超分子溶剂作为类胡萝卜素从胡萝卜皮到纳米结构脂质载体的高效绿色传递载体

本研究针对天然类胡萝卜素提取成本高、效率低及稳定性差的问题，开发了一种基于辛酸超分子溶剂(SUPRAS)的绿色提取技术，实现了胡萝卜废料中四种主要类胡萝卜素(α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、番茄红素和叶黄素)的高效提取(96-100%)，并将提取物直接用于构建纳米结构脂质载体(NLCs)。该技术仅需室温搅拌10分钟，SUPRAS-NLCs颗粒粒径157±1 nm，包封率达67-81%，抗氧化活性为4.4±0.6 TE，RGB模型评估显示其综合性能优异。该研究为天然色素的高值化利用提供了创新解决方案。

　　

在食品和制药行业对天然类胡萝卜素需求日益增长的背景下，传统提取方法却面临高成本、低效率和环境不可持续的严峻挑战。胡萝卜加工过程中产生的大量废料（约占原料11%）含有丰富的类胡萝卜素，其中β-胡萝卜素含量高达205 μg/g干重，但传统有机溶剂提取法需要大量溶剂和能源，且容易导致类胡萝卜素降解。更棘手的是，提取后的类胡萝卜素对光、热、氧极度敏感，水溶性差，严重影响其生物利用度和应用价值。

西班牙科尔多瓦大学的研究团队在《LWT》杂志发表了一项创新研究，提出将超分子溶剂(SUPRAS)作为"液体载体"，实现类胡萝卜素从胡萝卜皮到纳米结构脂质载体(NLCs)的一站式高效转化。这种策略巧妙地将提取、封装和稳定化三个关键步骤整合在一个连贯的工艺中。

研究人员采用了几项关键技术：通过羧酸类两亲分子的水诱导共凝聚制备SUPRAS；优化了胡萝卜废料中类胡萝卜素的SUPRAS提取条件；利用热匀质法制备SUPRAS-NLCs；通过动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)和高效液相色谱(HPLC-DAD)等技术系统表征了纳米颗粒的理化性质；采用ABTS法评估抗氧化活性；并运用RGB模型全面评估方法的可持续性。

3.1. SUPRAS选择与胡萝卜皮类胡萝卜素提取优化

研究发现，不同链长的羧酸SUPRAS对类胡萝卜素的提取效率相当（55-58%），最终选择辛酸基SUPRAS因其液态特性和更好的类胡萝卜素稳定性。优化后的原位SUPRAS制备法（样品:SUPRAS:平衡溶液=1:2.25:4.25 g:mL:mL）实现了近100%的提取效率，显著优于传统THF溶剂提取。色谱分析显示胡萝卜皮提取物中含有1151±20 μg/g类胡萝卜素，其中β-胡萝卜素占65.1%，α-胡萝卜素占31.5%。

3.2. SUPRAS-NLCs的特性表征

3.2.1. 物理化学特性

SUPRAS_{类胡萝卜素}-NLCs粒径为157±1 nm，多分散指数(PDI)为0.49±0.03，zeta电位为-2.2±0.3 mV，颗粒浓度达4.9×10¹¹ particles/mL。透射电镜显示颗粒呈球形，包封效率分别为：α-胡萝卜素66±4%、β-胡萝卜素67.2±0.6%、番茄红素81±6%、叶黄素66±1%。

3.2.2. 抗氧化能力

SUPRAS_{类胡萝卜素}-NLCs的抗氧化活性最高（4.4±0.6 TE），体现了类胡萝卜素和载体脂质的协同增效作用。

3.2.3. 时间稳定性

在4°C储存28天后，类胡萝卜素包封率仅下降10%，粒径、PDI和zeta电位保持稳定，证明SUPRAS-NLCs具有优异的长期稳定性。

3.3. 基于RGB模型的SUPRAS提取可持续性评价

RGB评估显示，该方法在性能（红色，89.5%）、绿色化学（绿色，74.7%）和实用性（蓝色，84.8%）三个方面均表现优异，综合评分为白色（82.8%）。与传统方法相比，SUPRAS法溶剂消耗量（3.4 mL/g）显著降低，能耗仅0.05 kWh，成本为1.35欧元/样品，提取时间缩短至20分钟。

该研究证实了食品级SUPRAS在天然活性成分提取和递送系统中的巨大潜力。SUPRAS-NLCs不仅保持了类胡萝卜素的生物活性，还显著提高了其稳定性，为食品和制药行业提供了一种绿色、高效的技术方案。这种基于超分子自组装原理的策略，为其他疏水性生物活性成分的开发利用提供了新思路，有望推动天然产物高值化利用的技术革新。