超声效应对杭白菊中咖啡酰奎宁酸稳定性影响及其机理研究

Chlorogenic acid (5-CQA) and 3,5-dicaffeoylquinic acid (3,5-diCQA) are two main bioactive ingredients of Chrysanthemum morifolium Ramat. Ultrasound assisted method has been applied in extraction of the bioactive ingredients from the plant because of its merits in light of its low extraction temperature, speed, high efficiency and environment-friendly technology. However, the cavitation effect of ultrasound may bring negative effects on the application of ultrasound extraction in Chrysanthemum morifolium Ramat. The objectives of this proposal include the investigation of the ultrasound extraction on stability of caffeoylquinic acids; and the influence of cavitation effect on isomerization and degradation of caffeoylquinic acids. In addition, degradation pathways and mechanisms of 5-CQA and 3,5-diCQA under the ultrasonic process will be investigated through analyzing structures of degradation products, which will be characterized by HPLC-DAD and UPLC-QTOF-MS. This project aims to reveal the negative effects of ultrasound assisted extraction on 5-CQA and 3,5-diCQA, as well as other bioactive ingredients, in Chrysanthemum morifolium Ramat, and provide scientific foundations in terms of the extraction optimization and deep understanding of the molecular stability of bioactive chemicals, for the industrial processing of the value-added medicinal plant.

绿原酸（5-CQA）和3, 5-二咖啡酰奎宁酸（3, 5-diCQA）是杭白菊主要活性成分。超声波辅助提取具有低温、快速、高效、环保等优势，已应用于杭白菊深加工产业，然而其空化等效应可能导致该技术应用产生负面效应。本项目拟以杭白菊中的5-CQA和3, 5-diCQA为主要研究对象，借助HPLC-DAD、UPLC-QTOF-MS等技术手段，研究超声波空化效应、自由基效应等对咖啡酰奎宁酸异构化和降解的影响；通过建立不同咖啡酰奎宁酸降解动力学模型，确定咖啡酰奎宁酸结构与稳定性的关系；通过解析5-CQA和3, 5-diCQA的降解产物，揭示其在超声场下的降解途径和降解机理，为有效调控超声场下杭白菊功能成分的稳定性奠定理论和技术基础，以期为天然产物深加工产业提供新的理论依据与技术参考。

超声波辅助提取已应用于植物提取物行业，但其空化效应可能导致该技术应用产生负面效应。本项目以杭白菊中的5-CQA和3,5-diCQA等咖啡酰奎宁酸（CQAs）为主要研究对象，建立其降解动力学模型，研究不同pH下超声波效应对CQAs降解和异构化的作用；通过分析降解产物，揭示其超声降解途径和降解机理，为天然产物深加工产业提供新的理论依据。重要研究结果和科学意义：.（1）研究了超声因素对5-CQA、3-CQA、4-CQA、3,5-diCQA、4,5-diCQA和3,4-diCQA稳定性的影响，并建立了超声降解动力学模型。CQAs超声稳定性与pH关系紧密；随pH增大，稳定性逐渐减弱，发生异构，降解率也逐渐增大；超声显著促进了其降解和异构化。随超声时间的延长，羟基自由基的浓度明显上升。CQAs的降解和异构化与自由基的浓度呈正比。随着EGCG和Vc的加入，自由基的浓度下降，超声效应对CQAs的降解和异构化作用减弱。.（2）Di-CQAs的稳定性比mono-CQAs更好。mono-CQAs中，4-CQA最不稳定；5-CQA和3-CQA易转化为4-CQA，4-CQA易转化为3-CQA；di-CQAs中，3,4-diCQA最不稳定；3,5-diCQA易转化为3,4-diCQA，3,4-diCQA、4,5-diCQA易转化为3,5-diCQA；同时，均可降解生成mono-CQAs；3,5-diCQA和3,4-diCQA易降解成3-CQA，4,5-diCQA易降解成5-CQA。.（3）建立了不同pH下添加Vc和EGCG的CQAs超声降解动力学模型。Vc对mono-CQAs保护作用比EGCG强，在di-CQAs中，正好相反，但均无量效关系，且都不能完全消除超声效应的影响。.（4）杭白菊超声后，mono-CQAs含量变化不大，Di-CQAs含量升高。加入EGCG和Vc后，3-CQA, 4-CQA均不变，5-CQA、3,4-diCQA、3,5-diCQA、4,5-diCQA含量均降低，但Vc的促降解作用更为明显。.围绕上述结果，在Food Hydrocolloids、Ultrasonics Sonochemistry等权威杂志上发表SCI第一标注论文14篇，授权发明专利2项，培养硕士研究生3人。