Optimeret ekstraktion og nye fordele ved Cistanche-polysaccharider: Antioxidant og anti-træthedseffektivitet, struktur og kommercielle anvendelser

Resultater og analyse

 

2.1 Enkeltfaktorforsøg

 

Faststof-væske forhold: Udbyttet steg først og faldt derefter; den bedste var 1:20, hvilket giver 5,7%. Højere fortynding forhindrede sandsynligvis fuldstændig ethanoludfældning, hvilket forårsagede tab.

Ultralydseffekt: Udbytte øget fra 125 W til en top ved 200 W; ved 225 W plateau. Indstil effekten til 200 W.

Ultralydstid: Udbyttet steg derefter udjævnet; 20 min gav 8,4%. Længere tider viste ingen gevinst, sandsynligvis på grund af mætning. Indstil tiden til 20 min.

 

Fig.1 Virkninger af opløsningsmiddel-til-materiale-forhold, ultralydseffekt, ultralydstid på udbyttet af CP

 

Tabel 2. Responsoverfladeeksperimentelt design og resultater

Forsøg nr.	A	B	C	Polysaccharidudbytte (%)
1	-1	-1	0	6.82 ± 1.5
2	1	-1	0	7.23 ± 1.8
3	-1	1	0	8.26 ± 0.7
4	1	1	0	8.42 ± 1.2
5	0	-1	-1	6.92 ± 0.9
6	0	1	-1	7.59 ± 1.3
7	0	-1	1	8.26 ± 1.6
8	0	1	1	8.41 ± 2.06
9	-1	0	0	6.75 ± 1.9
10	1	0	0	8.23 ± 1.1
11	0	0	-1	8.12 ± 0.48
12	0	0	1	8.93 ± 2.0
13	0	0	0	8.66 ± 1.44
14	0	0	0	8.60 ± 2.05
15	0	0	0	8.40 ± 1.41
16	0	0	0	8.75 ± 1.0
17	0	0	0	8.67 ± 1.42

---

Sig til, hvis du vil have dette medExcel, CSV, LaTeX, ellerHTMLformat også.

Tabel 3. ANOVA-resultater af regressionsmodel

Kilde	Summen af ​​kvadrater	Frihedsgrader	Mean Square	F-værdi	P værdi
Model	8.85	9	0.98	287.15	< 0.0001**
A	0.24	1	0.24	69.3	< 0.0001**
B	3.23	1	3.23	942.24	< 0.0001**
C	2.47	1	2.47	721.77	< 0.0001**
AB	0.011	1	0.011	3.25	0.1144
AC	0.065	1	0.065	18.91	0.0034**
f.Kr	0.17	1	0.17	50.29	0.0002**
A²	1.39	1	1.39	405.76	< 0.0001**
B²	0.67	1	0.67	194.5	< 0.0001**
C²	0.36	1	0.36	103.93	< 0.0001**
Rest	0.024	7	0.00343	-	-
Manglende pasform	0.00927	3	0.00309	0.84	0.5383
Ren fejl	0.015	4	0.00368	-	-
Total	8.88	16	-	-	-

---

Note:
P < 0,05 indikerer statistisk signifikans.
P < 0,01 indikerer meget signifikant forskel sammenlignet med kontrolgruppen.

 

Cistanche tubolosa ekstrakt supplement

 

Tjek Cistanche-specifikationerne

 

 

 

 

2.2 Box–Behnken respons overfladeoptimering

 

Faktorer: Ultralydstid (A), forhold mellem faststof og væske (B), effekt (C); svar=CP-udbytte.

Model: Y=8.66 + 0.17A + 0.64B + 0.56C − 0,053AB − 0,13AC − 0,21BC − 0,57A² − 0,40B² − 0,29C².

Pasform: P < 0,0001, manglende pasform P=0.5383, R²=0.9973, Adj-R²=0.9938, CV=0.73% → fremragende pålidelighed.

Effekter: Betydningsrang B > C > A. Signifikante vekselvirkninger mellem magt-tid og magt-forhold; tid-forhold interaktion ikke signifikant.

 

Fig.2 Responsoverfladen af ​​interaktionen af ​​hver faktor

Fig.3 Sammenligning af antioxidantaktivitet af fire polysaccharidkomponenter

 

2.3 Optimal procesverifikation

 

Forudsagt optimum: 20,26 min, 1:22,34, 219,73 W → forudsagt udbytte 8,95%.

Kommerciel justering for energibesparelser: 20 min, 1:20, 220 W → valideret udbytte 8,55 % (0,4 % under forudsigelse), hvilket bekræfter modellens nøjagtighed og praktiske effektivitet.

 

2.4 Fraktionering og oprensning

 

Rå CP-polysaccharidindhold: 24,2%.

DEAE-52 celluloseeluering gav fire fraktioner:

CPN (neutral, vand-elueret): udbytte 40,3%, genvinding 78,3%.

CPA-1/2/3 (surt, 0,1/0,3/0,5 mol/L NaCl): udbytter 22,6 %, 13,7 %, 9,2 %; inddrivelser 89,6 %, 65,4 %, 52,7 %.

2.5 Antioxidantaktivitet (in vitro)

 

Alle fraktioner viste dosisafhængig DPPH- og ABTS-opfangning.

IC50 (ug/mL), DPPH: Vc 45,7 < CPA-2 70,9 < CPN 101,8 < CPA-1 124,4 < CPA-3 280.

IC50 (ug/mL), ABTS: Vc 43 < CPA-2 94,5 < CPN 120,5 < CPA-1 140,1 < CPA-3 248,9.

Samlet set: CPA-2 stærkest; CPN nummer to, men med det højeste udbytte og god genopretning → CPN valgt til yderligere undersøgelse som det kommercielt foretrukne lead.

 

2.6 CPN-struktur

 

2.6.1 FTIR-funktioner

 

Typiske polysaccharidbånd: bred O-H-strækning (~3397 cm⁻¹); C-H-strækning (~2927 cm-1); ring-relaterede bånd (~1633 cm-¹); C-H-bøjning (1418, 1370, 1240 cm-1); pyranose C-O-C (~1154 cm-1); stærke glycosidiske C-O-signaler (1080, 1024 cm-1); pyranoseringvibrationer (930, 762 cm-1); -anomer indikation (~849 cm⁻¹).

2.6.2 Molekylvægtfordeling (HPGPC)

 

To delvist overlappende toppe:

Top 1: Mw 6253 Da, Mn 4589 Da, PDI 1,36 → medium-dispergeret højere Mw polysaccharid.

Top 2: Mw 1177 Da, Mn 941 Da, PDI 1,25 → lav-dispersitet lav-Mw komponent (sandsynligvis oligosaccharid).

Implikation: Bimodal fordeling kan påvirke viskositet, absorption og bioaktivitet. Forskelle i forhold til tidligere rapporter stammer sandsynligvis fra udvindingsforhold og råmaterialekilder.

Fig. 4 Fourier Transform Infrarød Spectrum analyse af CPN

 

2.6.3 Monosaccharidsammensætning

 

Overvejende glucose (99,75 %) med spor mannose (0,25 %) → et glukose-rigt neutralt polysaccharid. Sammensætningsforskelle fra andre undersøgelser skyldes præparationsmetoder.

Fig. 5 Højtydende gelpermeationskromatogram af CPN

Fig.6 Ionkromatografisk analyse af monosaccharidstandarder (A) og ionkromatografisk bestemmelse af monosaccharider i CPN (B)

Tabel 4. CPN-molekylvægtsresultater

RT (min)	Mp (Da)	Mw (Da)	Mn (Da)	Spidsarealforhold (%)	Polydispersitetsindeks (Mw/Mn)
36.713	5481	6253	4589	21.86	1.36
39.981	1119	1177	941	78.14	1.25

 

2.7 Anti-træthedsvurdering af CPN (in vivo)

 

2.7.1 Udtømmende svømning

 

CPN (medium dosis) forlængede signifikant tiden til udmattelse i forhold til kontrol (P < 0,05).

Lentinan kontrol og højdosis CPN viste stærkere effekter (P < 0,01).

Konklusion: CPN forbedrer udholdenheden markant.

 

2.7.2 Biokemiske markører

 

Sammenlignet med kontrol sænkede CPN blodurinstofnitrogen og laktat og øgede hepatisk glykogen, hvilket understøtter anti-træthedseffektiviteten.

Diskussion og konklusion

Nøglefund og nye fordele

 

Tabel 6. Sammenligning af vægtbærende svømmetid for mus (n=10, 𝑋̄ ± S)

Gruppe	Gennemsnitlig svømmetid(er)
Blank kontrolgruppe	324 ± 167
Lentinan Group	500 ± 187 **
Lavdosis gruppe	348 ± 175
Medium-dosis gruppe	409 ± 185 *
Højdosis gruppe	489 ± 162 **

Bemærk: Sammenlignet med den tomme kontrolgruppe:
* P < 0,05, ** P < 0,01

---

Tabel 7. Sammenligning af blodurinstofnitrogen-, blodlaktat- og leverglykogenniveauer i mus (n=10, 𝑋̄ ± S)

Gruppe	Blod Urea Nitrogen (ug/ml)	Blodlaktat (mmol/L)	Leverglykogen (ng/g)
Blank kontrolgruppe	18.580 ± 0.753	2.735 ± 0.061	18.257 ± 0.954
Lentinan Group	13.580 ± 0.770 **	2.439 ± 0.058 **	25.543 ± 1.095 **
Lavdosis gruppe	17.176 ± 0.655	2.611 ± 0.052	18.625 ± 1.102
Medium-dosis gruppe	15.123 ± 0.633 *	2.678 ± 0.068	24.870 ± 0.954 **
Højdosis gruppe	15.247 ± 0.679 *	2.534 ± 0.053 *	22.941 ± 1.067 *

Bemærk: Sammenlignet med den tomme kontrolgruppe:
* P < 0,05, ** P < 0,01

Sammenlignet med kontrolgruppen, beggemellemstore og høje doseraf CPN væsentligt reduceretblod urea nitrogenniveauer (P< 0,05), og denhøj dosisgruppe væsentligt reduceretblod laktatniveauer (P< 0,05). Derudover begge delemellemstore og høje dosermarkant øgetleverglykogenindhold (P< 0,001 ogP< 0,05), hvilket indikerer, at CPN udviseranti-træthedsaktivitet.

 

Effektiv, skalerbar ekstraktion: Ultralydsassisteret ekstraktion optimeret til 20 min, 1:20, 220 W leverer 8,55 % udbytte-kortere tid og lavere energi end mange konventionelle metoder, hvilket balancerer gennemløb og omkostninger.

Kommercielt favoriseret fraktion: CPN kombinerer højt procesudbytte (40,3 %), solid genvinding (78,3 %), bemærkelsesværdig antioxidantaktivitet og glucosedominant sammensætning, hvilket gør den til en stærk leder for produktudvikling.

Struktur-funktionsfordele:

Antioxidantkapacitet sandsynligvis fra tilgængelig lav-Mw-komponent og stabil neutral rygrad, der hjælper med at afbøde træningsinduceret oxidativ stress.

Støtte til energimetabolisme: Glucose-rige kæder kan hurtigt levere glucose til glykogensyntese; den bimodale Mw-profil antyder hurtig absorption (lav Mw) plus vedvarende frigivelse (højere Mw), hvilket stemmer overens med "hurtig energi + langvarige" ydeevnefordele.

In vivo-effektivitet: CPN øgede udholdenhed, reducerede BUN og laktat og boostede leverglykogen-klare anti-træthedssignaler.

Forretningsorienteret optimering og applikationsscenarier

Procesdesign til opskalering:

Parametre fastsat til 20 min, 1:20, 220 W minimerer energi- og opløsningsmiddelforbruget, samtidig med at udbyttet bevares, egnet til ultralydsflowreaktorer og kontinuerlig ethanoludfældning.

Fraktionering via DEAE-52 kan oversættes til membran-/ionbytterkolonner med inline-konduktivitetstrin til omkostningskontrol.

Produktkoncepter og positionering:

Sportsudholdenhed og restitution: CPN som en brandet polysaccharidingrediens til RTD funktionelle drikkevarer, geler eller kapsler med fokus på "udholdenhed ↑, laktat ↓, restitution ↑." Par med elektrolytter/BCAA'er for synergi.

Sund aldring og daglig vitalitet: Kombiner med C-vitamin eller polyphenoler for at markedsføre "antioxidant + anti-trætheds" fordele.

Metabolisk velvære: Glukosedominerende neutralt polysaccharid med bimodal Mw kan placeres for mitokondriel sundhed og træningseffektivitet.

Krav og dossierstrategi:

Undergrund anti-træthed med standardiserede modeller for udtømmende svømning og pilotforsøg med mennesker (tid til udmattelse, laktatkinetik, opfattet anstrengelse).

Analytisk fingeraftryk: FTIR, HPGPC (bimodal profil), monosaccharidforhold som QC-markører; sæt specifikationer for Mw-intervaller og renhed for at sikre batch-konsistens.

Omkostninger og bæredygtighed:

Lavere effekt i forhold til ultralyd-mikrobølgehybrider reducerer CapEx/OpEx; Forholdet 1:20 reducerer mængden af ​​opløsningsmidler og spildevand.

Højtydende CPN-prioritering forbedrer omkostningerne pr. effektiv dosis.

 

Samlet konklusion

 

Ultralydsassisteret ekstraktion af Cistanche tubulosa polysaccharider blev optimeret til en hurtig, energibevidst proces, der gav 8,55 %. Fraktionering producerede et neutralt (CPN) og tre sure (CPA-1/2/3) polysaccharider; i betragtning af udbytte, genvinding og aktivitet er CPN det kommercielt foretrukne lead. CPN viser tydelige anti-træthedseffekter (udholdenhed ↑, BUN ↓, laktat ↓, hepatisk glykogen ↑) og meningsfuld antioxidantaktivitet. Dens glukoserige, bimodale molekylvægtstruktur understøtter både hurtig og vedvarende energiforsyning, hvilket tyder på en dual-mode mekanisme: antioxidantbeskyttelse plus optimeret energimetabolisme. Disse indsigter giver en praktisk plan for industriel produktion og produktudvikling centreret om "nye fordele" ved Cistanche-polysaccharider på udholdenheds- og genopretningsmarkeder.

Autoritative referencer

 

[32] Zhong Aihua. Strukturel karakterisering af Herba Selaginella-polysaccharider og deres beskyttende virkning på deoxynivalenol-induceret tarmbarriereskader [D]. Guangzhou: Southern Medical University, 2023.

[33] Wang ZC, Zhou XY, Shu ZH, et al. Reguleringsstrategi, bioaktivitet og fysiske egenskaber af plante- og mikrobielle polysaccharider baseret på molekylvægt. Int J Biol Macromol. 2023;244:125360.

[34] Xiao Linxia, ​​Su Yuan. Sammensætningsanalyse og antioxidantaktivitet af polysaccharider i Cistanchis sinensis. Kina krydderier. 2023;48(05):71–74.

[35] Xu Xiaoyan. Strukturel analyse og antioxidantaktivitet af polysaccharider fra Cuscuta chinensis [D]. Ya'an: Sichuan Agricultural University, 2023.

[36] Luo Xinjie, Liu Jiangyun, Yang Jianhua, et al. Strukturel karakterisering af Cistanche polysaccharider og deres beskyttende virkning på høj glucose-induceret skade i renale tubulære epitelceller. Fødevarevidenskab. 2025;46(11):208-216.

[37] Cheng N, Wang H, Hao HF, et al. Forskningsfremskridt vedrørende polysaccharidkomponenter som potentielle farmaceutiske midler. Eur J Med Chem. 2023;245:114892.

[38] Jiang Junwen. Undersøgelse af virkningen af ​​sammensætningsforberedelse af Cistanche deserticola på lindring af fysisk træthed. Heilongjiang Science. 2022;13(14):16–17, 21.

[39] Zhao Yan. Omfattende evaluering af Cistanche-kvalitet og dets polysaccharidekstraktion, oprensning og strukturel identifikation [D]. Aral: Tarim University, 2022.

[40] Yang MH, Li XF, Li FL, et al. Ultralydsassisteret enzymatisk ekstraktionsoptimering af polysaccharider og kombineret struktur-aktivitetsanalyse ved LC og GC-MS. J Chromatogr A. 2025;1761:466331.

[41] Sun Ping, Lan Wei, Li Yan, et al. Bestemmelse af totale flavonoider og polysaccharider i Cistanchis sinensis ekstraheret med mikroovn. Kinesisk urtemedicin. 2003;(06):98–112.

[42] Li Shengheng. Ekstraktion af Cistanche-polysaccharider ved hjælp af forskellige teknikker og deres antioxidantaktivitet. Kina krydderier. 2025;50(07):218–222.

[43] Guo XH, Xin QC, Wei P, et al. Antioxidant- og anti-aldringsaktiviteter af Longan polysaccharider (LP-A) i C. elegans. Int J Biol Macromol. 2024;267(2):131634.

[44] Ti YR, Zhang YL, Hou YQ, et al. Et nyt neutralt polysaccharid med lav Mw med immunologisk aktivitet fra Borani. Food Chem. 2025;469:142566.

[45] Wen J, Huang RJ, Li S, et al. Havtornpolysaccharider: ultralydsassisteret enzymatisk ekstraktion, oprensning, strukturel karakterisering og antioxidantanalyse. Food Chem X. 2025;26:102265.

[46] Gao Z, Kang H, Song Q. Effekter af steviolglycosider på levermitokondriel energimetabolisme og oxidativ stress hos rotter med udmattende motion. Fødevareindustriens teknologi. 2025;46(06):377–386.

[47] Sun Xin, Fan Shijun. Anti-træthedsaktivitet af Lycium barbarum polysaccharider. Fødevarer og maskiner. 2025;41(07):175–182.