超声辅助低共熔溶剂高效提取紫荆树皮多糖：工艺优化、动力学机制及抗氧化活性研究

本研究针对传统植物多糖提取方法效率低、有机溶剂用量大等问题，创新性地采用超声辅助低共熔溶剂（DES-UAE）技术从紫荆（Cercis chinensis）树皮中提取多糖。通过系统筛选15种DES体系，确定L-脯氨酸-乙二醇（1:2 M）为最优溶剂，结合响应面法优化获得64.7 mg/g的提取率（较水提法提高3.7倍）。研究揭示了该过程符合准一级动力学（R2>0.90），受颗粒内扩散控制，活化能仅10.28 kJ·mol-1。提取多糖展现DPPH（IC50 0.54 mg/mL）、ABTS（0.24 mg/mL）和羟基自由基（0.62 mg/mL）清除能力，DES可循环使用5次（效率>78%），为天然抗氧化剂绿色生产提供了新策略。

　　

植物多糖作为具有免疫调节、抗氧化等多种生物活性的天然大分子，在功能食品和医药领域备受关注。然而传统热水提取法存在效率低下（通常需要数小时）、高温易导致活性成分降解等问题，而有机溶剂提取又面临环境负担。紫荆（Cercis chinensis）树皮作为传统中药，其多糖成分具有显著药理活性，但现有提取技术难以兼顾高效与环保。这项发表于《Ultrasonics Sonochemistry》的研究，开创性地将超声辅助提取（UAE）与低共熔溶剂（DES）技术相结合，建立了一种高效、绿色的多糖提取新范式。

研究团队采用响应面法（RSM）优化工艺参数，通过扫描电镜（SEM）观察细胞结构变化，结合分子量测定（SEC-MALLS-RI）和单糖组成分析（HPAEC）表征产物特性，并系统评估了DPPH/ABTS/羟基自由基清除能力。实验选用15种DES体系，以许昌大学食品与药学院为研究平台，使用紫外分光光度计、核磁共振仪等设备完成分析。

在DES筛选环节，研究发现L-脯氨酸与乙二醇以1:2摩尔比组成的DES-11表现最优，其独特氢键网络能有效破坏多糖-基质相互作用，提取率达40.8 mg/g，是水提法的2.3倍。通过单因素实验和Box-Behnken设计，最终确定最佳条件为：含水量39%、温度45℃、时间28分钟、料液比1:40 g/mL、超声功率240 W，验证实验获得64.7 mg/g的提取率。SEM图像清晰显示DES-11处理后的样品呈现蜂窝状结构，表明其能深度破坏细胞壁，这解释了其卓越的提取效率。

动力学研究揭示了该提取过程符合准一级动力学模型，表观活化能仅10.28 kJ·mol^-1，远低于传统方法，证实了温和条件下即可实现高效提取。通过Arrhenius方程建立的动力学模型，可精确预测不同粒径（r）和温度（T）下的提取效率。分子量分析显示DES提取的多糖（CCBPsD）平均分子量达296.884 kDa，显著高于水提物（109.907 kDa），表明DES能更好地保持多糖结构完整性。

在应用价值方面，DES-11提取的多糖展现出中等的自由基清除能力：DPPH IC₅₀ 0.54 mg/mL、ABTS 0.24 mg/mL、羟基自由基0.62 mg/mL，虽不及VC但显著优于水提物。通过AB-8大孔树脂再生，DES-11在5次循环后仍保持78%以上的提取效率，证实了其工业化应用的可行性。单糖组成分析表明两种提取方法获得的多糖均含有岩藻糖（Fuc）、鼠李糖（Rha）等8种单糖，葡萄糖（Glc）占比超51%，但DES提取物含有更多糖醛酸（GalA，6.75% vs 4.38%），这可能是其抗氧化活性略优的结构基础。

这项研究的意义在于：首次将DES-UAE技术应用于紫荆树皮多糖提取，通过氢键重构机制突破细胞壁屏障，建立了可量化预测的动力学模型。相比传统方法，新工艺具有三大优势：效率提升3.7倍、能耗降低（活化能仅10.28 kJ·mol^-1）、溶剂可循环使用。为天然抗氧化剂的可持续生产提供了理论依据和技术支持，同时拓展了DES在植物活性成分提取中的应用范式。未来研究可聚焦于多糖构效关系解析，以及该技术在其它药用植物提取中的普适性验证。