魔德科技案例:分子对接方法在提取藤茶中二氢杨梅素中的应用

合作单位:Zhejiang Academy of Forestry

参考文献:Liling Wang, Yifeng Zhou, Yanbin Wang, et al. Food and Bioproducts Processing, 2019. DOI:10.1016/j.fbp.2019.04.005(IF = 5.10)

背景:

中国藤本茶树广泛分布于长江以南地区,作为民间茶饮已有数百年的历史。二氢杨梅素(DMY)是藤茶中的一种类黄酮成分。研究表明,DMY具有许多生物活性,如保心、抗炎等。传统提取DMY的方法主要有有机溶剂提取、碱性提取、酶提取和水提取。其中有机溶剂萃取法是目前应用最广泛的。然而,有机溶剂提取有许多缺点,如不环保、易燃、在某些食品的使用中会受到限制等。因此,迫切需要开发一种新的、绿色的方法来替代有机溶剂从藤茶中提取DMY。

近年来,环糊精(CDs)在萃取技术和工艺方面的应用备受关注。环糊精的立体结构呈锥形圆筒状,空腔内部是疏水性的,外部是亲水性的。环糊精这种特殊的结构能够提供一个疏水空腔包络一些客体分子,如有机化合物和无机离子等。目前,环糊精在药物化学和食品工业等领域得到了较好应用。而目前还没有关于用CDs从藤茶中提取DMY的报道。因此,本研究针对食品或功能食品的应用,开发了这种环糊精超声辅助提取DMY的绿色方法。

方案设计:

为了了解DMY和β-CD之间的相互作用,经与魔德科技(www.modekeji.cn)技术团队沟通,拟通过分子对接方法对其进行研究。

主要结果:

β-CD与DMY的最佳结合方式如图1所示。可以看出,这些DMY分子很好地适应β-CD疏水腔。β-CD和DMY之间的氢键数为5个,对应的结合能为−6.0 kcal/mol。分子对接结果表明,β-CD与水溶液中DMY分子之间的“主客体”效应,通过非共价键和氢键的分子识别和相互作用是其结合的主要驱动力。DMY的苯并芘部分与β-CD形成强烈的亲水性相互作用,以氢键为主要的亲水性相互作用(图2a)。但由于β-CD和DMY结构都是电中性的,因此它们之间的静电相互作用并不明显(图2b)。

图1 β-CD与DMY的最佳结合方式。主视图(a)和俯视图(b)。黄色表示DMY;蓝色代表β-CD;青色虚线表示氢键。

图2 DMY/β-CD对接物1:1主客体化学计量的疏水性(a)和静电力(b)。(a:棕色代表最强疏水性,蓝色代表最强亲水性;b:红色代表最强的正电荷,紫色代表最强的负电荷)。

结论:本研究以β-CD为原料,建立了藤茶中绿色提取DMY的方法,并对提取工艺参数进行了优化,以获得最大产量。β-CD超声辅助提取方法对藤茶中DMY的提取效率高于水和70%乙醇等常规溶剂。