在追求健康与天然产品的今天，植物来源的多糖因其多样的生物活性而备受关注。紫荆，这种在东亚广泛分布的观赏植物，其种子中蕴含着结构独特、可能具有抗氧化、免疫调节和降血糖等潜力的多糖宝藏。然而，这些宝贵的资源长期被忽视，成为待开发的生物质“富矿”。传统的提取方法，主要是热水提取，虽然简单，却效率低下、耗时长、能耗高，还可能“误伤”热敏性的有效成分，限制了其大规模应用。有没有一种方法，既能高效“挖出”这些宝藏，又能兼顾环保与可持续性呢？
为了回答这个问题，由Penghua Shu、Hao Yin、Zifan Zhang、Hao Yang、Si Chen、Yilin Chen、Xinfeng Fan、Lu Lv、Sirong Peng、Xialan Wei、Lin Zhang、Jingbo Zhou、Jihong Huang组成的研究团队，在《Ultrasonics Sonochemistry》期刊上发表了一项研究，他们巧妙地将两种绿色技术——低共熔溶剂和超声波——结合起来，为高效、可持续地提取紫荆籽多糖开辟了一条新路径。
为了开展这项研究，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，采用恒温加热搅拌法合成了19种不同的低共熔溶剂并进行理化性质表征。其次，通过苯酚-硫酸法测定多糖含量，并以此为指标，结合单因素实验与响应面法（RSM）系统优化了萃取工艺参数。再者，利用红外光谱（IR）和核磁共振氢谱（1H NMR）分析了最优溶剂的氢键结构。此外，采用扫描电子显微镜（SEM）观察了不同方法提取后种粉的微观形貌变化。最后，通过高效尺寸排阻色谱-多角度激光光散射-示差折光检测器联用技术（HPSEC-MALLS-RI）、高效阴离子交换色谱（HPAEC）等技术对提取的多糖进行了分子量分布和单糖组成分析，并评估了其体外抗氧化（DPPH、ABTS、羟基自由基清除）和α-葡萄糖苷酶抑制活性。
研究结果
3.2. DES筛选结果
研究人员从19种DES中筛选出甜菜碱与乙二醇按1:2摩尔比组成的DES-9作为最优溶剂。在初始条件下，其提取产率高达47.7 mg/g，是水提法（13.6 mg/g）的3.5倍。进一步研究发现，超声辅助使DES-9的提取产率比不使用超声时提高了96.86%，证明了超声与DES的协同增效作用。
3.3. DES-9的红外和核磁共振氢谱
通过IR和1H NMR光谱分析证实，DES-9中甜菜碱与乙二醇之间形成了广泛的氢键网络，这是其能够有效溶解和提取多糖的关键。即使加入20%的水降低粘度后，该氢键网络仍然保持完整。
3.5. 提取条件优化
通过单因素实验和响应面法（RSM）优化，确定了超声辅助DES-9提取CCSPs的最佳工艺参数为：含水量37%，温度72°C，时间61分钟，料液比1:25 g/mL，超声功率240 W。在此条件下进行验证实验，平均产率达到66.3 mg/g，与模型预测值高度吻合。
3.7. CCSPs的稳定性
研究比较了DES-UAE法与水提法所得多糖在不同温度（25°C, 4°C, -20°C）下储存28天的稳定性。结果表明，水提多糖在25°C下14天即变质，4°C下21天长霉，而DES-UAE法提取的多糖在所有温度下均保持相对稳定，仅含量缓慢下降，显示出DES对多糖结构良好的保护作用。
3.8. 表面形貌分析
扫描电镜（SEM）图像直观揭示了不同提取方法对紫荆籽粉微观结构的影响。未处理样品结构致密；水提样品仅局部微松散；仅用DES-9（无超声）处理的样品部分解离；而DES-UAE处理的样品则呈现高度疏松的蜂窝状多孔结构，表明超声波的空化效应与DES的化学溶胀作用协同，彻底破坏了细胞壁，从而实现了最高的提取效率。
3.9. CCSPs的单糖组成
单糖组成分析显示，无论采用DES-UAE、DES单独提取还是水提，所得CCSPs均含有相同的10种单糖，但比例不同。与水提多糖相比，DES提取（无论有无超声辅助）的多糖中阿拉伯糖和半乳糖含量增加，而甘露糖含量显著下降，表明DES-UAE方法可能选择性断裂了特定的糖苷键。
3.10. CCSPs的分子量分布
分子量分析表明，DES-UAE法提取的多糖具有最高的重均分子量（46.22 kDa），而仅用DES（无超声）提取的多糖则表现出最窄的分子量分布（多分散指数1.167）。这说明超声处理有助于释放高分子量组分，但也可能导致链断裂，而DES单独提取则在温和条件下保持了更均一的分子量。
3.11. DES的重复使用
通过AB-8大孔树脂对DES-9进行回收再生，在重复使用4个循环后，其提取效率仍保持在初始效率的74%以上，证明了该DES具有良好的可回收性和工艺可持续性。
3.12. 多糖提取动力学
基于非稳态传质理论和菲克第二定律建立的动力学模型很好地描述了CCSPs的提取过程。研究发现，提高温度和采用适中的料液比（25 mL/g）能显著增加提取速率常数(k)和表面扩散系数(Ds)。在料液比为25 mL/g时，计算的表观活化能(Ea)仅为6.323 kJ·mol-1，表明该提取过程传质阻力小，易于进行。
3.13. 抗氧化和α-葡萄糖苷酶抑制活性
在0.03125–1 mg/mL浓度范围内，评估了不同方法提取的CCSPs的活性。DES-UAE和DES单独提取的多糖在清除DPPH自由基和羟基自由基方面表现出比水提多糖更强的能力，其活性与较高的糖醛酸含量相关。在α-葡萄糖苷酶抑制实验中，DES-UAE提取的多糖表现出最强的抑制活性（IC50= 0.3981 mg/mL），优于水提多糖和DES单独提取的多糖，显示出其在调节餐后血糖方面的潜在应用价值。纯DES-9溶剂本身无显著活性。
结论与意义
本研究成功建立了一种高效、绿色的超声辅助低共熔溶剂提取技术，用于从紫荆籽中获取高活性的多糖。研究不仅通过系统优化将提取产率提升至传统水提法的近5倍，还从分子层面揭示了DES通过强氢键网络增强多糖溶解的机制，并通过动力学分析阐明了其快速、低能耗的传质特性。
该技术的意义重大且多元：首先，在资源利用层面，它将一种未被充分开发的农业副产物（紫荆籽）转化为高附加值的功能性成分来源，符合循环生物经济的理念。其次，在工艺技术层面，DES-UAE作为一种绿色、高效、节能的提取策略，其成功应用为其他植物活性成分的提取提供了可借鉴的范例。DES良好的可回收性进一步降低了成本和环境足迹。再者，在产品开发层面，所获得的CCSPs具有改善的稳定性和明确的抗氧化、降血糖潜力，为其作为天然食品防腐剂、功能性食品或营养保健品原料的开发奠定了坚实基础。
总之，这项工作不仅为紫荆籽资源的高值化利用开辟了新途径，更展示了一种将绿色化学原理与物理场强化技术相结合，以实现生物活性成分可持续生产的强大平台。其揭示的氢键介导的提取机制和建立的动力学模型，对深入理解和完善DES提取技术具有重要理论价值。
