基于天然低共熔溶剂的葡萄渣多酚绿色提取：花青素与黄酮醇的选择性回收及生物活性研究

《ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY》：Sustainable valorization of grape pomace peels using NADES: a focus on selective recovery of anthocyanins and flavonols and bioactivity

本研究针对葡萄渣资源化利用问题，开发了一种基于天然低共熔溶剂（NADES）的绿色提取技术，通过响应面法优化提取参数，成功实现了花青素和黄酮醇的高效选择性回收。研究发现胆碱氯化物-乳酸（1:2）含25%水的溶剂体系（CL25）在保持抗氧化活性的同时展现出独特的抗菌性能，为食品工业天然添加剂开发提供了新思路。

　　

在葡萄酒产业蓬勃发展的背后，每年全球数百万吨的葡萄渣处理问题日益凸显。这些富含生物活性物质的农业副产品通常被直接丢弃，不仅造成资源浪费，更带来严峻的环境压力。葡萄渣中蕴藏着丰富的多酚类物质，特别是花青素和黄酮醇，这些成分具有卓越的抗氧化、抗菌和抗炎特性，在食品、医药和化妆品领域具有广阔应用前景。然而，传统提取方法多采用甲醇、乙醇等有机溶剂，存在环境不友好、安全性差且后续去除困难等问题，严重限制了其工业化应用。

面对这一挑战，西班牙萨拉曼卡大学的研究团队在《Analytical and Bioanalytical Chemistry》期刊上发表了一项创新性研究，探索使用天然低共熔溶剂（NADES）这一绿色替代方案，实现对葡萄渣中高价值多酚化合物的可持续回收。NADES由天然存在的氢键受体（HBA）和氢键供体（HBD）组成，具有低毒性、可生物降解和制备简单等优点，为绿色化学提取提供了新途径。

研究团队系统评估了16种不同的NADES体系，包括以胆碱氯化物（ChCl）或蔗糖为氢键受体，搭配酒石酸、苹果酸、乳酸、草酸、柠檬酸或1,2-丙二醇等氢键供体的组合。通过响应面法（RSM）优化关键提取参数（水含量和液固比），建立了高效的提取工艺。

关键技术方法包括：NADES溶剂制备采用加热搅拌法；酚类化合物提取通过摇床温育结合离心过滤；化合物鉴定使用高效液相色谱-二极管阵列检测-质谱联用（HPLC-DAD-MS）技术；抗氧化活性通过FRAP（铁离子还原能力）和ABTS（自由基清除能力）两种方法评估；抗菌活性采用肉汤微量稀释法测定最小抑菌浓度（MIC）。

酚类成分分析

研究人员首先通过HPLC-DAD-MS技术详细分析了葡萄渣皮中的酚类成分。研究鉴定出多种花青素和黄酮醇化合物，其中飞燕草素-3-O-葡萄糖苷（Dp3glc）、矮牵牛素-3-O-葡萄糖苷（Pt3glc）和锦葵素-3-O-葡萄糖苷（Mv3glc）是主要的花青素成分，而槲皮素（quercetin）及其衍生物是主要的黄酮醇。与甲醇提取相比，某些NADES对p-香豆酰葡萄糖苷和酚酸表现出更高的选择性，且NADES组分未对色谱分析产生干扰。

提取效率与NADES筛选

研究结果显示，几乎所有测试的NADES在花青素提取效率上都优于传统的酸化甲醇提取法。以有机酸为氢键供体的胆碱基NADES表现最佳，其中含酒石酸、草酸和苹果酸的溶剂体系花青素回收率最高。值得注意的是，胆碱氯化物-丙二醇NADES的花青素提取效果排名第五，表明醇类NADES在花青素提取中也具有潜力。

对于黄酮醇的提取，大多数NADES的效率低于酸化甲醇，仅胆碱基NADES含1,2-丙二醇、乳酸或草酸的溶剂体系表现出相当或略好的效果。研究还发现不同NADES对特定化合物具有明显选择性，如CL25溶剂对Mv3glc提取效果最佳，而CP25溶剂效果最差。

响应面法优化

通过响应面法优化胆碱氯化物-乳酸溶剂体系的提取条件，研究发现水含量对Mv3glc和槲皮素提取均有显著影响，而液固比仅对槲皮素提取有中等影响。优化后的最佳条件为水含量20-25%，液固比30 mL/g dw，此条件下花青素和黄酮醇的提取量分别达到169和78 mg/100 g dw。

NADES选择性

研究系统评估了不同NADES对特定酚类化合物的选择性。结果显示，花青素中Mv3glc占总花青素含量的30-50%，CL25溶剂对其提取效果最佳。不同NADES对黄酮醇的选择性差异更为明显，CO40和CP25对苷元提取效果好，而CT60和SC40对黄酮醇苷提取更有效。

抗氧化与抗菌活性

抗氧化活性评估显示，NADES提取物在FRAP和ABTS实验中均表现出显著活性，其中CO40和CM40溶剂提取物的自由基清除能力最强。抗菌实验表明，酸性NADES提取物对革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌）和革兰氏阴性菌（如大肠杆菌）均有抑制效果，且这种活性主要归因于溶剂本身而非提取的酚类化合物。

研究结论表明，NADES技术为葡萄渣增值化利用提供了可持续解决方案。胆碱氯化物-乳酸（1:2）含25%水体系在花青素和黄酮醇协同提取方面表现出最佳综合性能。不同NADES对特定酚类化合物的选择性为靶向富集生物活性成分提供了新策略，有助于开发功能明确的天然添加剂。尽管NADES提取物在食品工业应用中仍面临纯化挑战，但作为"即用型"液体配方具有显著优势，兼具抗氧化和抗菌双重功能，符合清洁标签趋势。未来研究需重点关注NADES混合物的毒理学评估，确保其应用安全性。