Nurul Faezawaty Jamaludin | Rosnah Shamsudin | Muhammad Hazwan Hamzah | Mohd Zuhair Mohd Nor | Muhammad Yusuf Hasan | Jaturapatr Varith
亚临界水提取（SWE）是一种新兴技术，能够在优化条件下提高植物基材料中植物化学物质的回收率。然而，其在叶类蔬菜中的应用仍不充分。本研究采用响应面方法（RSM）优化了从干枯的羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala）中提取富含抗氧化剂的化合物的条件。研究了提取温度（120–150 °C）、提取时间（10–30 min）和固液比（1:10–1:15）对总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）和抗氧化活性的影响。初步筛选实验表明，在120 °C以下进行提取时，TPC和抗氧化活性显著降低，且需要更长的提取时间才能获得相当的产量。因此，选择120 °C作为实际的下限，以确保在有效的亚临界区域内操作同时保持工艺效率。在研究的温度范围内，提取温度是影响抗氧化剂回收的主要因素。最佳条件为120 °C、提取时间10 min以及固液比1:15，此时获得的Gallic酸当量（GAE）为66.31 mg g−1干重（DW），Quercetin当量（QE）为12.58 mg g−1 DW，2,2-二苯基-1-吡啶肼自由基清除能力（DPPH）为82.67 ± 0.01%，铁还原抗氧化能力（FRAP）为799.53 ± 3.17 μmol Fe2+ g−1 DW。验证实验显示，TPC、TFC和DPPH活性的相对偏差分别为11.24%、6.07%和1.70%，证实了所建立模型的预测准确性（R2 > 0.95）。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析确认了酚类和含硫官能团的存在。在有利条件下，膳食纤维（0.8 g kg−1）和微量芥子苷（0.38 μmol g−1）得到保留，表明基质降解有限。结果表明，适中的亚临界温度通过平衡提高的溶解度和最小化的热降解作用，最大化了抗氧化剂的回收率。这些发现表明SWE是一种高效且环保的方法，可用于从羽衣甘蓝中提取富含抗氧化剂的成分，适用于功能性食品。
羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala）被广泛认为是一种营养丰富的超级食品，属于十字花科。它含有极高的维生素K、维生素C、β-胡萝卜素（维生素A的前体）和纤维含量，这些成分有助于消化道健康，并被认为可以降低低密度脂蛋白（LDL）胆固醇，从而减少对心脏健康的威胁，调节血糖水平，潜在地降低代谢综合征和2型糖尿病的风险（Gunnars, 2025）。此外，羽衣甘蓝还含有钙、钾、锰和铁等必需矿物质，这些矿物质对维持骨骼健康、支持心血管系统和调节整体代谢过程至关重要（Kennedy, 2021; WebMD, 2022）。
羽衣甘蓝还含有大量的植物化学物质，如酚类化合物、黄酮类、类胡萝卜素和芥子苷（Gunnars, 2025; Satheesh & Workneh Fanta, 2020; Verkerk et al., 2009）。这些生物活性成分显著增强了抗氧化活性，并与预防氧化应激相关疾病和慢性疾病（如癌症和心血管疾病）的炎症有关（Gunnars, 2025; Gupta et al., 2014）。
在羽衣甘蓝中报道的酚类成分中，来自山柰酚和槲皮素的黄酮苷是其抗氧化活性的主要来源。对羽衣甘蓝叶片的详细植物化学分析鉴定出了多种黄酮醇衍生物，包括山柰酚-3-O-槐糖苷和其他酰基化山柰酚苷，它们构成了羽衣甘蓝提取物中的主要黄酮成分。这些化合物通过自由基清除和氧化还原调节机制表现出强大的抗氧化特性，从而显著提高了羽衣甘蓝的整体抗氧化能力（Lin & Harnly, 2009; Olsen et al., 2009）。
最近的关于膳食黄酮的综述强调了山柰酚和槲皮素衍生物作为具有显著抗氧化和生物活性的关键植物酚类物质的重要性，进一步凸显了它们在功能性食品和营养保健品中的应用价值（Cho et al., 2025; Tang et al., 2024）。最新研究还表明，羽衣甘蓝中的芥子苷衍生物（尤其是硫代葡萄糖苷）具有抗炎和神经保护作用。发酵羽衣甘蓝或发酵羽衣甘蓝汁已被证明可以在体外和体内抑制促炎细胞因子白细胞介素-6（IL-6, IL-1）和其他炎症介质。补充全羽衣甘蓝已被证明可以预防小鼠的饮食诱导炎症（Kim et al., 2023; Shahinozzaman et al., 2021; Subedi et al., 2024）。凭借这些广泛的健康益处，羽衣甘蓝可以被视为一种功能性食品，通过提供抗氧化防御、心血管保护和代谢调节来促进人类健康。
对植物基抗氧化剂需求的增加促进了更高效和环保的提取技术的发展（Bouizgma et al., 2025）。传统的溶剂提取方法通常依赖甲醇、乙醇或丙酮等有机溶剂（Cruz et al., 2015）。尽管这些溶剂能有效提取酚类化合物，但它们的使用存在一些缺点，包括环境问题、溶剂残留和较长的提取时间。因此，研究越来越多地集中在减少溶剂消耗的同时提高提取效率的绿色提取技术上（Awad et al., 2021）。有效的提取过程是获得高生物活性化合物并成功应用于食品和制药工业的关键。不适当的提取条件可能会破坏生物活性化合物并改变其功能特性，使其无法使用。根据提取策略，可以使用多种先进的绿色提取技术从羽衣甘蓝中回收生物活性化合物，包括亚临界水提取（SWE）。其中，SWE因其更高的提取效率和环保性而越来越受到青睐，它仅在受控的温度和压力条件下使用水，而不需要有机溶剂（Cheng et al., 2021; Ko et al., 2020）。
SWE通过加压热水提取进行，使用水作为溶剂，温度范围为100 °C至374 °C，并在足够的压力下保持液态（Knierim et al., 2024; Pinto et al., 2023; Plaza & Turner, 2015）。SWE是一种有效的解决方案，能够从植物材料中环保地提取有价值的化学物质（Zakaria et al., 2017）。影响通过SWE从羽衣甘蓝中提取生物活性化合物的产量和选择性的主要因素包括温度、时间、固液比和压力。水的一些特殊性质，如介电常数和表面张力，在这些条件下是可以调节的，从而增强了特定化学物质的溶解度。研究表明，该方法通过减少提取时间和溶剂消耗，同时提高化合物产量和提取物质量，成功解决了传统溶剂提取的问题（Žagar et al., 2024）。对于植物基质中的酚类化合物和抗氧化剂，最佳的SWE条件通常涉及较高的温度（120 °C至220 °C）和较短的提取时间（5–30 min）。温度的升高通常会由于水的物理化学性质变化而提高极性较低的生物活性物质的溶解度和回收率（Antony & Farid, 2022; Cheng et al., 2021; Mikucka et al., 2022; Plaza & Turner, 2015）。
尽管人们对使用SWE从植物中提取生物活性物质越来越感兴趣，但专门针对从羽衣甘蓝中提取酚类化合物的研究仍然有限。特别是，关键SWE参数——温度、提取时间和生物质负荷——对酚类化合物和抗氧化活性的综合影响尚未通过统计优化技术进行全面评估。
因此，本研究的目的是探讨亚临界水提取参数对羽衣甘蓝提取物的产量、总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）和抗氧化活性的影响。应用响应面方法（RSM）来模拟工艺变量之间的相互作用，并确定最大化从羽衣甘蓝中提取抗氧化化合物的最佳条件。需要注意的是，本研究的目的是在定义的实验设计空间内探讨SWE操作条件的影响，而不是将SWE与传统溶剂提取方法进行比较。因此，这里报告的结果描述了SWE工艺的优化，不应被解释为对其他提取技术的直接评价。
材料
新鲜的和枯萎的羽衣甘蓝由马来西亚Selangor的Farmy Sdn Bhd提供，手工分离后去除带刺的茎部并丢弃。仅清洗叶片部分，然后在50 °C的通用烤箱（Memmert, IN110, Germany）中烘干15 h直至重量恒定，随后使用实验室研磨机将其研磨成细粉。所得叶片粉通过70目筛子筛选，以获得小于0.2 mm的均匀颗粒大小，并储存在密封容器中。
羽衣甘蓝叶片的近似组成
新鲜和变质（枯萎）羽衣甘蓝样品的近似组成总结在表2中，所有宏量营养素值均以干重（DW）表示，以便于样品之间的比较和与先前报告的值进行对比。新鲜羽衣甘蓝的含水量为89.9%，这与先前研究报道的范围（81–90%）一致（Emebu & Anyika, 2011; Sikora & Bodziarczyk, 2012）。然而，储存的枯萎羽衣甘蓝样品的含水量显著增加。
结论
本研究表明，亚临界水提取可以有效地选择性地提高从羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala）中提取抗氧化剂的效率，同时保持提取物的质量。提取温度被确定为控制抗氧化剂产量和选择性的主要参数，强调了控制工艺强度以平衡传质增强和热稳定性的重要性。在优化条件下（120 °C、10 min和固液比1:15），
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CRediT作者贡献声明
Nurul Faezawaty Jamaludin：撰写——初稿、可视化、验证、资源管理、方法论、研究、资金获取、数据分析、概念化。
Rosnah Shamsudin：撰写——审阅与编辑、监督、资源管理、方法论、资金获取、概念化。
Muhammad Hazwan Hamzah：撰写——审阅与编辑、监督、资源管理、方法论、概念化。
Mohd Zuhair Mohd
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
我们衷心感谢马来西亚普特拉大学通过Grant Putra Berimpak No. GPB/2024/9810000慷慨资助我们，并提供先进的实验室设施，这对本研究的成功完成起到了重要作用。此外，还要特别感谢吉隆坡大学和马来西亚化学与生物工程技术研究所提供的奖学金和研究机会，这些支持对研究的进展起到了关键作用。
