Оптимизация оптимального процесса экстракции и ингибирующей активности α-глюкозидазы отрубей квиноа и сапонинов с помощью методологии поверхности отклика
Chenopodium quinoa Willd. родом из горного региона Анд в Южной Америке и является основным традиционным продуктом питания коренного народа инков. История ее употребления и выращивания насчитывает более 5000-7000 лет. Киноа обладает богатой питательной ценностью, богата общими фенолами и флавонолами, а также обладает антиоксидантной, иммунорегулирующей и противораковой активностью. В начале 1960-х годов в Китае началось внедрение квиноа в культуру. В последние годы площадь посадок квиноа в Китае быстро расширяется. В 2019 году площадь посадок квиноа в Китае превысила 20000 квадратных метров, а общий объем производства составил от 20000 до 30000 тонн. Отруби квиноа (т.е. внешняя оболочка семян квиноа) содержат большое количество тритерпеноидных сапонинов, но сапонины имеют горький вкус. Перед употреблением квиноа часто удаляют путем промывки или измельчения, поэтому большое количество отрубей квиноа образуется в процессе производства и переработки квиноа. Однако в настоящее время отруби квиноа используются только для простой переработки в качестве корма. Если отруби квиноа можно использовать, то можно повысить комплексную потребительскую ценность квиноа. Тритерпеновые сапонины обладают противовоспалительной, противоопухолевой, противоатеросклеротической и противодиабетической активностью. Кроме того, сообщалось, что альбумин в отрубях квиноа обладает антиоксидантной и ингибирующей АПФ активностью. Этанольный экстракт 50% оказывает защитное действие на вызванное четыреххлористым углеродом повреждение печени и фиброз у мышей, активируя антиоксидантную ферментную систему и блокируя путь TGF - β 1. В то же время исследования показали, что полифенолы и сапонины экстракта необработанной квиноа обладают высокой ингибирующей активностью в отношении α-глюкозидазы.

В настоящее время в литературе нет соответствующих сообщений о процессе ультразвуковой экстракции общих сапонинов из отрубей квиноа. В данном эксперименте отруби квиноа использовались в качестве экспериментального материала для оптимизации процесса ультразвуковой экстракции общих сапонинов. На основе однофакторных экспериментов в качестве независимых переменных были выбраны соотношение жидкости и материала, концентрация этанола, время ультразвука и температура ультразвука, а в качестве величины отклика - выход экстракции общих сапонинов из отрубей киноа. Методология поверхности отклика была использована для оптимизации процесса ультразвуковой экстракции общих сапонинов из отрубей квиноа. В этом эксперименте также изучалась ингибирующая активность экстракта в отношении альфа-глюкозидазы при оптимальных условиях процесса экстракции. В то же время было составлено уравнение кинетики ферментной реакции для анализа кинетики ингибирования, а также изучен механизм ингибирования экстракта отрубей квиноа на альфа-глюкозидазу, чтобы исследовать потенциал развития отрубей квиноа в качестве ингибитора альфа-глюкозидазы и обеспечить теоретическую основу и поддержку данных для дальнейшего развития и использования отрубей квиноа.

Оптимальный процесс ультразвуковой экстракции сапонинов из отрубей киноа был оптимизирован с помощью метода поверхности отклика, при этом соотношение жидкости и материала составило 15 мл/г, 75% этанола, время ультразвуковой экстракции 1,5 часа, температура ультразвука 45 ℃. Общий выход экстракции сапонина составил 2,370% ± 0,022%. Этот процесс имеет простые условия, легкую эксплуатацию и контроль, хорошую стабильность и преодолевает недостатки традиционных методов, таких как длительное время экстракции и громоздкие этапы тепловой обработки.

Эксперимент по ингибированию α-глюкозидазы показал, что общий сапониновый экстракт отрубей квиноа обладает значительно более сильной ингибирующей активностью, чем коммерчески доступный ингибитор α-глюкозидазы акарбоза (P<0,05), и из него предполагается выделить безопасные и эффективные ингибиторы α-глюкозидазы. Механизм ингибирования и кинетика фермента показали, что общий сапонин экстракта отрубей квиноа является обратимым ингибитором смешанного типа, что дает основание для уточнения механизма действия экстракта отрубей квиноа на снижение постпрандиального уровня глюкозы в крови и обеспечивает базу данных и техническую поддержку для его высокоэффективного использования. Кроме того, основа активного вещества и активность отрубей киноа в ингибировании альфа-глюкозидазы in vivo могут быть дополнительно изучены путем выделения и приготовления, а также создания соответствующих животных моделей.