天然和可持續來源的酚類抗氧化劑的生物活性
1 Introduction
零廢棄物處理作為一種減少殘渣產生的策略被提出。對這些廢棄組分的潛力進行研究是必要的，以證明食物廢物再利用所產生的收益可以抵消這些組分的運輸和保存的初始成本。番石榴加工廢棄物作為生物活性化合物的豐富來源的潛力已經被探索，包括番茄紅素和酚類化合物，如鞣花酸和沒食子酸。
關于番石榴果肉和加工廢棄物中酚類化合物的文獻僅限于可溶性酚類化合物，沒有關于不溶性結合態酚類化合物在此類材料中存在的報道。此外，除體外抗氧化活性外，番石榴多酚潛在的其他生物活性尚未被研究。因此，本研究旨在對番石榴果肉和廢棄物的不同酚類組分（游離、酯化、結合態）進行表征，并考察其對糖尿病相關代謝酶（α-葡萄糖苷酶）和肥胖相關代謝酶（胰脂肪酶）的抑制作用，以及對關鍵生物分子（DNA和LDL-c）氧化損傷的預防作用。
2 Results and Discussion
2.1 總酚和總黃酮含量
番石榴果肉和加工廢棄物提取物各組分（游離、酯化、結合態）的總酚含量（TPC）之和顯示，兩種水果部分顯示出相同的總酚水平。這突出了感知番石榴加工廢棄物作為具有營養保健潛力的分子的寶貴來源的重要性。 與已觀察到的TPC類似，番石榴樣品中總黃酮含量（TFC）的定量也證明了這種酚類物質在果肉和廢料組分之間的均勻分布。番石榴果肉的TFC為11.7 mg兒茶素當量（CE）/g（游離態+酯化態+不溶性結合態黃酮），而番石榴廢棄物的TFC為10.5 mg CE/g。黃酮主要以酯化形式存在于紙漿組分中，而廢液中的黃酮主要以游離態形式存在，總酚也有相同的趨勢。在番石榴果肉和廢棄物中，不溶性結合態黃酮分別占總黃酮的27%和24%。本研究首次報道了番石榴果肉和加工廢棄物中酯化態和不溶性結合態總酚和總黃酮的含量。
2.2 抗氧化活性
通過測定番石榴提取物清除2,2-二苯基-1-苦肼基自由基（DPPH）和2,2′-聯氮-雙-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽（ABTS）自由基的能力來評價其抗自由基活性。還測定了鐵還原抗氧化能力。總體而言，總酚含量較高的提取物（游離酚和酯化酚提取物）在所有抗氧化測試中表現最好。Pearson相關性分析證實了這一趨勢，因為總酚含量與DPPH、ABTS和FRAP結果呈強正相關。與番石榴果肉提取物相比，番石榴廢渣提取物在DPPH和ABTS測試中表現略好。
2.3 采用HPLC-UV-MS-TOF對番石榴果肉和廢棄物的酚類成分進行分析
2.3.1 酚類化合物的鑒定
總體而言，在所有提取物中共鑒定出27種不同的酚類化合物，分別是16種酚酸，4種鞣花單寧，4種黃酮，2種芪和1種香豆素。番石榴果肉中鑒定出的酚類物質種類最多，其中游離態11種，酯化態8種，不溶性結合態6種。
酚酸類是番石榴提取物中發現的主要類別。番石榴樣品中檢測到的羥基肉桂酸有咖啡酸（[M-H]-，m/z 179）、羥基咖啡酸、咖啡酰莽草酸和反式肉桂酸（[M-H]-，m/z 147）以及香豆酸結合物。番石榴中檢測到的黃酮類化合物包括芹菜素、黃杉素、楊梅黃素和白楊黃素。
2.3.2酚類化合物的定量
共有14種酚類化合物被定量并報告為μg/g，其中酚酸類成分占主導地位。總酚含量（游離態+酯化態+不溶結合態）由單個酚水平的總和給出，表明番石榴漿中酚類物質的濃度顯著高于廢物部分。
2.4 生物活性
2.4.1 α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶抑制活性
目前的研究表明，從番石榴果肉和加工廢料中獲得的酚類提取物能夠超過這些水平。結果表明，含有游離型和酯化型酚類化合物的提取物在兩種番石榴組分中顯示出最高的抑制率。由于這些提取物具有最高的總酚含量，因此可以推斷多酚含量與α-葡萄糖苷酶抑制之間的直接關系。事實上，鞣花酸戊糖苷的含量在本研究中顯示出與α-葡萄糖苷酶抑制水平呈正相關的（P＜0.01），支持這一假設。胰脂肪酶抑制活性觀察到不同的趨勢。沒食子酸和部分提取物之間的抑制水平沒有顯著差異。此外，來自番石榴果肉和廢棄物的結合態酚類物質對胰脂肪酶的抑制率最高，而來自兩種水果部分的游離酚表現出最差的性能，這與在α-葡萄糖苷酶測定中觀察到的結果相反。番石榴果肉和廢棄物的結合態酚類成分揭示了4-羥基苯甲酸和原兒茶酸的存在，它們在先前的研究中已被證明是胰脂肪酶的有效抑制劑。
在本工作中，這些酚酸與脂肪酶抑制水平，以及沒食子酸和羥基沒食子酸具有很強的相關性。所有這些分子在番石榴樣品的結合態部分中都有顯著的比例。因此，它們可能是這種特殊生物活性的決定因素。
2.4.2 保護低密度脂蛋白（LDL）膽固醇和DNA免受氧化損傷
從番石榴果肉和廢棄物中提取的酚類提取物顯示出保護LDL-c分子免受銅離子作用的能力。有研究表明，多酚類化合物與LDL-c混合后，可通過清除自由基和金屬螯合作用減輕氧化，同時還可保護天然的抗氧化分子。番石榴廢渣提取物在與羥基自由基結合時比果肉提取物在保持DNA超螺旋結構方面表現出更優異的性能，這證實了該部分作為生物相關多酚來源的重要性。番石榴提取物對過氧自由基對超螺旋DNA造成的氧化損傷也顯示出高水平的保護作用。
3 Conclusion
本文對番石榴加工廢棄物的多酚組成和生物活性進行了表征，并與可食用部分（果肉）進行了比較，證明了番石榴廢棄物在生物活性方面與果肉相當，因此具有潛在的健康益處（具有抗糖尿病、抗肥胖、心臟保護和抗癌作用）。這些生物活性在番石榴及其加工廢棄物中首次被報道。此外，本研究首次報道了該果實不溶性結合態的酚類成分。果肉和加工廢棄物的不溶性結合態提取物具有獨特的多酚組成，表現出突出的胰脂肪酶抑制活性和對超螺旋DNA的氧化保護作用，以抵御羥基自由基的攻擊。番石榴的加工廢料作為生物活性化合物的豐富來源而脫穎而出，并可能為營養品和功能性食品成分提供可行的來源。
