超临界流体萃取迷迭香抗氧化成分的绿色工艺突破：结合DFT计算与ADMET分析揭示其药学潜力

　　本研究针对传统提取方法效率低、环境不友好等问题，开展了超临界流体萃取(SFE)迷迭香抗氧化成分的工艺优化及活性机制研究。通过对比SFE与水蒸馏、索氏提取法等常规方法，发现SFE在270 bar压力下添加3%乙醇共溶剂可显著提升多酚(115.07 mg GAE/g)和黄酮(16.44 mg QE/g)得率，DPPH自由基清除活性(IC50低至0.14-11.7 μg/mL)优于传统方法。结合密度泛函理论(DFT)阐明分子抗氧化机制，ADMET分析证实富含鼠尾草酸的SFE提取物具备良好药学潜力，为开发高效环保的植物活性成分提取技术提供重要依据。

　　

在当今追求天然产物的浪潮中，迷迭香(Rosmarinus officinalis L.)作为传统药用植物，其强大的抗氧化特性备受关注。然而，传统提取方法如水蒸馏和索氏提取存在明显局限：高温会导致热敏性成分降解，有机溶剂残留可能带来安全隐患，且整个过程耗时耗能，对环境不够友好。这些痛点促使科研人员寻求更高效、环保的提取技术。超临界流体萃取(SFE)技术应运而生，它利用超临界二氧化碳(SC-CO₂)的特殊性质，在较低温度下实现高效萃取，既能保护热敏成分，又避免有机溶剂残留，成为植物活性成分提取领域的新星。

为了系统评估SFE技术在迷迭香抗氧化成分提取中的优势，Wafa Ghedira等研究人员开展了一项综合性研究，成果发表在《Results in Engineering》上。研究团队通过对比SFE与水蒸馏、索氏提取等传统方法，全面分析了不同提取物的抗氧化活性、主要活性成分含量，并运用计算化学方法深入探究其作用机制和药学潜力。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先使用超临界流体萃取装置在45°C、不同压力(90/270 bar)条件下进行萃取，并考察了乙醇作为共溶剂的影响；通过福林酚法和铝盐比色法分别测定总酚含量(TPC)和总黄酮含量(TFC)；采用DPPH自由基清除实验评估抗氧化活性；利用高效液相色谱(HPLC)定量分析鼠尾草酸(CA)和迷迭香酸(RA)含量；运用密度泛函理论(DFT)计算分子轨道能和化学反应描述符；最后通过瑞士ADME和PreADMET软件进行药代动力学和毒性预测。

3.1. 迷迭香提取方法的比较分析

通过对比不同提取方法发现，SFE在270 bar压力下添加3%乙醇共溶剂时表现最佳，总酚含量达到115.07 mg GAE/g，显著高于传统方法。黄酮含量也显示类似趋势，SFE提取物中含量为16-19 mg QE/g，而水蒸馏法仅1.45 mg QE/g。DPPH自由基清除实验表明，索氏乙醇提取物活性最强(IC₅₀=0.14 μg/mL)，但SFE提取物也表现出优异活性(IC₅₀=1.8-5.5 μg/mL)。

3.2. HPLC定量分析鼠尾草酸和迷迭香酸

HPLC分析显示，SFE在高压加共溶剂条件下提取的鼠尾草酸含量高达306.30 mg/g，是传统方法的数十倍。迷迭香酸则在索氏乙醇提取物中含量最高(39.3 μg/g)。研究表明溶剂极性和提取压力对特定成分的选择性提取有重要影响。

3.3. 密度泛函理论(DFT)

DFT计算揭示了两种主要抗氧化成分的电子结构和反应特性。鼠尾草酸的HOMO能量(-8.35 eV)略低于迷迭香酸(-8.25 eV)，表明其更强的电子供给能力。能隙分析显示迷迭香酸具有更小的HOMO-LUMO能隙(2.68 eV)，反应性更高。福井函数分析进一步确定了分子的亲核、亲电和自由基反应位点。

3.4. 前沿分子轨道、能隙分析和化学反应性描述符

通过计算化学势(μ)、硬度(η)和亲电性指数(ω)等参数，发现迷迭香酸具有更高的化学势(6.91 eV)和亲电性(17.81 eV)，但硬度较低(1.34 eV)，表明其化学反应性更强。

3.5. 反应位点的识别

福井指数分析确定了鼠尾草酸和迷迭香酸分子中的关键反应位点，包括酚环、羧基和羟基等，这些位点主要负责自由基中和和电子转移过程。

3.6. 迷迭香提取物中抗氧化化合物的物理化学、药代动力学和毒性(ADMET)特征

ADMET预测表明，两种化合物都符合Lipinski五规则，具有56%的生物利用度评分。鼠尾草酸显示高胃肠道吸收性，但可能抑制CYP2C9酶；迷迭香酸吸收较低但酶相互作用风险较小。毒性预测显示鼠尾草酸具有更良好的安全性。

研究结论表明，超临界流体萃取特别是高压加共溶剂条件，能高效提取迷迭香中的抗氧化成分，获得高含量的鼠尾草酸和迷迭香酸。这些提取物表现出卓越的自由基清除能力，其分子机制通过DFT计算得到合理解释。ADMET分析证实了这些成分的药学应用潜力，特别是鼠尾草酸显示出良好的药代动力学特性和安全性。

这项研究的意义在于提供了一种环境友好的高效提取技术，为迷迭香抗氧化成分的规模化生产和药学应用奠定了坚实基础。通过结合实验提取、理论计算和药效预测，研究不仅优化了提取工艺，还深入揭示了活性成分的作用机制，为天然抗氧化剂的开发提供了完整的研究范式。这种多学科交叉的研究方法为未来植物活性成分的研究提供了新思路，特别是在绿色化学和可持续发展日益重要的今天，这项技术具有重要的工业应用价值和环境保护意义。