近年来,用天然产品替代合成产品以促进健康的需求推动了药用植物加工行业的发展,提高了该领域的研究能力。为了满足这一需求,人们利用多种植物物种来分离生物活性化合物。万寿菊(Calendula officinalis L.)是一种属于Asteraceae科的多年生草本植物,在传统和现代医学中应用广泛[1]。其叶片、花瓣和茎富含类胡萝卜素、酚类、酚酸和黄酮类化合物。万寿菊花典型的鲜艳橙色源于其高含量的类胡萝卜素,包括β-胡萝卜素、ζ-胡萝卜素、番茄红素、叶黄素和柠檬黄素[2]。这些生物活性化合物赋予了万寿菊多种药理作用,如抗炎[1]、细胞毒性[3]、神经保护[1]和保肝[4]作用。作为多种植物制剂的一部分,万寿菊对神经系统具有积极作用[1]。由于其广泛的药用价值,传统上常用于提取物、酊剂和外用膏药的制备。
药用植物加工行业面临的主要挑战之一是开发高效的提取技术。过去几年中,传统的提取方法如固液萃取、索氏萃取和浸渍被广泛用于从天然来源中分离生物活性化合物。近年来,该行业开始关注更高效的方法,以提高提取效率和可持续性,同时获得高质量提取物。通过使用现代技术,如超临界流体萃取(scCO₂)、超声辅助萃取(UAE)、微波辅助萃取(MAE)和亚临界水萃取(SWE)等,可以同时实现经济和环境目标。这些先进方法缩短了提取时间,并消除了对有毒溶剂的需求,最终得到无溶剂的提取物,从而降低了提取过程的经济成本。
在这些方法中,scCO₂因能够选择性分离药用植物、食品工业或农业副产品及废弃物中的非极性生物活性化合物而受到特别关注。在Vidović等人的研究中[5],scCO₂被用于从Achillea millefolium和Rosa canina草本粉末中分离非极性化合物;Gavarić等人[6]则使用了Marrubium vulgare草本粉末。scCO₂备受关注的原因在于它能够生成安全、即用型且纯度高的提取物,且几乎不含溶剂。二氧化碳是该过程中最常用的溶剂,具有无毒、不易燃、经济且化学性质稳定的特点[7]。通过调节工艺参数(CO₂压力和提取温度),可以控制目标化合物的溶解度变化[8]。
鉴于Calendula属植物的生物活性以及改进植物加工和生物活性分离的必要性,本研究重点设计了使用scCO₂技术从万寿菊的五个部分(花瓣(MP)、花萼(MC)、带花瓣的花萼(MCP)、茎(MS)以及带花萼和花瓣的茎(MSCP)中分离化合物的改进工艺。首次详细描述了使用超临界CO₂作为溶剂提取这些部分的过程。主要目标是确定提取条件对提取产率和所得提取物中挥发物及类胡萝卜素化学组成的影响。虽然已知万寿菊具有通过细胞毒性发挥抗肿瘤作用的潜力,但目前尚无关于使用scCO₂提取的植物部分对肿瘤细胞存活率影响的数据。为填补这一空白,本研究还首次探讨了不同植物部分使用scCO₂对肿瘤细胞存活率的影响,为其潜在的生物医学应用提供了新的见解。