DOI: https://doi.org/10.31883/pjfns/217920
تاريخ النشر: 2026-03-05
المؤلف: Eun Sun Lee وآخرون
الموضوع الرئيسي: الكروماتوغرافيا في المنتجات الطبيعية
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة الأنشطة الحيوية لاستخراج أوراق الماكا (Lepidium meyenii Walp.) من خلال استخراج مساعد بالموجات فوق الصوتية (UAE) باستخدام المذيبات اليوتيكية العميقة (DES) وكروماتوغرافيا الراتنج المسامي. تم إنتاج أربع فئات (Fr. 1 إلى Fr. 4) باستخدام الإيثانول بتركيزات متغيرة (25%، 50%، 75%، و100%، v/v). قيست التحليلات المحتوى الكلي للفينولات (TPC)، المحتوى الكلي للصابونين (TSC)، المركبات الفينولية الفردية، وأنشطتها البيولوجية المرتبطة، بما في ذلك التأثيرات المضادة للالتهابات، ومضادة السكري، ومضادة الأكسدة. أظهرت تحليل ارتباط بيرسون وجود علاقة قوية بين TSC وTPC مع الأنشطة البيولوجية مثل التقاط الجذور الحرة DPPH وABTS، بالإضافة إلى تثبيط α-glucosidase وأكسيد النيتريك (NO).
من الجدير بالذكر أن Fr. 4، الذي يحتوي على TSC مرتفع قدره 260.95 ملغ من مكافئات حمض الأوليانيك (OAE)/غ من الوزن الجاف (DW)، أظهر نشاطًا مضادًا للالتهابات ملحوظًا من خلال تثبيط إنتاج NO بنسبة 36.30% عند 60 ميكروغرام/مل. أظهر Fr. 3 نشاطًا قويًا مضادًا للسكري مع IC50 قدره 0.24 ملغ/مل لتثبيط α-glucosidase، بينما أظهر Fr. 2، الغني بالمركبات الفينولية (TPC قدره 104.78 ملغ من مكافئات حمض الغاليك (GAE)/غ من الوزن الجاف)، نشاطًا قويًا مضادًا للأكسدة مع قيم IC50 قدرها 0.52 ملغ/مل و0.38 ملغ/مل في اختبارات DPPH وABTS، على التوالي. تؤكد هذه النتائج فعالية كروماتوغرافيا الراتنج المسامي في عزل الفئات النشطة حيويًا من مستخلصات أوراق الماكا، مما يشير إلى إمكاناتها كمكونات غذائية وظيفية. يُوصى بمزيد من البحث لتوضيح الآليات الكامنة وراء هذه الأنشطة الحيوية لتطبيقات مستهدفة في صناعة المواد الغذائية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث مرونة وفوائد الماكا الصحية (Lepidium meyenii Walp.)، وهي نبات كروسي من موطنه جبال الأنديز. تزدهر الماكا في ظروف بيئية قاسية وغنية بمختلف المستقلبات الثانوية، بما في ذلك الماكاينات، الماكايميدات، الجلوكوسينولات، والصابونين، التي تم ربطها بالعديد من الفوائد الصحية مثل تنظيم الأيض، حماية القلب، ونمو العضلات. من الجدير بالذكر أن أوراق الماكا، التي تحتوي على مستويات أعلى من الفينولات والفلافونويدات مقارنة بالجذور، غالبًا ما يتم التخلص منها، مما يؤدي إلى إهدار الموارد. يبرز هذا الحاجة إلى مزيد من البحث في إمكانيات أوراق الماكا كمصادر وظيفية.
تؤكد الورقة على أهمية طرق الاستخراج الفعالة للمركبات النشطة حيويًا، لا سيما من خلال استخراج مساعد بالموجات فوق الصوتية (UAE) باستخدام المذيبات اليوتيكية العميقة (DES)، والتي تعتبر فعالة من حيث التكلفة وصديقة للبيئة. بعد الاستخراج، يتم استخدام كروماتوغرافيا الراتنج المسامي لتركيز وفصل المركبات المستهدفة. أظهرت الدراسات السابقة أن المستخلصات من الماكا والنباتات ذات الصلة تظهر أنشطة مضادة للأكسدة ومضادة للالتهابات ملحوظة، ويرجع ذلك أساسًا إلى مركباتها الفينولية والصابونين. تبني الدراسة الحالية على النتائج السابقة من خلال استخدام UAE المعتمد على DES لاستخراج مركبات أوراق الماكا، تليها عملية الفصل لتقييم محتواها الكلي من الصابونين والفينولات، فضلاً عن أنشطتها البيولوجية، وبالتالي تقييم إمكاناتها كمواد غذائية وظيفية.
طرق
في هذه الدراسة، تضمنت المواد والطرق المستخدمة زراعة وتحضير الماكا (Lepidium meyenii) المستمدة من تشيونغدو-غون، غيونغسانغبوك-دو، جمهورية كوريا. تم زراعة النباتات في أوائل الربيع وحصدها في يوليو، وتم تأكيد التعرف عليها من خلال الخصائص الشكلية. بعد إزالة الجذور، تم غسل الأوراق، وتجفيفها بالتجميد، وطحنها باستخدام خلاط غذائي، ثم تم غربلتها وتخزينها عند -40 درجة مئوية للتحليل اللاحق.
تم استخدام مجموعة متنوعة من الكواشف والمواد الكيميائية طوال الدراسة، بما في ذلك راتنج Diaion HP20، جذور DPPH، ABTS، وغيرها من الموردين الموثوقين مثل Sigma-Aldrich وTokyo Chemical Industry Co. بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على خلايا RAW 264.7 من بنك خطوط الخلايا الكورية، وكانت جميع المواد الكيميائية من الدرجة التحليلية، مما يضمن موثوقية الإجراءات التجريبية.
نتائج
في هذه الدراسة، أسفر استخراج المركبات الفينولية والصابونين من أوراق الماكا المجففة عن إجمالي 32.7 غرام من المستخلص المجفف من 100 غرام من الأوراق، مع إجمالي عائد الفئات قدره 22.10%. أظهرت الفئات عوائد متغيرة، حيث كانت Fr. 1 ذات أعلى عائد بنسبة 11.75%، تليها Fr. 2 (5.28%)، Fr. 4 (2.76%)، وFr. 3 (2.31%). تم الإبلاغ أيضًا عن نسب التوزيع، مما يشير إلى أن Fr. 1 تمثل 52.98% من الإجمالي، بينما ساهمت Fr. 2 وFr. 3 وFr. 4 بنسبة 24.02% و10.45% و12.55%، على التوالي. تسلط هذه النتائج الضوء على تأثير ظروف الاستخراج والكروماتوغرافيا على ملف الفصل، بدلاً من وجود ارتباط مباشر مع النشاط البيولوجي.
كان المحتوى الكلي للفينولات (TPC) هو الأعلى في Fr. 2 (104.78 ملغ GAE/غ من الوزن الجاف)، تليها Fr. 1 (59.92 ملغ GAE/غ من الوزن الجاف) وFr. 3 (53.45 ملغ GAE/غ من الوزن الجاف)، بينما أظهرت Fr. 4 أدنى TPC (32.78 ملغ GAE/غ من الوزن الجاف). تم تحديد ما مجموعه تسعة مركبات فينولية فردية عبر الفئات، حيث كانت الكاتيشين الأكثر وفرة في Fr. 1 وFr. 2. تؤكد الدراسة النتائج السابقة التي تشير إلى أن المركبات الفينولية، مثل الكاتيشين وحمض الغاليك، تظهر خصائص مضادة للأكسدة ملحوظة وتتأثر بطرق الاستخراج والعوامل البيئية. تؤكد الأبحاث على إثراء انتقائي للمركبات المعروفة من أوراق الماكا، مما يربط هذه الفئات الغنية بالأنشطة البيولوجية المحتملة، بدلاً من اكتشاف مركبات جديدة.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم الحصول على مستخلصات أوراق الماكا من خلال استخراج مساعد بالموجات فوق الصوتية (UAE) باستخدام المذيبات اليوتيكية العميقة (DES) وتمت عملية الفصل لاحقًا باستخدام كروماتوغرافيا الراتنج المسامي. كشفت التحليلات عن خصائص وظيفية مميزة بين الفئات، حيث أظهرت الفئة المصفاة من الإيثانول النقي تثبيطًا ملحوظًا لإنتاج أكسيد النيتريك (NO)، والذي يُعزى إلى محتواها العالي من الفينولات. أظهرت الفئة 75% من الإيثانول نشاطًا قويًا في تثبيط α-glucosidase، على الأرجح بسبب التأثيرات التآزرية للصابونين والمركبات الفينولية، لا سيما حمض الكافيين وحمض الغاليك. بالمقابل، أظهرت الفئة 50% من الإيثانول أعلى قدرة مضادة للأكسدة، مما يتماشى مع محتواها المرتفع من الفينولات الكلية وملفها الفينولي المتنوع.
تؤكد هذه النتائج على التباين في الخصائص الوظيفية لفئات أوراق الماكا بناءً على تركيبها الفيتوكيميائي، مما يشير إلى أن الفئات الغنية بالفينولات والصابونين يمكن أن تكون مكونات قيمة في تطبيقات الأغذية الوظيفية. تدعو الدراسة إلى مزيد من البحث في آليات عمل هذه الفئات لتعزيز استخدامها المستهدف في صناعة المواد الغذائية، وبالتالي تعزيز الفوائد الصحية المرتبطة بمستخلصات أوراق الماكا.
DOI: https://doi.org/10.31883/pjfns/217920
Publication Date: 2026-03-05
Author(s): Eun Sun Lee et al.
Primary Topic: Chromatography in Natural Products
Overview
This study explored the bioactivities of maca (Lepidium meyenii Walp.) leaf extract fractions obtained through deep eutectic solvent (DES)-based ultrasound-assisted extraction (UAE) and subsequent macroporous resin chromatography. Four fractions (Fr. 1 to Fr. 4) were generated using ethanol at varying concentrations (25%, 50%, 75%, and 100%, v/v). The analysis measured total phenolic content (TPC), total saponin content (TSC), individual phenolic compounds, and their associated biological activities, including anti-inflammatory, antidiabetic, and antioxidant effects. Pearson correlation analysis indicated a strong relationship between TSC and TPC with biological activities such as DPPH and ABTS radical scavenging, as well as α-glucosidase and nitric oxide (NO) inhibition.
Notably, Fr. 4, with a high TSC of 260.95 mg oleanolic acid equivalents (OAE)/g dry weight (DW), demonstrated significant anti-inflammatory activity by inhibiting NO production by 36.30% at 60 μg/mL. Fr. 3 exhibited strong antidiabetic activity with an IC50 of 0.24 mg/mL for α-glucosidase inhibition, while Fr. 2, rich in phenolic compounds (TPC of 104.78 mg gallic acid equivalents (GAE)/g DW), showed potent antioxidant activity with IC50 values of 0.52 mg/mL and 0.38 mg/mL in DPPH and ABTS assays, respectively. These findings underscore the effectiveness of macroporous resin chromatography in isolating bioactive fractions from maca leaf extracts, suggesting their potential as functional food ingredients. Further research is recommended to elucidate the mechanisms underlying these bioactivities for targeted applications in the food industry.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the resilience and health benefits of maca (Lepidium meyenii Walp.), a cruciferous plant native to the Andes. Maca thrives in harsh environmental conditions and is rich in various secondary metabolites, including macaenes, macamides, glucosinolates, and saponins, which have been linked to numerous health benefits such as metabolic regulation, cardioprotection, and muscle growth. Notably, maca leaves, which contain higher levels of phenolics and flavonoids compared to the roots, are often discarded, leading to resource wastage. This highlights the need for further research into the potential of maca leaves as functional resources.
The paper emphasizes the importance of efficient extraction methods for bioactive compounds, particularly through ultrasonic-assisted extraction (UAE) using deep eutectic solvents (DES), which are cost-effective and environmentally friendly. Following extraction, macroporous resin chromatography is employed to concentrate and separate target compounds. Previous studies have shown that extracts from maca and related plants exhibit significant antioxidant and anti-inflammatory activities, primarily due to their phenolic compounds and saponins. The current study builds on prior findings by utilizing DES-based UAE to extract maca leaf compounds, followed by fractionation to evaluate their total saponin and phenolic content, as well as their biological activities, thereby assessing their potential as functional food materials.
Methods
In this study, the materials and methods employed involved the cultivation and preparation of maca (Lepidium meyenii) sourced from Cheongdo-gun, Gyeongsangbuk-do, Republic of Korea. The plants were sown in early spring and harvested in July, with identification confirmed through morphological characteristics. Following the removal of roots, the leaves were washed, lyophilized, and pulverized using a food mixer, then sieved and stored at -40°C for subsequent analysis.
A variety of reagents and chemicals were utilized throughout the study, including Diaion HP20 resin, DPPH radicals, ABTS, and others sourced from reputable suppliers such as Sigma-Aldrich and Tokyo Chemical Industry Co. Additionally, RAW 264.7 cells were obtained from the Korean Cell Line Bank, and all chemicals were of analytical grade, ensuring the reliability of the experimental procedures.
Results
In this study, the extraction of phenolic compounds and saponins from dried maca leaves yielded a total of 32.7 g of dried extract from 100 g of leaves, with a total fraction yield of 22.10%. The fractions exhibited varying yields, with Fr. 1 having the highest yield at 11.75%, followed by Fr. 2 (5.28%), Fr. 4 (2.76%), and Fr. 3 (2.31%). The distribution ratios were also reported, indicating that Fr. 1 accounted for 52.98% of the total, while Fr. 2, Fr. 3, and Fr. 4 contributed 24.02%, 10.45%, and 12.55%, respectively. These findings highlight the influence of extraction and chromatography conditions on the fractionation profile, rather than a direct correlation with biological activity.
The total phenolic content (TPC) was highest in Fr. 2 (104.78 mg GAE/g DW), followed by Fr. 1 (59.92 mg GAE/g DW) and Fr. 3 (53.45 mg GAE/g DW), with Fr. 4 showing the lowest TPC (32.78 mg GAE/g DW). A total of nine individual phenolic compounds were identified across the fractions, with catechin being the most abundant in Fr. 1 and Fr. 2. The study corroborates previous findings that phenolic compounds, such as catechin and gallic acid, exhibit significant antioxidant properties and are influenced by extraction methods and environmental factors. The research emphasizes the selective enrichment of known compounds from maca leaves, linking these enriched fractions to potential biological activities, rather than the discovery of novel compounds.
Discussion
In this study, maca leaf extracts were obtained through deep eutectic solvent (DES)-based ultrasound-assisted extraction and subsequently fractionated using macroporous resin chromatography. The analysis revealed distinct functional characteristics among the fractions, with the pure ethanol eluted fraction exhibiting significant inhibition of nitric oxide (NO) production, attributed to its high phenolic content. The 75% ethanol fraction demonstrated strong α-glucosidase inhibitory activity, likely due to the synergistic effects of saponins and phenolic compounds, particularly caffeic and gallic acids. Conversely, the 50% ethanol fraction showcased the highest antioxidant capacity, correlating with its elevated total phenolic content and diverse phenolic profile.
These findings underscore the variability in functional properties of maca leaf fractions based on their phytochemical composition, suggesting that phenolic- and saponin-rich fractions could serve as valuable ingredients in functional food applications. The study advocates for further research into the mechanisms of action of these fractions to enhance their targeted use in the food industry, thereby promoting the health benefits associated with maca leaf extracts.