祝贺课题组博士研究生傅新媛在生物大分子方面国际知名期刊《International Journal of Biological Macromolecules》上发表最新研究成果
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近日，课题组在生物大分子领域国际知名期刊《International Journal of Biological Macromolecules》发表最新研究成果“Sustainable valorization of Inonotus obliquus via temperature-gated natural deep eutectic solvents extraction: Polysaccharide-antioxidant partitioning”。该研究开发了一种基于温度门控天然低共熔溶剂（NADES）的绿色提取策略，实现了从药用真菌-桦褐孔菌中功能性分区提取多糖和抗氧化剂。与传统提取方法相比，该策略利用温度作为“开关”，在单一体系中实现了对功能不同组分的定向分离，有效克服了产率与热稳定性之间的权衡。实验结果表明，在90°C下可高效提取保留完整β-葡聚糖结构的多糖，而在180°C下则能获得富含强效抗氧化剂的级分。结构表征分析进一步揭示了高温下多糖的结构转变机制。这些研究为药用真菌的高值化利用提供了新思路，为设计绿色、高效的双目标生物精炼过程提供了重要的实验依据和理论支持。
【论文解读】
1. 研究背景：
桦褐孔菌是一种富含生物活性代谢物（包括多糖和抗氧化剂）的药用真菌，具有显著的营养和治疗价值。然而，传统提取技术（如热水提取）效率低下，且存在高分子量β-葡聚糖热降解和热敏性抗氧化剂保留率差的问题。天然低共熔溶剂（NADES）作为一种绿色、可调的溶剂，为生物活性化合物的提取提供了可持续的替代方案。但现有NADES系统通常缺乏从单一来源中功能性分区不同生物活性组分（如多糖和抗氧化剂）的主动机制，大多数研究只关注提高单一目标化合物的产率。因此，开发一种能够克服产率与生物活性之间权衡的新型提取技术至关重要。
2. 主要内容
(1) 提取体系构建与优化：
研究筛选并优化了基于氯化胆碱/多元醇的NADES体系。通过系统考察不同氢键供体（HBD）对多糖提取效率的影响，确定乙二醇（EG）基NADES性能最优（EG > PD > BD），这归因于短链多元醇更低的位阻和更强的氢键能力。单因素实验进一步优化关键参数：水含量10.56%（ChCl:EG:H₂O=1:2:2）时多糖提取量达峰值（11.05 mg/g IO），过量水（>20%）会破坏氢键网络（¹H NMR验证）；固液比1:30 g/g时总糖含量最高（11.85 mg/g IO）。乙醇沉淀前后总碳水化合物含量（TCC）的保留率分析显示，EG4（1:2:1）平衡了提取率（22.28 mg/g）与保留率（43.25%），而水含量与固液比对TCC的显著影响为后续温度门控实验奠定基础。
图1乙醇沉淀前后总碳水化合物含量（TCC）的保留率
图2不同含水量与固液比对TCC的影响。(a)含水量；(b)固液比
(2) 温度门控提取性能与分区机制：
温度作为核心“开关”调控组分分区：低温（≤90°C）优先提取高分子β-葡聚糖，90°C-60 min下粗多糖得率14.54 mg/g IO（较40°C-480 min提升71.5%），且醇沉后活性富集于多糖沉淀（DPPH自由基清除率69.36%，500 μg/mL）。超高温（120–200°C）则转向抗氧化剂生成，180°C-15 min时上清液ABTS自由基清除率高达99.41% （6 mg/mL）。提取液TCC随温度-时间变化的热图显示，90°C-60 min达25.21 mg/g，而粗多糖TCC在高温短时条件下显著提升。高温导致粗多糖中总酚（TPC）和糖醛酸（UAC）含量激增（180°C时较40°C提升269%/274%），酚/酸比从0.53升至1.90。抗氧化活性分析进一步证实，低温下活性集中于多糖沉淀，高温下则完全转移至上清液，而提取液在低浓度即表现高效清除。
图3 (a)提取液中TCC随时间变化的热图；(b)粗多糖的TCC。
图4不同提取温度和时间下粗多糖样品的TPC和UAC值（样品代号详见注释）。注释：T40指在40℃下提取720 min的样品；T50指在50℃下提取510 min的样品；T60指在60℃下提取180 min的样品；T70指在70℃下提取120 min的样品；T80指在80℃下提取75 min的样品；T90指在90℃下提取60 min的样品；T120指在120℃下提取15 min的样品；T150指在150℃下提取15 min的样品；T180指在180℃下提取15 min的样品；T200指在200℃下提取15 min的样品；其余图例各代号同上。
图5不同质量浓度样品的自由基清除活性。多糖对(a)DPPH和(b)ABTS自由基的清除活性；回收DES对(c)DPPH和(d)ABTS自由基的清除活性；提取液对(e)DPPH和(f)ABTS自由基的清除活性。右侧图示为阳性对照维生素C（Vc）的剂量-反应曲线，作为参考标准。
(3) 机理探究与结构表征：
为阐明温度依赖的组分转变机制，FT-IR分析显示：低温（40–90°C）样品在3400 cm⁻¹处宽峰表明完整氢键网络，1083 cm⁻¹峰对应β-葡聚糖糖苷键；高温（>150°C）导致3300 cm⁻¹峰分裂（氢键破坏）、954 cm⁻¹峰减弱（β-键降解）及1267 cm⁻¹新峰（壳聚糖脱乙酰化），解释了ABTS·+活性增强（壳聚糖衍生物的电子供体作用）。结合抗氧化数据，证实高温下强效抗氧化剂主要为低分子量化合物（酚类、糖醛酸及多糖降解片段），而非完整多糖。这些发现揭示了温度门控NADES策略通过协同提取与稳定作用，实现从单一生物质中双目标产物的绿色联产。
图 6 不同提取条件下获得的粗多糖的傅里叶变换红外光谱。
第一作者简介：
傅新媛，广东工业大学轻工化工学院2023级化学工程与技术专业博士研究生，师从林晓清教授。2018-2021年浙江师范大学获得微生物学硕士学位。研究方向：生物活性组分梯级分离提取。以第一作者在International Journal of Biological Macromolecules上发表论文2篇，申请发明专利1项。
【致谢】
本项目获得以下资助支持：国家重点研发计划项目（2023YFB4203600）、国家自然科学基金项目（21978053,51508547）、广东省重点领域研发计划项目（2020B0101070001）。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.148708