超声波辅助深共晶溶剂法对高寒大麦酒糟中多糖的理化性质和生物活性的影响

陈丽华|李佳燕|蒋金金|冯胜宝

上海工业大学香料、香精与化妆品学院，中国上海201418

摘要

首次开发了一种绿色高效的超声辅助深共晶溶剂（UDE）方法，用于从青稞酒蒸馏残渣（HBDG）中提取富含β-葡聚糖的多糖。在优化条件下（氯化胆碱：乳酸比例为1:4 M，水分含量49%，固液比为1:33 g/mL，温度79°C，时间120分钟），β-葡聚糖的提取率达到55.78%。与热水提取（HWE-G）和超声辅助提取（UAE-G）得到的多糖进行系统比较后发现，UDE提取法得到的多糖具有最低的分子量（68.1 kDa）和粘度（0.97 mPa·s），并且表现出更强的抗氧化（在Raw264.7细胞中清除活性氧）和降糖（抑制α-淀粉酶/α-葡萄糖苷酶，以及延缓葡萄糖透析）活性。值得注意的是，UDE-G中的β-葡聚糖含量最高（83.65%），而HWE-G和UAE-G中的含量分别为20.89%和19.11%。从机制上讲，UDE-G的增强生物活性归因于其较低的分子量（68.1 kDa vs HWE-G的110.8 kDa）、较高的葡萄糖摩尔比（82.41% vs HWE-G的19.50%），以及保留了β-葡聚糖的关键结构特征，这些因素共同促进了更好的细胞吸收和自由基中和。本研究将UDE确定为一种绿色高效的提取策略，可用于利用HBDG，并强调了UDE-G作为管理高血糖和氧化应激的有前景的功能性成分。

引言

青稞酒蒸馏残渣（HBDG）是青稞酒生产的主要副产品，年产量可观（Ge等人，2025年）。HBDG富含多种生物活性化合物，尤其是β-葡聚糖，因其显著的健康益处而受到科学界的广泛关注（Zhou、Dong等人，2025年）。作为一种天然多糖，其多样的生物活性，包括抗氧化、抗糖尿病、抗增殖和抗炎作用，与其化学组成、流变性质和分子量密切相关（Liu、Huang等人，2025年；Tang等人，2025年；Yang等人，2025年）。高效提取是发挥HBDG多糖潜力的关键步骤，因为提取方法会显著影响其产量、结构、物理化学性质和生物活性（Shu等人，2025年）。

热水提取（HWE）是传统方法，但效率低下且处理时间较长（Ding等人，2025年）。超声辅助提取（UAE）通过破坏植物细胞壁有效提高多糖的溶解度（Gao等人，2024年）。超声辅助深共晶溶剂提取（UDE）进一步利用超声空化作用破坏细胞结构并增强传质效果，而深共晶溶剂（DES）能够选择性地高效溶解目标分子（Yahaya等人，2024年）。通过选择专门溶解多糖的DES配方，UDE可以显著提高水溶性和整体提取产量（Wu等人，2022年；Xia等人，2023年）。此外，UDE方法不仅提高了多糖的提取率，还增强了其生物活性。例如，Zou（Zou等人，2022年）报道超高压辅助DES提取枣多糖的产量达到了10.42%（比HWE高3.3倍），并显示出更强的益生元活性。同样，Yan（Yan等人，2024年）报道超声辅助DES提取枇杷叶多糖的产量高于HWE，且纯化的LLP1–2对精子细胞表现出更强的抗氧化活性。然而，UDE尚未应用于从HBDG中提取β-葡聚糖。尽管Liu（Liu等人，2021年）比较了HWE、UAE、微波辅助提取和超声-微波辅助提取从青稞中提取β-葡聚糖的效果，但UDE与HWE和UAE在提取HBDG多糖方面的直接比较尚未进行。

本研究的主要贡献有三个方面：（1）从HBDG中提取β-葡聚糖的UDE方法；（2）系统比较UDE（UDE-G）、HWE（HWE-G）和UAE（UAE-G）得到的多糖的物理化学和结构性质；（3）阐明提取方法对Raw264.7细胞保护和降糖活性的影响。因此，本研究旨在优化从HBDG中提取β-葡聚糖的UDE方法，并通过与HWE和UAE的比较，确定生产高活性多糖以用于功能性食品应用的最有效方法。

章节摘录

试剂

氯化胆碱、甘油、尿素、乳酸、乙二醇、苹果酸、葡萄糖、α-淀粉酶（4000 U/mg）、胰蛋白酶（5000 U/mg）及其他试剂均购自上海Titan科技有限公司（中国上海），均为分析级。Raw264.7细胞购自iCell Bioscience Inc.（中国上海），活性氧（ROS）检测试剂盒购自Beyotime Biotechnology（中国上海）。

材料

HBDG（编号20240828）由青海湖珠提供

HBDG的基本组成

如图1a所示，蛋白质是HBDG的主要成分，占干物质的25.71±2.13%，其次是纤维素，占22.82±0.18%。值得注意的是，β-葡聚糖的含量达到了6.21±0.57%。HBDG的有利成分组成使其具有很高的增值潜力，可以显著提高其经济可行性。

深共晶溶剂（DES）的选择

研究表明，DES提取可以在温和条件下实现多糖的高效绿色分离

结论

本研究开发了一种超声辅助深共晶溶剂（UDE）方法，用于从青稞酒蒸馏残渣（HBDG）中提取多糖。在最佳条件下（氯化胆碱：乳酸=1:4，水分含量49%，固液比1:33 g/mL，温度79°C，时间120分钟），β-葡聚糖的提取率达到55.78%。提取方法显著影响了分离出的多糖的物理化学性质，包括β-葡聚糖的含量等。

CRediT作者贡献声明

陈丽华：撰写——审稿与编辑，监督，项目管理，方法学，资金获取，概念构思。李佳燕：撰写——初稿，数据可视化，实验研究，正式分析。蒋金金：验证，实验研究。冯胜宝：项目管理，监督。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。