编辑推荐：
本文聚焦果胶提取，阐述传统方法弊端，介绍深度共熔溶剂（DESs）作为绿色替代方案的潜力。探讨 DESs 分类、制备及特性，其单独或结合其他技术用于果胶提取的效果，分析优势与挑战，为果胶提取新方法提供参考。
引言
果胶是一种天然多糖，大量存在于植物细胞壁中。它由半乳糖醛酸残基通过 α - 1,4 - 糖苷键连接而成。在食品、制药和化妆品行业，果胶凭借良好的凝胶、增稠和稳定特性，被广泛用作功能性成分 。同时，它还能构建生物聚合物递送系统，用于生物活性化合物的封装、保护和递送 。此外，果胶本身具有多种生物活性，如调节肠道微生物群、减轻肠道炎症、降低血液胆固醇水平、抑制动脉粥样硬化进展以及预防脂质积累等，对人体健康有益 。
果胶的功能和生物学特性与其分子特征紧密相关，包括分子量（MW）、半乳糖醛酸（GalA）含量、酯化度（DE）和单糖组成。这些参数受果胶的生物来源以及提取方法的影响。随着全球对具有新颖或改良功能的果胶成分需求不断增加，研究人员致力于开发新的果胶提取优化方法。
传统的果胶提取方法，如热水提取和酸法提取，存在显著缺陷。通常，从水果残渣中提取果胶时，需在强酸性条件（pH 1.5 - 3.0）、高温（70 - 100°C）下孵育数小时，或者在强碱性条件（pH 8.0 - 10.0）、高温（60 - 90°C）下处理数小时 。这些传统的酸碱提取方法不仅劳动强度大、耗时长，还依赖腐蚀性强的化学物质。而且，会严重影响提取出的果胶的分子量、结构完整性和理化性质 。
有机酸（如柠檬酸或醋酸）常作为强酸（如盐酸或硝酸）的温和替代品用于果胶提取。然而，由于果胶 - 酸复合物的形成，降低了果胶的溶解度和提取效率，导致有机酸提取果胶的产率相对较低 。此外，使用有机酸提取通常需要额外的中和或纯化步骤来去除残留化合物，增加了工艺的复杂性 。
为解决这些问题，酶辅助提取（EAE）、微波辅助提取（MAE）和超声辅助提取（UAE）等非传统方法应运而生，以提高果胶回收率。EAE 利用纤维素酶和果胶酶等酶选择性降解果胶周围的细胞壁成分，促进果胶释放，从而提高产率 。不过，酶的高成本和较长的提取时间限制了酶法提取果胶的效率。
相比之下，UAE 利用超声波在溶剂中引发空化作用，物理破坏植物细胞壁，促进果胶释放；MAE 则通过微波辐射快速加热提取介质，显著加快提取过程 。UAE 和 MAE 都具有提取时间短、产率高和果胶质量好等优点。但它们对超声和微波设备等专业设备的依赖，限制了在实验室和工业中的广泛应用 。因此，迫切需要探索能解决这些问题、提高果胶提取整体效率和可扩展性的替代提取方法。
深度共熔溶剂（DESs）作为一类环保型溶剂，因其在提取生物活性物质方面的生态和经济优势，近年来备受关注。DESs 能从农业副产品中高效提取大小生物分子，包括多糖 。DES 系统由氢键受体（HBAs）和氢键供体（HBDs）按特定化学计量比组合而成，形成的二元或三元混合物熔点低于其各组分。DESs 中的 HBAs 和 HBDs 来源于生物体代谢物，如胆碱衍生物、醇类、糖类、尿素、有机酸和氨基酸。DESs 制备简单，且由于成分组合灵活，其性质可调节。此外，DESs 还具有生物相容性高、可生物降解、提取效率高和热稳定性好等潜在优势 。已有研究表明，DESs 与植物材料的相互作用更强，能显著提高果胶提取率 ，可作为提取极性和非极性成分的合适介质，是提取果胶的有效手段 。同时，DESs 在提取过程中既作提取溶剂又作辅助介质，能增强其他溶剂的提取效果 。
尽管已有不少综述讨论果胶的传统和新兴提取技术，但对 DESs 在此领域作用的批判性评估研究较少。本文全面分析基于 DESs 的从各种植物源提取果胶的方法，重点探讨 DESs 的合成、独特性质以及影响果胶提取效率的关键因素，还探究其他新兴提取技术对提高 DESs 果胶提取能力的作用。此外，本文强调与传统离子液体和挥发性有机溶剂相比，DESs 的优势和局限性，突出其在实现更清洁、可持续和多功能提取过程方面的潜力，符合绿色化学原则。
深度共熔溶剂（DESs）的定义和分类
用更可持续的绿色溶剂替代传统有机溶剂的关注度日益提高。绿色溶剂具有环境影响小、毒性低、生物降解性高、资源丰富、成本效益高和易于生产等特点 。常见的绿色溶剂包括超临界流体、热致相分离溶剂、可切换溶剂、液体聚合物、生物质衍生溶剂、氟化溶剂、离子液体和深度共熔溶剂（DESs）等。
制备技术
DESs 通常采用两种主要方法制备：加热法和研磨法。加热法是将各成分混合后，在持续搅拌下加热至形成均匀液体，温度一般在 50 - 100°C 。不过，高温有时会导致 DESs 降解，比如有研究人员报道过酯化反应的发生。
深度共熔溶剂（DESs）在果胶提取中的应用
DESs，尤其是天然低共熔溶剂（NADESs），因其环保高效的特性，在果胶提取方面展现出巨大潜力。NADESs 一般由糖类和羧酸等天然物质组成，无毒，是传统酸性溶剂的更安全替代品。研究表明，使用由氯化胆碱 - 丙二酸和氯化胆碱 - 葡萄糖混合物组成的 NADESs，能成功从各种水果皮中提取果胶。
传统和新兴技术的优缺点
传统的果胶热提取法，通常是在酸性条件下的热水提取，具有操作简单、协议成熟的优点，在工业应用中广泛采用。但该方法存在提取时间长、能耗高的问题，还会产生大量酸性废水，排放前需中和处理。而且，苛刻的提取条件会影响果胶的结构和性质。
影响深度共熔溶剂（DESs）提取果胶的因素
在使用 DESs 和 NADESs 等环保型溶剂提取生物活性化合物时，固液比、温度、时间、pH 值和粘度等多个工艺参数起着关键作用。这些溶剂的提取效率受其固有性质影响，如极性、表面张力、溶解度、含水量和粘度，而这些特性又由溶剂的理化性质决定。
深度共熔溶剂（DESs）用于果胶提取的优势和挑战
DESs 作为传统有机溶剂的可持续替代品，在果胶提取中受到关注，具有毒性低、热稳定性和化学稳定性高、制备简单、性质可调等优点 。然而，其广泛商业应用仍面临一些挑战（如表 4 所示）。其中一个主要难题是选择最佳的 DESs 组成，因为 DESs 的理化性质会影响果胶提取效果。
结论
深度共熔溶剂（DES）系统在从多种生物质来源可持续提取果胶方面具有巨大潜力，能满足对环保高效提取技术日益增长的需求。其独特的理化性质，加上低毒性、可生物降解和成本效益高的特点，使其成为果胶提取的理想解决方案。辅助 DES 提取方法，包括结合其他新兴技术的方法，可能为果胶分离带来新的可持续途径。
