加压液体萃取多元优化：从裙带菜中高效选择性提取生物活性全反式岩藻黄质及其异构体

本研究针对裙带菜(Undaria pinnatifida)中岩藻黄质(FX)及其异构体的高效提取难题，通过响应面法优化加压液体萃取(PLE)工艺参数（时间、温度、溶剂浓度），首次系统评估了顺式异构体的提取动力学。研究发现115°C、100%乙酸乙酯、1分钟为最优条件，经三次循环提取使总FX产量提升两倍。所得富集提取物展现出显著抗氧化(DPPH/ABTS)、抗炎(NO抑制)及抗癌(NCI-H460/MCF-7细胞系)活性，为棕色藻类的高值化利用提供了标准化绿色萃取方案。

　　

在功能性食品和药物研发领域，源自海洋藻类的天然活性物质正受到空前关注。褐藻中的特征性色素岩藻黄质(Fucoxanthin, FX)因其独特的丙二烯键和环氧结构，被证实具有抗氧化、抗炎、抗肥胖乃至抗癌等多重生理功效。然而现有研究大多聚焦于占自然界FX总量88%的全反式(all-trans)构型，对其顺式(cis)异构体的生物活性与提取工艺却鲜有关注。更值得注意的是，传统提取方法存在效率低、耗时久、有机溶剂用量大等问题，且高温加工过程中易引发异构化反应，导致生物活性成分的损失。

为破解这一难题，西班牙维戈大学的研究团队在《Algal Research》发表了一项创新性研究，系统探讨了采用加压液体萃取(Pressurized Liquid Extraction, PLE)技术从裙带菜(Undaria pinnatifida)中同步提取全反式FX及其顺式异构体的优化工艺与生物活性评价。该研究不仅建立了高效的提取流程，还首次深入评估了顺式FX异构体的稳定性与活性，为藻类生物活性成分的可持续开发提供了重要技术支撑。

研究人员采用响应面法(Response Surface Methodology, RSM)结合中心复合设计(Central Composite Design, CCD)，对PLE过程中的三个关键参数——提取时间（1–21分钟）、温度（50–200°C）以及溶剂组成（乙醇在乙酸乙酯中的比例）进行了系统优化。通过28组实验数据构建了预测模型，并采用合意性函数(Desirability function)进行多目标优化。提取产物通过超高效液相色谱(UPLC-DAD)进行定性与定量分析，并使用DPPH、ABTS自由基清除实验评价抗氧化活性，通过LPS诱导的RAW 264.7巨噬细胞模型评估抗炎效果，最后以MCF-7和NCI-H460肿瘤细胞系验证提取物的细胞毒性。

3.1.1. carotenoid profiling of PLE-extracted UP samples using UPLC-DAD

通过色谱分析确认裙带菜提取物中主要包含全反式FX和两种顺式FX异构体（推测为13-cis、13′-cis或9′-cis构型），同时检出二胺黄质、叶绿素A和β-胡萝卜素等其他色素成分。

3.1.2. Model fitting

所建立的五种响应变量数学模型均具有高度显著性(p?adj介于0.76–0.98)，且失拟项不显著，证实模型可可靠用于工艺优化。

3.1.3. Impact of PLE conditions on response variables

温度是影响FX异构体提取的最关键因素，表现出先增后降的非线性效应；溶剂组成中乙酸乙酯比例增加显著提高FX选择性，而乙醇更利于提高总提取物得率但降低FX纯度。

3.1.4. Optimization and validation of optimized PLE conditions

最优PLE条件为：115°C、100%乙酸乙酯、1分钟，此条件下预测总FX提取率达10.5% w/w，实验验证值与预测值无显著差异，证明模型可靠性。

3.2. Multiple extraction cycles to improve FX-isomers yield

在最优条件下进行三次循环提取（总时间3分钟），可使全反式FX和顺式异构体产量提高一倍，分别达到1.19 mg/g dw和0.33 mg/g dw。

3.3. Bioactivities of the FX-rich extract from UP

富FX提取物显示出浓度依赖的抗氧化活性（DPPH IC₅₀=1078.46 μg/mL；ABTS IC₅₀=893.01 μg/mL），显著抑制LPS诱导的NO生成（IC₅₀=42.40 μg/mL），并对肺癌NCI-H460和乳腺癌MCF-7细胞系表现出强烈细胞毒性（GI₅₀分别低于70.53 μg/mL和50 μg/mL）。

本研究成功开发出一种高效、环保的PLE工艺，可实现从裙带菜中同步提取全反式与顺式FX异构体，且顺式异构体表现出与反式构型相当的热稳定性。通过多循环策略显著提高了提取效率，所得富集提取物在抗氧化、抗炎和抗肿瘤方面展现出显著活性。该研究不仅为藻类活性成分的工业化提取提供了标准化方案，更首次系统论证了顺式FX异构体的潜在健康价值，对推动棕色藻类资源的高值化利用和功能性产品开发具有重要指导意义。