Optimierung des optimalen Extraktionsverfahrens und der α-Glucosidase-Hemmaktivität von Quinoa-Kleie und Saponinen mit Hilfe der Response Surface Methodology
Chenopodium quinoa Willd. ist in der Andenregion Südamerikas beheimatet und ist das traditionelle Hauptnahrungsmittel der Inka-Indianer. Sie wird seit über 5000 bis 7000 Jahren verzehrt und angebaut. Quinoa hat einen hohen Nährwert, ist reich an Gesamtphenolen und Flavonolen und hat antioxidative, immunregulierende und krebshemmende Eigenschaften. In den frühen 1960er Jahren begann China mit der Einführung von Quinoa-Ressourcen. In den letzten Jahren hat sich die Anbaufläche von Quinoa in China rasch ausgeweitet. Im Jahr 2019 wird die geschätzte Anbaufläche von Quinoa in China 20000 Quadratmeter überschreiten, mit einer Gesamtproduktion von 20000 bis 30000 Tonnen. Quinoa-Kleie (d. h. die äußere Samenschale von Quinoa) enthält eine große Menge an Triterpensaponinen, die jedoch bitter schmecken. Vor dem Verzehr von Quinoa wird sie häufig durch Waschen oder Mahlen entfernt, so dass bei der eigentlichen Produktion und Verarbeitung von Quinoa eine große Menge an Quinoakleie anfällt. Die derzeitige Verwendung von Quinoakleie ist jedoch nur eine einfache Verarbeitung für die Verwendung als Futtermittel. Wenn Quinoa-Kleie verwertet werden kann, lässt sich der umfassende Nutzungswert von Quinoa verbessern. Triterpensaponine haben eine entzündungshemmende, tumorhemmende, atherosklerosehemmende und diabeteshemmende Wirkung. Darüber hinaus wurde berichtet, dass das in der Quinoakleie enthaltene Albumin antioxidative und ACE-hemmende Eigenschaften besitzt. Der 50%-Ethanolextrakt hat eine schützende Wirkung auf die durch Tetrachlorkohlenstoff verursachte Leberschädigung und Fibrose bei Mäusen, indem er das antioxidative Enzymsystem aktiviert und den TGF-β 1-Weg blockiert. Gleichzeitig haben Studien ergeben, dass Polyphenole und Saponinextrakte aus unverarbeitetem Quinoa eine hohe hemmende Wirkung auf die α-Glucosidase haben.

Derzeit gibt es keine einschlägigen Literaturberichte über die Ultraschallextraktion von Gesamtsaponinen aus Quinoakleie. In diesem Experiment wurde Quinoa-Kleie als Versuchsmaterial verwendet, um den Ultraschallextraktionsprozess von Gesamtsaponinen zu optimieren. Auf der Grundlage von Einzelfaktorexperimenten wurden das Verhältnis von Flüssigkeit zu Material, die Ethanolkonzentration, die Ultraschallzeit und die Ultraschalltemperatur als unabhängige Variablen ausgewählt, und die Extraktionsausbeute an Gesamtsaponinen aus Quinoakleie wurde als Reaktionswert verwendet. Die Response-Surface-Methode wurde zur Optimierung des Ultraschallextraktionsprozesses der Gesamtsaponine aus Quinoakleie verwendet. In diesem Experiment wurde auch die hemmende Wirkung des Extrakts auf die Alpha-Glucosidase unter den optimalen Extraktionsbedingungen untersucht. Gleichzeitig wurde eine Gleichung für die Enzymreaktionskinetik aufgestellt, um die Hemmungskinetik zu analysieren, und der Hemmungsmechanismus von Quinoakleieextrakt auf Alpha-Glucosidase wurde untersucht, um das Entwicklungspotenzial von Quinoakleie als Alpha-Glucosidasehemmer zu erkunden und eine theoretische Grundlage und Datenunterstützung für die weitere Entwicklung und Nutzung von Quinoakleie zu liefern.

Der optimale Prozess für die Ultraschallextraktion von Saponinen aus Quinoa-Kleie wurde mit Hilfe der Response-Surface-Methode optimiert, mit einem Verhältnis von Flüssigkeit zu Material von 15 ml/g, einer Ultraschallextraktion mit 75% Ethanol, einer Ultraschallzeit von 1,5 Stunden und einer Ultraschalltemperatur von 45 ℃. Die Gesamtausbeute der Saponinextraktion betrug 2,370% ± 0,022%. Dieses Verfahren hat einfache Bedingungen, einfache Bedienung und Kontrolle, gute Stabilität und überwindet die Nachteile herkömmlicher Methoden wie lange Extraktionszeit und umständliche Wärmebehandlung Schritte.

Das Experiment zur Hemmaktivität der α-Glucosidase zeigte, dass der Saponin-Gesamtextrakt aus Quinoa-Kleie eine deutlich stärkere Hemmaktivität aufwies als der handelsübliche α-Glucosidase-Hemmer Acarbose (P<0,05), und es wird erwartet, dass daraus sichere und wirksame α-Glucosidase-Hemmer isoliert werden können. Studien zum Hemmungsmechanismus und zur Enzymkinetik haben gezeigt, dass der Saponin-Gesamtextrakt aus Quinoa-Kleie ein reversibler gemischter Hemmungstyp ist, was eine Referenz für die Klärung des Mechanismus des Quinoa-Kleie-Extrakts bei der Senkung des postprandialen Blutzuckerspiegels darstellt und eine Datengrundlage und technische Unterstützung für seine hochwertige Nutzung bietet. Darüber hinaus können die Wirkstoffbasis und die In-vivo-Aktivität von Quinoa-Kleie bei der Hemmung der Alpha-Glucosidase durch Isolierung und Aufbereitung sowie durch die Etablierung entsprechender Tiermodelle weiter untersucht werden.