Optimizirana ekstrakcija i nove prednosti polisaharida Cistanche: antioksidativna učinkovitost i učinkovitost protiv umora, struktura i komercijalna primjena

Rezultati i analiza

 

2.1 Eksperimenti s jednim faktorom

 

Omjer krutina i tekućina: prinos je prvo porastao, a zatim pao; najbolji je bio 1:20, dajući 5,7%. Veće razrjeđenje vjerojatno je spriječilo potpuno taloženje etanola, uzrokujući gubitak.

Ultrazvučna snaga: Prinos povećan sa 125 W na vrhunac od 200 W; na 225 W je stao na plato. Postavite snagu na 200 W.

Ultrazvučno vrijeme: prinos je porastao, a zatim se izravnao; 20 min dalo je 8,4%. Dulja vremena nisu pokazala nikakav dobitak, vjerojatno zbog zasićenja. Postavite vrijeme na 20 min.

 

Slika 1 Učinci omjera otapala i materijala, ultrazvučne snage, ultrazvučnog vremena na prinos CP

 

Tablica 2. Eksperimentalni dizajn i rezultati odzivne površine

Eksperiment br.	A	B	C	Prinos polisaharida (%)
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

---

Javi mi ako želiš ovo unutraExcel, CSV, Lateks, iliHTMLformat također.

Tablica 3. Rezultati ANOVA regresijskog modela

Izvor	Zbroj kvadrata	Stupnjevi slobode	Srednji kvadrat	F vrijednost	P vrijednost
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**
PRIJE KRISTA	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**
Ostatak	0.024	7	0.00343	-	-
Nedostatak Fit	0.00927	3	0.00309	0.84	0.5383
Čista pogreška	0.015	4	0.00368	-	-
Ukupno	8.88	16	-	-	-

---

Bilješka:
P < 0,05 označava statističku značajnost.
P < 0,01 ukazuje na visoko značajnu razliku u odnosu na kontrolnu skupinu.

 

Dodatak ekstrakta Cistanche tubolosa

 

Provjerite specifikacije Cistanche

 

 

 

 

2.2 Box–Behnkenova optimizacija odzivne površine

 

Čimbenici: ultrazvučno vrijeme (A), omjer kruto-tekuće (B), snaga (C); odgovor=CP prinos.

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

Prilagodba: P < 0,0001, nedostatak prilagodbe P=0.5383, R²=0.9973, Adj-R²=0.9938, CV=0.73% → izvrsna pouzdanost.

Učinci: Rang važnosti B > C > A. Značajne interakcije između snaga-vrijeme i snaga-omjer; interakcija omjer vrijeme nije značajna.

 

Slika 2 Površina odziva interakcije svakog faktora

Slika 3. Usporedba antioksidativne aktivnosti četiri polisaharidne komponente

 

2.3 Optimalna provjera procesa

 

Predviđeni optimum: 20,26 min, 1:22,34, 219,73 W → predviđeni prinos 8,95%.

Komercijalna prilagodba za uštedu energije: 20 min, 1:20, 220 W → potvrđeni prinos 8,55% (0,4% ispod predviđanja), potvrđujući točnost modela i praktičnu učinkovitost.

 

2.4 Frakcioniranje i pročišćavanje

 

Sadržaj sirovog CP polisaharida: 24,2%.

DEAE-52 elucija celuloze dala je četiri frakcije:

CPN (neutralan, eluiran vodom): iskorištenje 40,3%, iskorištenje 78,3%.

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

2.5 Antioksidativna aktivnost (in vitro)

 

Sve frakcije su pokazale DPPH i ABTS uklanjanje ovisno o dozi.

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.

Ukupno: CPA-2 najjače; CPN je drugi, ali s najvećim prinosom i dobrim iskorištenjem → CPN odabran za daljnje istraživanje kao komercijalno preferirano vodstvo.

 

2.6 CPN struktura

 

2.6.1 FTIR značajke

 

Tipične polisaharidne trake: široko O–H rastezanje (~3397 cm⁻¹); C–H istezanje (~2927 cm⁻¹); trake povezane s prstenom (~1633 cm⁻¹); C–H savijanje (1418, 1370, 1240 cm⁻¹); piranoza C–O–C (~1154 cm⁻¹); jaki glikozidni C–O signali (1080, 1024 cm⁻¹); vibracije piranoznog prstena (930, 762 cm⁻¹); - indikacija anomera (~849 cm⁻¹).

2.6.2 Distribucija molekulske težine (HPGPC)

 

Dva djelomično preklapajuća vrha:

Vrh 1: Mw 6253 Da, Mn 4589 Da, PDI 1,36 → polisaharid srednje disperzije s višim Mw.

Vrh 2: Mw 1177 Da, Mn 941 Da, PDI 1,25 → komponenta niske disperzije niske Mw (vjerojatno oligosaharid).

Implikacija: Bimodalna distribucija može utjecati na viskoznost, apsorpciju i bioaktivnost. Razlike u odnosu na prethodna izvješća vjerojatno proizlaze iz uvjeta ekstrakcije i izvora sirovina.

Slika 4. Analiza infracrvenog spektra Fourierove transformacije CPN-a

 

2.6.3 Sastav monosaharida

 

Pretežno glukoza (99,75%) s tragovima manoze (0,25%) → neutralni polisaharid bogat glukozom. Razlike u sastavu od drugih studija proizlaze iz metoda pripreme.

Slika 5 Visokoučinkoviti gel permeacijski kromatogram CPN-a

Slika 6. Ionska kromatografska analiza standarda monosaharida (A) i ionsko kromatografsko određivanje monosaharida u CPN (B)

Tablica 4. Rezultati CPN molekularne težine

RT (min.)	Mp (Da)	Mw (Da)	Mn (Da)	Omjer površine vrha (%)	Indeks polidisperznosti (Mw/Mn)
36.713	5481	6253	4589	21.86	1.36
39.981	1119	1177	941	78.14	1.25

 

2.7 Procjena CPN-a protiv umora (in vivo)

 

2.7.1 Iscrpljujuće plivanje

 

CPN (srednja doza) je značajno produžio vrijeme do iscrpljenosti u odnosu na kontrolu (P <0,05).

Kontrola lentinana i visoke doze CPN-a pokazali su jače učinke (P < 0,01).

Zaključak: CPN značajno poboljšava izdržljivost.

 

2.7.2 Biokemijski markeri

 

U usporedbi s kontrolom, CPN je snizio dušik ureje u krvi i laktat, a povećao jetreni glikogen, podržavajući učinkovitost protiv umora.

Rasprava i zaključak

Ključni nalazi i nove prednosti

 

Tablica 6. Usporedba vremena plivanja miševa s težinom (n=10, 𝑋̄ ± S)

Skupina	Prosječno vrijeme plivanja (s)
Prazna kontrolna grupa	324 ± 167
Grupa Lentinan	500 ± 187 **
Skupina niske doze	348 ± 175
Skupina sa srednjom dozom	409 ± 185 *
Skupina visoke doze	489 ± 162 **

Napomena: u usporedbi s praznom kontrolnom grupom:
* P < 0,05, ** P < 0,01

---

Tablica 7. Usporedba razina dušika uree u krvi, laktata u krvi i glikogena u jetri kod miševa (n=10, 𝑋̄ ± S)

Skupina	Urea dušik u krvi (ug/mL)	Laktat u krvi (mmol/L)	Glikogen jetre (ng/g)
Prazna kontrolna grupa	18.580 ± 0.753	2.735 ± 0.061	18.257 ± 0.954
Grupa Lentinan	13.580 ± 0.770 **	2.439 ± 0.058 **	25.543 ± 1.095 **
Skupina niske doze	17.176 ± 0.655	2.611 ± 0.052	18.625 ± 1.102
Skupina sa srednjom dozom	15.123 ± 0.633 *	2.678 ± 0.068	24.870 ± 0.954 **
Skupina visoke doze	15.247 ± 0.679 *	2.534 ± 0.053 *	22.941 ± 1.067 *

Napomena: u usporedbi s praznom kontrolnom grupom:
* P < 0,05, ** P < 0,01

U usporedbi s kontrolnom skupinom, obojesrednje i visoke dozeCPN-a znatno smanjendušik uree u krvirazine (P< 0,05), ivisoke dozeskupina znatno smanjenakrvni laktatrazine (P< 0,05). Dodatno, obojesrednje i visoke dozeznačajno povećanaglikogen jetresadržaj (P< 0,001 iP< 0,05), što ukazuje da CPN pokazujeaktivnost protiv umora.

 

Učinkovita, skalabilna ekstrakcija: ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom optimizirana na 20 min, 1:20, 220 W daje 8,55% prinosa - kraće vrijeme i nižu energiju od mnogih konvencionalnih metoda, uravnotežujući protok i cijenu.

Komercijalno favorizirana frakcija: CPN kombinira visoki procesni prinos (40,3%), kruti oporavak (78,3%), značajnu antioksidacijsku aktivnost i sastav s dominantnim sadržajem glukoze, što ga čini snažnim predvodnikom u razvoju proizvoda.

Prednosti strukture i funkcije:

Antioksidativni kapacitet vjerojatno zahvaljujući dostupnoj komponenti niske Mw i stabilnoj neutralnoj okosnici, pomaže u ublažavanju oksidativnog stresa izazvanog vježbanjem.

Potpora energetskom metabolizmu: lanci bogati glukozom mogu brzo opskrbiti glukozom za sintezu glikogena; bimodalni Mw profil sugerira brzu apsorpciju (niska Mw) plus produženo otpuštanje (viša Mw), usklađujući se s "brzom energijom + dugotrajnim" prednostima izvedbe.

Učinkovitost in vivo: CPN je povećao izdržljivost, smanjio BUN i laktat i pojačao signale protiv umora koji čiste glikogen u jetri.

Poslovno orijentirana optimizacija i scenariji primjene

Dizajn procesa za povećanje:

Parametri fiksirani na 20 min, 1:20, 220 W minimiziraju upotrebu energije i otapala uz očuvanje prinosa prikladnog za ultrazvučne protočne reaktore i kontinuirano taloženje etanola.

Frakcioniranje putem DEAE-52 može se prevesti na kolone membrane/ionske izmjene s inline koracima vodljivosti za kontrolu troškova.

Koncepti i pozicioniranje proizvoda:

Sportska izdržljivost i oporavak: CPN kao brendirani polisaharidni sastojak za RTD funkcionalne napitke, gelove ili kapsule s fokusom na "izdržljivost ↑, laktat ↓, oporavak ↑." Uparite s elektrolitima/BCAA za sinergiju.

Zdravo starenje i svakodnevna vitalnost: Kombinirajte s vitaminom C ili polifenolima kako biste zajednički plasirali prednosti "antioksidans + protiv umora".

Metaboličko blagostanje: Neutralni polisaharid koji dominira glukozom s bimodalnom Mw može se pozicionirati za zdravlje mitohondrija i učinkovitost vježbanja.

Zahtjevi i strategija dosjea:

Potkrijepiti smanjenje umora standardiziranim modelima iscrpljujućeg plivanja i pokusima s ljudskim pilotima (vrijeme do iscrpljenosti, kinetika laktata, percipirani napor).

Analitički otisak: FTIR, HPGPC (bimodalni profil), omjeri monosaharida kao QC markeri; postaviti specifikacije za Mw raspone i čistoću kako bi se osigurala dosljednost serije.

Trošak i održivost:

Niža snaga u odnosu na ultrazvučno-mikrovalne hibride smanjuje CapEx/OpEx; Omjer 1:20 smanjuje količinu otapala i otpadne vode.

Visokoučinkovita CPN prioritizacija poboljšava cijenu po učinkovitoj dozi.

 

Opći zaključak

 

Ultrasound-assisted extraction of Cistanche tubulosa polysaccharides was optimized to a fast, energy-conscious process yielding 8.55%. Fractionation produced one neutral (CPN) and three acidic (CPA-1/2/3) polysaccharides; considering yield, recovery, and activity, CPN is the commercially preferable lead. CPN shows clear anti-fatigue effects (endurance ↑, BUN ↓, lactate ↓, hepatic glycogen ↑) and meaningful antioxidant activity. Njegova bimodalna struktura molekularne težine bogata glukozom podržava i brzu i stalnu opskrbu energijom, sugerirajući dvostruki mehanizam: antioksidacijska zaštita plus optimizirani energetski metabolizam. Ovi uvidi pružaju praktičan nacrt za industrijsku proizvodnju i razvoj proizvoda usmjeren na "nove prednosti" polisaharida Cistanche na tržištima izdržljivosti i oporavka.

Mjerodavne reference

 

[32] Zhong Aihua. Strukturna karakterizacija polisaharida Herba Selaginella i njihovih zaštitnih učinaka na oštećenje crijevne barijere izazvano deoksinivalenolom [D]. Guangzhou: Južno medicinsko sveučilište, 2023.

[33] Wang ZC, Zhou XY, Shu ZH, et al. Strategija regulacije, bioaktivnost i fizikalna svojstva biljnih i mikrobnih polisaharida na temelju molekulske mase. Int J Biol Macromol. 2023;244:125360.

[34] Xiao Linxia, ​​Su Yuan. Analiza sastava i antioksidativno djelovanje polisaharida Cistanchis sinensis. Kineski začini. 2023;48(05):71–74.

[35] Xu Xiaoyan. Strukturna analiza i antioksidativna aktivnost polisaharida iz Cuscuta chinensis [D]. Ya'an: Poljoprivredno sveučilište Sichuan, 2023.

[36] Luo Xinjie, Liu Jiangyun, Yang Jianhua, et al. Strukturna karakterizacija polisaharida Cistanche i njihovi zaštitni učinci na oštećenje epitelnih stanica bubrežnih tubula izazvano visokim udjelom glukoze. Znanost o hrani. 2025;46(11):208–216.

[37] Cheng N, Wang H, Hao HF, et al. Napredak istraživanja komponenti polisaharida kao potencijalnih farmaceutskih sredstava. Eur J Med Chem. 2023;245:114892.

[38] Jiang Junwen. Studija o učinku pripravka smjese Cistanche deserticola na ublažavanje tjelesnog umora. Heilongjiang Science. 2022;13(14):16–17, 21.

[39] Zhao Yan. Sveobuhvatna procjena kvalitete Cistanche i njegove ekstrakcije polisaharida, pročišćavanja i strukturne identifikacije [D]. Aral: Sveučilište Tarim, 2022.

[40] Yang MH, Li XF, Li FL, et al. Optimizacija enzimske ekstrakcije polisaharida potpomognuta ultrazvukom i kombinirana analiza strukture i aktivnosti pomoću LC i GC–MS. J Chromatogr A. 2025;1761:466331.

[41] Sun Ping, Lan Wei, Li Yan, et al. Određivanje ukupnih flavonoida i polisaharida u Cistanchis sinensis ekstrahiranom mikrovalnom pećnicom. Kineska biljna medicina. 2003;(06):98–112.

[42] Li Shengheng. Ekstrakcija Cistanche polisaharida različitim tehnikama i njihovo antioksidativno djelovanje. Kineski začini. 2025;50(07):218–222.

[43] Guo XH, Xin QC, Wei P, et al. Antioksidativna i anti-age aktivnost Longan polisaharida (LP-A) u C. elegans. Int J Biol Macromol. 2024;267(2):131634.

[44] Ti YR, Zhang YL, Hou YQ, et al. Novi neutralni polisaharid niske Mw s imunološkom aktivnošću iz Borani. Kemija hrane. 2025;469:142566.

[45] Wen J, Huang RJ, Li S, et al. Polisaharidi pasjeg trna: enzimatska ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom, pročišćavanje, strukturna karakterizacija i analiza antioksidansa. Kemija hrane X. 2025;26:102265.

[46] Gao Z, Kang H, Song Q. Učinci steviol glikozida na metabolizam mitohondrijske energije u jetri i oksidativni stres kod štakora koji su intenzivno vježbali. Tehnologija prehrambene industrije. 2025;46(06):377–386.

[47] Sun Xin, Fan Shijun. Djelovanje polisaharida Lycium barbarum protiv umora. Hrana i strojevi. 2025;41(07):175–182.