Optimalisert utvinning og nye fordeler med Cistanche-polysakkarider: Antioksidant- og anti-tretthetseffektivitet, struktur og kommersielle applikasjoner

Resultater og analyse

 

2.1 Enkeltfaktoreksperimenter

 

Faststoff-væske-forhold: Avkastningen steg først og deretter falt; den beste var 1:20, noe som ga 5,7 %. Høyere fortynning hindret sannsynligvis fullstendig etanolutfelling, noe som forårsaket tap.

Ultralydeffekt: Yield økt fra 125 W til en topp ved 200 W; ved 225 W platået det. Still inn effekten på 200 W.

Ultralydtid: Utbyttet steg deretter jevnet; 20 min ga 8,4%. Lengre tider viste ingen gevinst, sannsynligvis på grunn av metning. Still inn tid til 20 min.

 

Fig.1 Effekter av løsemiddel-til-materiale-forhold, ultralydeffekt, ultralydtid på utbyttet av CP

 

Tabell 2. Responsoverflateeksperimentell design og resultater

Eksperiment nr.	A	B	C	Polysakkaridutbytte (%)
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

---

Gi meg beskjed hvis du vil ha dette medExcel, CSV, LaTeX, ellerHTMLformat også.

Tabell 3. ANOVA-resultater av regresjonsmodell

Kilde	Summen av kvadrater	Frihetsgrader	Mean Square	F-verdi	P-verdi
Modell	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**
f.Kr	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**
Rest	0.024	7	0.00343	-	-
Mangel på passform	0.00927	3	0.00309	0.84	0.5383
Ren feil	0.015	4	0.00368	-	-
Total	8.88	16	-	-	-

---

Note:
P < 0,05 indikerer statistisk signifikans.
P < 0,01 indikerer svært signifikant forskjell sammenlignet med kontrollgruppen.

 

Cistanche tubolosa ekstrakttilskudd

 

Sjekk Cistanche-spesifikasjonene

 

 

 

 

2.2 Box–Behnken responsoverflateoptimalisering

 

Faktorer: Ultralydtid (A), forhold mellom faststoff og væske (B), effekt (C); respons=CP-utbytte.

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

Passform: P < 0,0001, manglende passform P=0.5383, R²=0.9973, Adj-R²=0.9938, CV=0.73% → utmerket pålitelighet.

Effekter: Viktighetsrangering B > C > A. Signifikante interaksjoner mellom makt–tid og kraft–forhold; interaksjon mellom tid og forhold ikke signifikant.

 

Fig.2 Responsoverflate av interaksjonen til hver faktor

Fig.3 Sammenligning av antioksidantaktivitet til fire polysakkaridkomponenter

 

2.3 Optimal prosessverifisering

 

Forutsagt optimalt: 20,26 min, 1:22,34, 219,73 W → anslått utbytte 8,95 %.

Kommersiell justering for energisparing: 20 min, 1:20, 220 W → validert ytelse 8,55 % (0,4 % under prediksjon), bekrefter modellens nøyaktighet og praktisk effektivitet.

 

2.4 Fraksjonering og rensing

 

Innhold av rå CP-polysakkarid: 24,2 %.

DEAE-52 celluloseeluering ga fire fraksjoner:

CPN (nøytral, vann-eluert): utbytte 40,3 %, utvinning 78,3 %.

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

2.5 Antioksidantaktivitet (in vitro)

 

Alle fraksjoner viste doseavhengig DPPH- og ABTS-rensing.

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.

Totalt sett: CPA-2 sterkest; CPN nummer to, men med høyest utbytte og god utvinning → CPN valgt for videre studier som den kommersielt foretrukne lederen.

 

2.6 CPN-struktur

 

2.6.1 FTIR-funksjoner

 

Typical polysaccharide bands: broad O–H stretch (~3397 cm⁻¹); C–H stretch (~2927 cm⁻¹); ring-related bands (~1633 cm⁻¹); C–H bending (1418, 1370, 1240 cm⁻¹); pyranose C–O–C (~1154 cm⁻¹); strong glycosidic C–O signals (1080, 1024 cm⁻¹); pyranose ring vibrations (930, 762 cm⁻¹); -anomer indication (~849 cm⁻¹).

2.6.2 Molekylvektfordeling (HPGPC)

 

To delvis overlappende topper:

Topp 1: Mw 6253 Da, Mn 4589 Da, PDI 1,36 → middels dispersitet høyere Mw polysakkarid.

Topp 2: Mw 1177 Da, Mn 941 Da, PDI 1,25 → lav-dispergert lav-Mw-komponent (sannsynligvis oligosakkarid).

Implikasjon: Bimodal distribusjon kan påvirke viskositet, absorpsjon og bioaktivitet. Forskjeller i forhold til tidligere rapporter stammer sannsynligvis fra utvinningsforhold og råmaterialekilder.

Fig.4 Fourier Transform Infrared Spectrum analysis of CPN

 

2.6.3 Monosakkaridsammensetning

 

Overveiende glukose (99,75 %) med spor mannose (0,25 %) → et glukoserikt nøytralt polysakkarid. Sammensetningsforskjeller fra andre studier oppstår fra fremstillingsmetoder.

Fig.5 Høyytelses gelpermeasjonskromatogram av CPN

Fig.6 Ionekromatografisk analyse av monosakkaridstandarder (A) og ionekromatografisk bestemmelse av monosakkarider i CPN (B)

Tabell 4. CPN-molekylvektresultater

RT (min)	Mp (Da)	Mw (Da)	Mn (Da)	Topparealforhold (%)	Polydispersitetsindeks (Mw/Mn)
36.713	5481	6253	4589	21.86	1.36
39.981	1119	1177	941	78.14	1.25

 

2.7 Anti-fatigue evaluering av CPN (in vivo)

 

2.7.1 Uttømmende svømming

 

CPN (middels dose) forlenget signifikant tid til utmattelse vs. kontroll (P < 0,05).

Lentinan-kontroll og høydose CPN viste sterkere effekter (P < 0,01).

Konklusjon: CPN forbedrer utholdenheten betydelig.

 

2.7.2 Biokjemiske markører

 

Sammenlignet med kontroll, reduserte CPN blodurea nitrogen og laktat, og økte hepatisk glykogen, noe som støttet anti-tretthetseffekten.

Diskusjon og konklusjon

Nøkkelfunn og nye fordeler

 

Tabell 6. Sammenligning av vektbærende svømmetid for mus (n=10, 𝑋̄ ± S)

Gruppe	Gjennomsnittlig svømmetid (er)
Blank kontrollgruppe	324 ± 167
Lentinan-gruppen	500 ± 187 **
Lavdosegruppe	348 ± 175
Medium-dose gruppe	409 ± 185 *
Høydosegruppe	489 ± 162 **

Merk: Sammenlignet med den tomme kontrollgruppen:
* P < 0,05, ** P < 0,01

---

Tabell 7. Sammenligning av nivåer av urea i blod, nitrogen, blodlaktat og leverglykogen i mus (n=10, 𝑋̄ ± S)

Gruppe	Blod Urea Nitrogen (ug/mL)	Blodlaktat (mmol/L)	Leverglykogen (ng/g)
Blank kontrollgruppe	18.580 ± 0.753	2.735 ± 0.061	18.257 ± 0.954
Lentinan-gruppen	13.580 ± 0.770 **	2.439 ± 0.058 **	25.543 ± 1.095 **
Lavdosegruppe	17.176 ± 0.655	2.611 ± 0.052	18.625 ± 1.102
Medium-dose gruppe	15.123 ± 0.633 *	2.678 ± 0.068	24.870 ± 0.954 **
Høydosegruppe	15.247 ± 0.679 *	2.534 ± 0.053 *	22.941 ± 1.067 *

Merk: Sammenlignet med den tomme kontrollgruppen:
* P < 0,05, ** P < 0,01

Sammenlignet med kontrollgruppen, begge delermiddels og høye doserav CPN betydelig redusertblod urea nitrogennivåer (P< 0,05), oghøy dosegruppe betydelig redusertblod laktatnivåer (P< 0,05). I tillegg begge delermiddels og høye doserbetydelig øktleverglykogeninnhold (P< 0,001 ogP< 0,05, henholdsvis), noe som indikerer at CPN viseranti-tretthetsaktivitet.

 

Effektiv, skalerbar ekstraksjon: Ultralydsassistert ekstraksjon optimalisert til 20 min, 1:20, 220 W gir 8,55 % utbytte-kortere tid og lavere energi enn mange konvensjonelle metoder, og balanserer gjennomstrømning og kostnad.

Kommersielt foretrukket fraksjon: CPN kombinerer høyt prosessutbytte (40,3%), solid utvinning (78,3%), bemerkelsesverdig antioksidantaktivitet og glukosedominant sammensetning, noe som gjør den til en sterk leder for produktutvikling.

Struktur-funksjonsfordeler:

Antioksidantkapasitet sannsynligvis fra tilgjengelig lav-Mw-komponent og stabil nøytral ryggrad, som bidrar til å dempe treningsindusert oksidativt stress.

Støtte for energimetabolisme: Glukoserike kjeder kan raskt levere glukose for glykogensyntese; den bimodale Mw-profilen antyder rask absorpsjon (lav Mw) pluss vedvarende frigjøring (høyere Mw), i samsvar med "rask energi + langvarige" ytelsesfordeler.

In vivo-effekt: CPN økte utholdenhet, reduserte BUN og laktat, og økte glykogen-klare anti-tretthetssignaler fra leveren.

Forretningsorientert optimalisering og applikasjonsscenarier

Prosessdesign for oppskalering:

Parametre fastsatt til 20 min, 1:20, 220 W minimerer energi- og løsningsmiddelbruk samtidig som utbyttet bevares - egnet for ultralydstrømningsreaktorer og kontinuerlig etanolutfelling.

Fraksjonering via DEAE-52 kan oversettes til membran-/ionebytterkolonner med inline konduktivitetstrinn for kostnadskontroll.

Produktkonsepter og posisjonering:

Sportsutholdenhet og restitusjon: CPN som en merket polysakkaridingrediens for RTD funksjonelle drikker, geler eller kapsler med fokus på "utholdenhet ↑, laktat ↓, restitusjon ↑." Par med elektrolytter/BCAA for synergi.

Sunn aldring og daglig vitalitet: Kombiner med vitamin C eller polyfenoler for å markedsføre "antioksidant + anti-tretthet" fordeler.

Metabolsk velvære: Glukosedominerende nøytralt polysakkarid med bimodal Mw kan posisjoneres for mitokondriell helse og treningseffektivitet.

Krav og dossierstrategi:

Underbygg anti-fatigue med standardiserte modeller for uttømmende svømming og pilotforsøk på mennesker (tid til utmattelse, laktatkinetikk, opplevd anstrengelse).

Analytisk fingeravtrykk: FTIR, HPGPC (bimodal profil), monosakkaridforhold som QC-markører; angi spesifikasjoner for Mw-områder og renhet for å sikre batch-konsistens.

Kostnad og bærekraft:

Lavere effekt sammenlignet med ultralyd-mikrobølgehybrider reduserer CapEx/OpEx; Forholdet 1:20 reduserer mengde løsemiddel og avløpsvann.

Høyytende CPN-prioritering forbedrer kostnaden per effektiv dose.

 

Samlet konklusjon

 

Ultralydassistert ekstraksjon av Cistanche tubulosa polysaccharides ble optimalisert til en rask, energibevisst prosess som ga 8,55 %. Fraksjonering ga ett nøytralt (CPN) og tre sure (CPA-1/2/3) polysakkarider; tatt i betraktning utbytte, utvinning og aktivitet, er CPN det kommersielt foretrukne leadet. CPN viser klare anti-tretthetseffekter (utholdenhet ↑, BUN ↓, laktat ↓, hepatisk glykogen ↑) og meningsfull antioksidantaktivitet. Dens glukoserike, bimodale molekylvektstruktur støtter både rask og vedvarende energiforsyning, noe som antyder en dual-mode-mekanisme: antioksidantbeskyttelse pluss optimert energimetabolisme. Denne innsikten gir en praktisk plan for industriell produksjon og produktutvikling sentrert om "nye fordeler" av Cistanche-polysakkarider i utholdenhets- og utvinningsmarkeder.

Autoritative referanser

 

[32] Zhong Aihua. Strukturell karakterisering av Herba Selaginella-polysakkarider og deres beskyttende effekter på deoksynivalenol-indusert tarmbarriereskade [D]. Guangzhou: Southern Medical University, 2023.

[33] Wang ZC, Zhou XY, Shu ZH, et al. Reguleringsstrategi, bioaktivitet og fysiske egenskaper til plante- og mikrobielle polysakkarider basert på molekylvekt. Int J Biol Macromol. 2023;244:125360.

[34] Xiao Linxia, ​​Su Yuan. Sammensetningsanalyse og antioksidantaktivitet av polysakkarider i Cistanchis sinensis. Kina krydder. 2023;48(05):71–74.

[35] Xu Xiaoyan. Strukturell analyse og antioksidantaktivitet av polysakkarider fra Cuscuta chinensis [D]. Ya'an: Sichuan Agricultural University, 2023.

[36] Luo Xinjie, Liu Jiangyun, Yang Jianhua, et al. Strukturell karakterisering av Cistanche-polysakkarider og deres beskyttende effekter på høy glukose-indusert skade i renale tubulære epitelceller. Matvitenskap. 2025;46(11):208–216.

[37] Cheng N, Wang H, Hao HF, et al. Forskningsfremgang på polysakkaridkomponenter som potensielle farmasøytiske midler. Eur J Med Chem. 2023;245:114892.

[38] Jiang Junwen. Studie på effekten av sammensetningsfremstilling av Cistanche deserticola på å lindre fysisk tretthet. Heilongjiang Science. 2022;13(14):16–17, 21.

[39] Zhao Yan. Omfattende evaluering av Cistanche-kvalitet og dets polysakkaridekstraksjon, rensing og strukturell identifikasjon [D]. Aral: Tarim University, 2022.

[40] Yang MH, Li XF, Li FL, et al. Ultralydassistert enzymatisk ekstraksjonsoptimalisering av polysakkarider, og kombinert struktur-aktivitetsanalyse ved LC og GC-MS. J Chromatogr A. 2025;1761:466331.

[41] Sun Ping, Lan Wei, Li Yan, et al. Bestemmelse av totale flavonoider og polysakkarider i Cistanchis sinensis ekstrahert med mikrobølgeovn. Kinesisk urtemedisin. 2003;(06):98–112.

[42] Li Shengheng. Ekstraksjon av Cistanche-polysakkarider ved hjelp av forskjellige teknikker og deres antioksidantaktivitet. China Condiments. 2025;50(07):218–222.

[43] Guo XH, Xin QC, Wei P, et al. Antioksidant- og antialdringsaktiviteter av Longan polysakkarider (LP-A) i C. elegans. Int J Biol Macromol. 2024;267(2):131634.

[44] Ti YR, Zhang YL, Hou YQ, et al. Et nytt lav-Mw nøytralt polysakkarid med immunologisk aktivitet fra Borani. Food Chem. 2025;469:142566.

[45] Wen J, Huang RJ, Li S, et al. Tindvedpolysakkarider: ultralydsassistert enzymatisk ekstraksjon, rensing, strukturell karakterisering og antioksidantanalyse. Food Chem X. 2025;26:102265.

[46] Gao Z, Kang H, Song Q. Effekter av steviolglykosider på levermitokondriell energimetabolisme og oksidativt stress hos rotter med uttømmende trening. Food Industry Technology. 2025;46(06):377–386.

[47] Sun Xin, Fan Shijun. Anti-tretthetsaktivitet av Lycium barbarum polysakkarider. Mat og maskiner. 2025;41(07):175–182.