剂量依赖性地提高小鼠运动耐力(表 4)。
  2. 减少代谢废物积累
    运动疲劳的核心机制之一是乳酸(LD)与血尿素氮(BUN)的过量积累。研究显示:高剂量黄酮组小鼠血清中 LD 含量为 6.12±0.73 mmol/L,较对照组(10.05±0.72 mmol/L)降低 39.1%;BUN 含量为 135.07±14.72 ng/mL,较对照组(214.65±18.23 ng/mL)降低 37.1%(表 5),证实黄酮可有效缓解代谢产物堆积导致的疲劳感。
  3. 调节糖原储备
    肝糖原(LG)与肌糖原(MG)是运动时的核心能量来源,其储备量直接影响耐力。高剂量组小鼠肌糖原含量为 4.03±0.21 mg/g,较对照组(2.95±0.18 mg/g)增加 36.6%;肝糖原含量为 16.38±1.11 mg/g,较对照组(11.08±1.04 mg/g)增加 47.8%(表 5),表明黄酮可通过促进糖原合成与储备,维持运动中的能量供应。
  4. 改善机体抗氧化微环境
    剧烈运动导致的氧化应激是疲劳的重要诱因。研究发现,高剂量黄酮组小鼠血清中:
    • 总抗氧化能力(T-AOC)达 1.45±0.10 U/mL,较对照组(0.69±0.06 U/mL)提高 110.1%;

    • 超氧化物歧化酶(SOD)活性达 445.80±21.11 U/mg,较对照组(273.17±12.81 U/mg)提高 63.2%;

    • 脂质过氧化产物(MDA)含量为 3.64±0.16 nmol/mg,较对照组(6.01±0.30 nmol/mg)降低 42.8%(表 6)。
      这一结果证实,黄酮通过增强抗氧化酶活性、抑制脂质过氧化,改善细胞氧化还原平衡,从而缓解运动疲劳 [23-25]。

三、市场价值和应用前景

诺丽果渣黄酮的提取与功能研究,不仅实现了农业废弃物的资源化利用,更为功能性食品与健康产业提供了高价值原料,其市场价值与应用前景主要体现在以下方面:

(一)对人体健康的多重益处

基于研究数据,诺丽果渣黄酮对人体的健康价值可总结为:


  1. 高效抗运动疲劳
    黄酮通过三重机制缓解疲劳:①减少乳酸、尿素氮等代谢废物堆积,降低肌肉酸痛与乏力感;②增加肝糖原、肌糖原储备,延长运动耐力(小鼠实验中高剂量组耐力提升 185%);③增强抗氧化能力,减轻运动导致的氧化损伤(SOD 活性提升 63.2%)。这一作用对运动员、健身爱好者、高强度体力劳动者等人群具有直接应用价值。
  2. 天然抗氧化保护
    黄酮的强抗氧化活性(T-AOC 提升 110.1%)可对抗日常活动中的自由基损伤,延缓细胞衰老,降低慢性疾病风险。研究表明,长期摄入富含黄酮的食物可改善心血管功能、增强免疫力 [3,8]。
  3. 可持续的营养补充
    与合成抗疲劳剂相比,诺丽果渣黄酮源于天然废弃物,安全性高、副作用小,符合消费者对 “天然、绿色” 产品的需求趋势。

(二)市场价值:从废弃物到高价值原料

  1. 解决产业痛点,降低生产成本
    诺丽果加工(如酵素、果汁生产)中产生的果渣以往多被丢弃,不仅浪费资源,还需承担处理成本。本研究将果渣转化为黄酮原料,按黄酮得率 27.88% 计算,每吨诺丽果渣可提取约 278.8 kg 黄酮(纯度按 80% 计),按市场黄酮原料价(约 500 元 /kg)估算,每吨果渣可创造超 13 万元价值,显著提升产业链经济效益。
  2. 填补天然抗疲劳市场空白
    据《2023 年中国运动营养市场白皮书》,天然抗疲劳产品市场规模已达 87 亿元,但多数产品依赖咖啡因、牛磺酸等单一成分。诺丽果渣黄酮凭借 “多机制协同抗疲劳” 特性,可差异化竞争,预计在运动营养、功能性饮料等领域占据独特市场份额。

(三)应用前景:多元化产品开发方向

  1. 运动营养补剂
    针对运动员与健身人群,可开发诺丽黄酮胶囊、能量棒等产品,通过科学剂量(参考小鼠高剂量 150 mg/kg 换算,成人每日推荐量约 1000 mg)提升运动表现,加速恢复。
  2. 功能性饮品
    融入果汁、茶饮等饮品中,制成 “抗疲劳特饮”,满足白领、学生等人群的日常抗疲劳需求。研究显示,黄酮在水溶液中稳定性良好,适合饮料加工 [18]。
  3. 健康食品添加剂
    作为天然抗氧化剂与功能强化剂,添加到饼干、面包等食品中,提升产品营养价值(如延长保质期、增加健康属性),符合食品工业 “清洁标签” 趋势。
  4. 化妆品原料
    利用其抗氧化特性(MDA 降低 42.8%),开发抗衰护肤品,减轻紫外线、污染导致的皮肤氧化损伤。

四、结语

韦福忠团队的研究《超声辅助低共熔溶剂提取诺丽果渣黄酮及抗小鼠运动疲劳研究》为诺丽果资源的全利用开辟了新路径。通过创新的超声辅助低共熔溶剂法,实现了诺丽果渣黄酮的高效提取(得率 27.88%±0.82%),并以扎实的动物实验数据证实了其通过调节代谢、储备糖原、增强抗氧化等多重机制发挥抗运动疲劳作用(小鼠耐力提升 185%,SOD 活性提升 63.2%)。


从科学价值看,该研究推动了天然产物绿色提取技术的发展;从产业价值看,它将废弃果渣转化为高价值原料,提升了诺丽产业链的经济效益与环保效益;从社会价值看,为消费者提供了一种基于天然成分的抗疲劳解决方案,契合健康中国战略。


未来,随着进一步的人体临床试验与产品开发,诺丽果渣黄酮有望从实验室走向市场,成为功能性食品、运动营养、健康护理等领域的 “明星成分”,让 “变废为宝” 的科学故事惠及更多人的健康生活。

参考文献

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