西番莲（Passiflora edulis）副产物各组分的化学组成及抗衰老潜力：整合代谢组学谱分析与分子对接的比较研究

《Compounds》：Chemical Composition and Anti-Aging Potential of Passiflora edulis By-Product Fractions: A Comparative Study Integrating Metabolomic Profiling and Molecular Docking

　　

百香果（Passiflora edulis）加工过程中会产生富含生物活性次生代谢产物的副产物；然而，不同果实组分之间的比较性表征仍然有限。本研究评估了果浆提取物（PPE）、果浆-种子提取物（PSC）和种子提取物（PSE）的提取得率、代谢物组成、抗氧化与抗衰老活性，以及其在人皮肤成纤维细胞中的胶原刺激活性。提取得率大小规律为 PPE > PSE > PSC。非靶向液相色谱-四极杆飞行时间质谱（LC–QTOF/MS）谱分析显示，不同组分具有明显不同的植物化学特征，其中白皮杉醇（piceatannol）在 PSE 中富集，而反式阿魏酸（trans-ferulic acid）在所有组分中均普遍丰富。PSE 在 2,2-二苯基-1-苦基肼基（DPPH）和铁还原抗氧化能力（FRAP）测定中表现出最强抗氧化活性，且 PSE 与 PSC 均可抑制胶原酶（collagenase）和透明质酸酶（hyaluronidase），而 PPE 活性可忽略不计。所有提取物在不高于 0.1 mg/mL 时均无细胞毒性。在该浓度下，PSC 将Ⅰ型胶原（type I collagen）生成提高了 8.07 ± 2.24%，显著高于 PSE 的 2.26 ± 1.33%；同时，白皮杉醇促进胶原合成 11.34 ± 1.50%，与 L-抗坏血酸（L-ascorbic acid，13.90 ± 1.16%）相当。分子对接结果提示，白皮杉醇和反式阿魏酸可能通过与胶原酶和透明质酸酶发生有利相互作用而促成所观察到的抗衰老效应。这些发现表明，百香果副产物不同组分具有互补性的生物活性谱，其中 PSE 更偏向于发挥抗氧化和酶抑制效应，而 PSC 更有利于增强胶原生物合成，可用于天然抗衰老应用。

该文发表于《Compounds》，围绕百香果（Passiflora edulis）加工副产物的高值化利用与皮肤抗衰老应用展开。研究背景在于，农产品加工副产物正被视为可持续开发天然活性物质的重要来源，而百香果榨汁过程会产生大量种子和残余果浆，这些材料常被废弃，但既往研究已提示其中富含酚类、黄酮类、二苯乙烯类等次生代谢产物，具有潜在药理活性。与此同时，皮肤衰老的重要机制之一是氧化应激（oxidative stress）诱导活性氧（ROS）积累，进而损伤富含胶原的细胞外基质（ECM，细胞外支架网络），上调基质金属蛋白酶（MMPs）并抑制胶原生成；胶原酶和透明质酸酶分别介导胶原与透明质酸降解，最终导致皮肤弹性下降、皱纹增加。因此，兼具抗氧化、抑制基质降解酶以及促进成纤维细胞胶原合成的天然成分，具有较高的皮肤老化干预价值。

现有问题主要在于：以往关于西番莲副产物的研究多聚焦于分离后的种子、果皮或果壳等单一组分，而实际工业加工中，种子与残余果浆往往作为混合废弃物流共同移除，因此单独研究各分离组分并不能完全反映产业应用场景；此外，将代谢物谱分析、抗氧化活性、抗衰老酶抑制、细胞胶原生成以及分子对接在同一比较框架下整合评价的研究仍较少。基于此，研究人员设置果浆提取物（PPE）、果浆-种子混合提取物（PSC）和种子提取物（PSE）三类样品，系统比较其化学组成和抗衰老相关功能，以评估不同副产物组分是否具有互补活性，并为百香果加工废弃物向天然抗衰老原料的转化提供依据。

研究人员首先采用 70% 乙醇超声提取三种副产物组分，测定提取率、总酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC）；随后利用非靶向液相色谱-四极杆飞行时间质谱（LC–QTOF/MS）进行代谢物谱分析，并通过层次聚类和富集特征筛选比较不同组分的化学差异；在功能层面，采用 DPPH 和铁还原抗氧化能力（FRAP）评价抗氧化活性，采用透明质酸酶抑制和胶原酶抑制实验评价抗衰老相关酶抑制作用；再以人真皮成纤维细胞（ATCC PCS-201-012）为模型，使用噻唑蓝（MTT）法检测细胞毒性，并以 Sirius Red 法评价胶原生物合成；最后选取代表性代谢物进行分子对接，分析其与靶酶的潜在结合模式。样本来源为 2023–2024 年购自泰国清迈 Royal Project Foundation 的成熟百香果。整体技术路线实现了从提取物化学特征到体外功能、再到计算机制支持的多层次比较。

研究结果部分可按原文小标题概括如下。

3.1. Extraction Yield, TPC, and TFC of Passion Fruit Extracts
该部分通过提取率、总酚和总黄酮测定比较三类提取物的基础化学特征。结果显示，PPE 的提取率最高，为 71.43 ± 1.24%，其次是 PSE 和 PSC。这说明果浆部分更易被 70% 乙醇提取，但高提取率并不等同于更强功能活性。TPC 和 TFC 在不同组分中分布不同：PSC 的总酚含量最高，其次为 PSE，而 PPE 最低；相反，总黄酮主要富集于 PSE，提示种子是黄酮类化合物的重要来源。研究人员据此认为，不同果实副产物组分对生物活性成分构成具有独特贡献，PSC 提供更广泛的酚类多样性，PSE 则是黄酮富集来源。

3.2. LC–QTOF/MS Metabolite Profiling and Feature Prioritization of Passion Fruit Extracts
该部分通过非靶向 LC–QTOF/MS 解析三种提取物的次生代谢物组成。结果显示，PPE、PSC 和 PSE 在正负离子模式下均表现出清晰区分的代谢谱，检测到的代谢物主要归为黄酮类、酚类以及其他代谢物（主要为生物碱和香豆素类）。PPE 相对富含羟基肉桂酸衍生物，如反式阿魏酸、二咖啡酰奎宁酸衍生物、4,5-二-O-咖啡酰奎宁酸，以及 4-甲基香豆素，并富集花青素和黄酮醇相关成分，如矢车菊素-3-O-半乳糖苷、3-甲基槲皮素和槲皮素-3-O-葡糖基-6-乙酸酯。PSE 的特征是二苯乙烯类及黄酮苷元/糖苷富集，其中白皮杉醇、二氢二苯乙烯糖苷和柚皮素较为突出，同时还包括杨梅素、异鼠李素、山柰酚、槲皮苷和三乙酰白藜芦醇等。PSC 则呈现介于两者之间但具有自身特色的谱型，含有咖啡因、葫芦巴碱、harmane、harman、harmalol、香豆素、伞形花内酯、芦荟素，以及柚皮素-7-O-葡萄糖苷、原花青素 B₁、染料木素及其糖苷、芦丁、牡荆素、没食子酸和对香豆酸等。由此可见，三种提取物在植物化学构成上具有明显互补性。

3.3. Comparative LC–QTOF/MS Profiling of Putatively Annotated Metabolites
该部分通过标准化 log₂ 强度和相对富集评分，对推定注释代谢物进行进一步比较。结果显示，反式阿魏酸和二咖啡酰奎宁酸在三种提取物中均保持较高丰度，代表三类样品共享的主要酚性骨架。相比之下，白皮杉醇在含种子提取物中尤为突出，不仅丰度高，而且具有最高特异性评分，因此被界定为种子相关的判别性代谢标志物。柚皮素和二氢二苯乙烯糖苷也表现出对 PSE 的中等偏高特异性。研究人员据此指出，三种提取物共享以羟基肉桂酸衍生物为主的共同基础，但含种子组分额外富集二苯乙烯类和黄烷酮类成分，这种差异可能与后续生物活性差异密切相关。

3.4. Antioxidant Activities of Passion Fruit Extracts
该部分通过 DPPH 与 FRAP 实验评价三类提取物抗氧化能力。结果表明，PSE 在 DPPH 自由基清除实验中具有最低 IC₅₀，表现出最强清除能力，但仍显著弱于白皮杉醇标准品。PPE 的 DPPH 活性最弱，与其较低的总酚和总黄酮含量一致。在 FRAP 实验中，PSE 同样表现出最高还原能力，PSC 次之，PPE 未检测到明显活性。研究人员认为，PPE 中较高比例的非酚性成分如果糖和多糖可能削弱其电子供体能力，而 PSE 富含白皮杉醇等强还原性酚类，是其高抗氧化活性的主要基础。研究因此得出，种子来源成分，尤其是白皮杉醇，是驱动百香果副产物抗氧化活性的关键因素。

3.5. Hyaluronidase and Collagenase Inhibitory Activities of Passion Fruit Extracts
该部分以透明质酸酶和胶原酶抑制作为抗衰老相关功能指标。结果显示，在透明质酸酶抑制实验中，PSE 活性最强，且与白皮杉醇相比无显著差异，而 PPE 与 PSC 抑制作用较低。在胶原酶抑制实验中，PSE 同样表现出最强抑制作用，且显著高于表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）和白皮杉醇；PPE 和 PSC 作用较弱。由此表明，PSE 同时抑制胶原酶和透明质酸酶，具备维护细胞外基质完整性的多靶点潜力，可同时保护皮肤水合、弹性与紧致度。基于这种酶抑制优势，研究进一步选择 PSC 和 PSE 进入细胞实验阶段。

3.6. Cytotoxicity and Collagen Biosynthesis Stimulation of Passion Fruit Extracts
该部分通过 MTT 和 Sirius Red 实验评价提取物对人真皮成纤维细胞的安全性与促胶原能力。结果显示，所有提取物在测试浓度范围内细胞存活率均高于 80%，提示总体无细胞毒性；其中 PSC 在所有浓度下细胞活率均超过 100%，表现出潜在的细胞增殖促进效应；PSE 仅在 1 mg/mL 时出现轻微细胞毒性。白皮杉醇则显著促进细胞增殖。基于此，研究人员选择 0.1 mg/mL 和 0.01 mg/mL 作为后续胶原生物合成评价浓度。在 0.1 mg/mL 时，PSC 可显著促进胶原生成 8.07 ± 2.24%，明显高于 PSE 的 2.26 ± 1.33%；白皮杉醇促胶原活性为 11.34 ± 1.50%，与阳性对照 L-抗坏血酸相近。到 0.01 mg/mL 时，仅白皮杉醇和 L-抗坏血酸仍保持活性。该结果说明，PSC 在促进Ⅰ型胶原生物合成方面优于 PSE，而 PSE 更偏向抑制基质降解，二者在抗衰老层面形成互补。

3.7. Molecular Docking Analysis of Putative Compounds Against Hyaluronidase and Collagenase
该部分利用分子对接探讨代表性化合物与靶酶的潜在相互作用机制。研究人员基于代谢丰度和组分特异性，选取白皮杉醇和反式阿魏酸分别作为种子富集型二苯乙烯和广泛分布型羟基肉桂酸代表。结果显示，白皮杉醇对透明质酸酶和胶原酶的预测结合能分别为 ?7.8 kcal/mol 和 ?7.6 kcal/mol，均优于反式阿魏酸的 ?6.1 kcal/mol 和 ?6.7 kcal/mol，提示其与两种靶酶结合更有利。在透明质酸酶活性位点中，白皮杉醇与 Tyr247、Tyr261、Tyr208、Arg265 形成氢键，并与 Tyr210、Phe204 形成疏水相互作用；反式阿魏酸则与 Tyr75、Tyr202 形成氢键，并与 Tyr286、Trp321 发生疏水作用。在胶原酶位点中，白皮杉醇可与 Arg214、Ser239、His218、Asn180 和 Ala182 形成氢键，并与 Tyr240、Val215、His228 发生疏水作用，且定位接近催化 Zn²⁺；反式阿魏酸则通过氢键和 π 相互作用与 Ser239、Glu219、Tyr237、Arg214、Ala182、His222 和 His228 相连，同时靠近 Zn²⁺ 和 Ca²⁺。研究人员据此认为，白皮杉醇更丰富的羟基赋予其更多氢键与 π 相互作用潜力，这与 PSE 更强的酶抑制活性相一致。不过作者同时强调，这些分子对接结果仅提供机制支持，而非直接证据，仍需标准品、酶动力学和结合实验进一步验证。

综合讨论部分，文章表明百香果不同副产物组分并非提供相同功能，而是呈现具有应用分工的互补性活性图谱。PPE 虽提取率最高，但功能活性有限，说明“高得率”并不意味着“高价值”。PSE 富集白皮杉醇及相关二苯乙烯类和黄酮类，因而在抗氧化、透明质酸酶抑制和胶原酶抑制方面表现最佳，更适合用于抗氧化及抑制细胞外基质降解的应用方向。PSC 兼具果浆与种子的复合植物化学构成，虽在酶抑制方面不及 PSE，但在促进Ⅰ型胶原合成方面最优，提示混合残渣并非只是活性被稀释，反而可能因化学多样性而在胶原生物合成层面展现优势。作者也指出，LC–QTOF/MS 代谢物注释属于推定性注释，且未对单个活性成分进行定量，因此尚不能将生物学效应直接归因于某一具体分子；未来仍需开展白皮杉醇和反式阿魏酸的靶向定量、离体或体内皮肤模型验证，以及局部制剂开发与稳定性、透皮性和生物利用度评价。

研究结论可译述如下：本研究表明，西番莲（Passiflora edulis）加工副产物具有依赖组分差异的抗衰老潜力。尽管 PPE 具有最高提取得率，但与含种子组分相比，其功能活性有限。PSE 具有更强的抗氧化能力以及胶原酶/透明质酸酶抑制活性，而 PSC 在促进人真皮成纤维细胞Ⅰ型胶原生成方面效果最佳。这些结果支持如下工作假设：不同百香果副产物组分提供的是相互补充而非完全相同的生物活性谱。整合 LC–QTOF/MS 谱分析与分子对接的结果提示，酚类和二苯乙烯类相关代谢物，尤其是白皮杉醇和反式阿魏酸，可能参与上述活性。然而，代谢组学和分子对接结果应被视为支持性和假设生成性证据，因为代谢物注释为推定性，且谱分析主要是描述性的。在实际开发前，仍需进一步验证关键代谢物、作用机制及其皮肤适用性。总体而言，PSE 和 PSC 是具有前景的可持续天然抗衰老原料来源：PSE 更适合抗氧化和酶抑制型应用，而 PSC 在促进胶原生成方面更具价值，从而支持百香果加工副产物在未来皮肤抗衰老领域的高值化利用。