基于CCD-RSM优化与Aspen Plus?模拟的加压乙醇提取技术：从脱脂啤酒花残渣中可持续回收富含黄腐酚及抗氧化活性组分的研究

《Sustainable Chemistry and Pharmacy》：CCD-RSM optimization and Aspen Plus? simulation of pressurized ethanol extraction for sustainable xanthohumol and antioxidant-rich fraction recovery from delipidated hop residues

本研究提出通过加压乙醇提取（PLE-EtOH）技术对CO2脱脂啤酒花残渣进行高值化利用，结合中心复合设计-响应面法（CCD-RSM）与Aspen Plus?流程模拟，建立了可放大至生物精炼应用的实验设计与物理过程建模集成策略。研究确定了两组最优提取条件：40°C/15分钟可获得高黄腐酚（XN）含量提取物（83.5 mg/g），85°C/18分钟则能实现抗氧化成分的最大化回收，其提取率、总酚含量（TPC）和氧自由基吸收能力（ORAC）均提升约2倍。该策略符合绿色化学与循环生物经济原则，为食品、保健品和医药行业提供了可持续的资源化解决方案。

　　

亮点章节

啤酒花提取残渣

本研究用于PLE-EtOH的啤酒花残渣来源于Ella品种T-90酒花颗粒经超临界CO₂（SFE-CO₂）脱脂后的副产物。SFE-CO₂在10升提取罐中进行，采用优化后的工艺参数：样品量1150.00克，粒径0.5毫米，压力36兆帕，温度40°C，静态提取30分钟，动态提取时间根据目标产物调整。

通过CCD-RSM优化PLE-EtOH参数

本研究采用中心复合设计-响应面法（CCD-RSM）对PLE-EtOH的关键参数——温度（40–100°C）和时间（15–45分钟）进行优化，旨在从SFE-CO₂脱脂的Ella啤酒花残渣中高效回收极性抗氧化剂和主要异戊二烯类黄酮（如XN及其衍生物IXN和8-PN）。选择乙醇作为提取溶剂是基于XN在纯乙醇中比在乙醇/水混合溶液或水中具有更高溶解度的特性。温度和时间的协同效应通过多响应优化进行系统评估，以平衡提取效率与目标化合物活性。

结论

SFE-CO₂脱脂后的啤酒花残渣与其他农工业副产物一样，具有作为低成本生物活性化合物来源的巨大潜力。PLE-EtOH技术展现出从Ella啤酒花残渣中回收高附加值组分的卓越能力。通过CCD-RSM分析确定了两组最优PLE-EtOH条件：PLE-EtOH-I（40°C/15分钟）可获得富含XN的啤酒花提取物，其中目标化合物含量为83.5毫克/克；而另一组条件则显著提升了提取物的综合生物活性，为功能性成分的产业化应用提供了新思路。