《Food Research International》：Green extraction of bioactive compounds from Cumaru seeds using supercritical CO
2: Yield and functionality
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本研究对比超临界流体萃取（SFE）与索氏提取法，评估 cumaru 种子中 global yield、化学组成及生物活性物质回收率的影响。结果表明，SFE 在35 MPa、40°C条件下显著提高脂溶性抗氧化成分（香豆素、生育酚等）提取效率，总生育酚达14.45 μg/g DCS，还原力（TRC）552.17 μgGAE/g DCS，ORAC-L 1380.99 μgTE/g DCS，且产品酸度低于 Codex 推荐标准。索氏提取法 coumarin 回收率仅0.82 μg/g DCS，总生育酚3.29 μg/g DCS。SFE 在15 MPa、60°C时虽脂类回收率最低（11.57%），但生物活性指标最优。
弗朗西斯科·韦斯利·马西埃尔-席尔瓦（Francisco Weshley Maciel-Silva）|帕特里夏·托农·德索扎（Patrícia Tonon de Souza）|卢西德瑞·马特乌斯·索扎·卡瓦略（Luciedry Matheus Souza Carvalho）|伊莎贝拉·费雷拉·莫雷诺（Isabela Ferreira Moreno）|拉蒙·索萨·巴罗斯·费雷拉（Ramon Sousa Barros Ferreira）|爱德华多·奥古斯托·卡尔达斯·巴蒂斯塔（Eduardo Augusto Caldas Batista）|朱利安·马丁内斯（Julian Martínez）
巴西圣保罗坎皮纳斯州立大学（UNICAMP）食品工程学院高压实验室，地址：蒙特罗·洛巴托街80号，邮编13083-970
摘要
本研究评估了操作条件对超临界流体萃取（SFE）效率的影响。超临界流体萃取是一种绿色提取技术，本研究将其与传统的索氏萃取方法进行了对比，旨在从库马鲁（Dipteryx odorata）种子中提取香豆素、生育酚和生育三烯酚等生物活性化合物，并根据总产率（X?）、提取物的化学组成（脂肪酸谱、甘油酯类别——MAG、DAG和TAG、游离脂肪酸以及TAG组成）来评估其效率。实验结果表明，在高二氧化碳密度（35 MPa；40°C）下进行超临界流体萃取有利于脂质和抗氧化化合物的提取，其回收率以干库马鲁种子（DCS）克数计。在这种条件下，总生育酚含量（14.45 μg gDCS?1）、总还原能力（TRC）（552.17 μgGAE gDCS?1）和脂质氧自由基吸收能力（ORAC-L）（1380.99 μgTE gDCS?1）均达到最高值。此外，该条件下获得的提取物脂质含量较高（约98%），油酸（约52%）和亚油酸（约21%）浓度也较高，且酸度指数低于食品法典推荐的最大限值。而索氏萃取方法的香豆素含量（0.82 μg gDCS?1）和生育酚含量（3.29 μg gDCS?1）较低。在25 MPa和50°C的条件下，香豆素的回收率最高（10.11 mgCE gDCS?1）。尽管在最低二氧化碳密度（15 MPa；60°C）下进行超临界流体萃取时，总生育酚含量、总还原能力和ORAC-L均较高，但脂质回收率最低（11.57%）。总体而言，研究结果表明超临界流体萃取是一种有前景的方法，可用于从库马鲁种子中选择性且高效地提取高价值生物活性化合物。
引言
亚马逊雨林拥有世界上最丰富的生物多样性，其中包含多种可食用和具有药用价值的植物。其中，库马鲁（Dipteryx odorata），又称“托恩卡豆”，因其种子中高达1%至3%的香豆素含量而具有很高的经济价值（Ehlers, Pfister, Bork, & Toffel-Nadolny, 1995）。香豆素因其类似香草的香气而广受青睐，常用于化妆品、香水、烟草、电子香烟、除臭剂、沐浴露、洗涤剂等行业，有时也作为饮料和食品中的添加剂。由于其健康益处，香豆素在制药领域受到越来越多的关注，被用作治疗溃疡、呼吸道感染、心血管疾病等的活性成分（Thakur, Singla, & Jaitak, 2015）。然而，根据欧洲食品安全局（EFSA）和加拿大食品检验局（CFIA）的规定，由于香豆素的毒性，其使用必须受到严格控制，在美国等国家甚至被禁止。不过，Ballin和S?rensen（2014）的研究指出，在含有肉桂的食品或饮料中，香豆素的含量只要不超过EFSA规定的每日可耐受摄入量的三倍，就不会对健康构成威胁。他们建议重新评估香豆素的最高摄入量。
从植物和其他固体基质中提取有价值和功能性化合物可以通过多种方法实现。传统方法如蒸汽蒸馏、动态浸提、索氏萃取、压榨和氢蒸馏存在诸多局限性，包括耗时较长、使用过量有机溶剂、高温导致化合物热降解、提取物中残留有毒溶剂以及产率和提取效率较低。这些缺点促使人们开发新的萃取技术和绿色溶剂。
选择合适的萃取方法和条件对于获得高产率和良好功能的提取物至关重要。超临界流体萃取（SFE）凭借其强大的溶解能力和选择性，成为利用二氧化碳（CO?）等绿色食品级溶剂回收生物活性化合物的最有效方法之一。二氧化碳在超临界状态下具有温和的临界参数（Tc = 31.1°C，Pc = 7.38 MPa），使其成为从植物基质中提取热敏性化合物的理想溶剂。事实上，超过90%的天然产物萃取均采用二氧化碳（Uddin et al., 2015）。使用二氧化碳作为溶剂的另一个优势是成本低廉、供应充足且安全性得到广泛认可，使其成为替代有毒、易燃和污染性有机溶剂的可行选择。
因此，本研究旨在采用环境可持续的方法从库马鲁种子中提取高纯度的具有功能性特性的生物活性化合物。本研究采用二氧化碳（CO?）进行超临界流体萃取，作为一种绿色、选择性和高效的提取技术，既能避免使用有毒溶剂，又能保护热敏性物质。通过在不同操作条件下进行实验，并对提取物的产率、化学组成和功能特性进行了评估。结果与传统的索氏萃取方法进行了比较。期望这些发现能为清洁萃取技术的学术研究及食品、化妆品和制药行业的创新应用发展做出贡献。
化学物质和试剂
超临界流体萃取中使用的溶剂为纯度为99.0%的二氧化碳（White Martins，巴西圣保罗），传统萃取则使用正己烷（Synth，巴西圣保罗）。提取物分析所需的试剂包括：香豆素、单水合没食子酸、随机甲基化环糊精（RMCD）、2,2′-偶氮二(2-氨基丙烷)二盐酸盐（AAPH）、6-羟基-2,5,7,8-四甲基色满-2-羧酸（Trolox）和荧光素，均购自美国密苏里州的Sigma-Aldrich公司。
近似组成
表1展示了库马鲁种子干基的近似组成。目前文献中关于该物质的全面分析仍较为有限，尚未有研究同时测定其所有宏量营养素、矿物质含量和能量值。大多数研究仅关注其香豆素含量。不过，其营养成分非常值得关注，脂质含量与文献报道的平均值相符（Fetzer, Hamerski, ……）
结论
研究结果表明，萃取条件直接影响总产率、提取物的化学组成和生物活性化合物的回收率，进而影响其抗氧化活性。在高二氧化碳密度（35 MPa；40°C）条件下进行超临界流体萃取是提取脂质和生育酚的最有效方法；而在最低二氧化碳密度（15 MPa；60°C）条件下进行的超临界流体萃取则能获得最高浓度的提取物。
作者贡献声明
弗朗西斯科·韦斯利·马西埃尔-席尔瓦（Francisco Weshley Maciel-Silva）： 负责撰写、审稿与编辑、原始稿件撰写、软件应用、方法设计、研究实施、资金筹集、数据分析及概念构思。
帕特里夏·托农·德索扎（Patrícia Tonon de Souza）： 负责撰写、审稿与编辑、数据可视化、软件应用、方法设计、研究实施及数据分析。
卢西德瑞·马特乌斯·索扎·卡瓦略（Luciedry Matheus Souza Carvalho）： 负责原始稿件撰写及数据分析。
伊莎贝拉·费雷拉·莫雷诺（Isabela Ferreira Moreno）： 负责原始稿件撰写及数据分析。
拉蒙·索萨·巴罗斯·费雷拉（Ramon Sousa Barros Ferreira）： 负责撰写部分内容。
资金来源
本研究得到了巴西国家科学技术发展委员会（CNPq，授权号153075/2024–4、302968/2022–9、311994/2021–0）、巴西高等教育人员培训协调委员会（CAPES，资助代码001）以及圣保罗州研究基金会（FAPESP，授权号2024/01659–0、2023/17756–2、2022/10368–4）的支持。
