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这篇综述聚焦食品添加剂和营养补充剂中高附加值化合物的提取技术。详细对比传统（如索氏提取、浸渍法）与创新（酶辅助提取 EAE、超临界流体提取 SFE 等）方法的优劣，探讨其在效率、环保性等方面的差异，为相关领域技术选择与发展提供参考。
1. 引言
在现代，食品添加剂和营养补充剂中生物活性化合物和营养素需求激增，因其具有抗氧化、抗癌等多种健康功效。这些物质来源广泛，可分为酚类化合物、类胡萝卜素等多种类型。提取程序对提高生物活性成分的总效力至关重要。
当前的提取方法，如溶剂萃取和蒸馏，在效率、可持续性和可扩展性方面存在诸多限制。它们能耗高、使用有毒有机溶剂，还会降低生物活性化合物的稳定性和选择性。因此，开发更可持续、高效的替代方法迫在眉睫，本文旨在对传统和创新提取技术进行全面分析。
2. 食品应用中高附加值化合物概述
随着技术发展和公众健康意识提升，饮食模式发生转变，营养科学从基础营养研究转向功能性食品和改良动物饮食研究。“设计营养” 策略备受关注，即利用饮食副产品配制功能性食品和动物饮食，以促进人体健康。
功能性食品富含生物活性化合物，能改善免疫、心血管和认知功能，还可预防慢性疾病。动物饮食则可提高动物性食品的营养价值。常见的高附加值化合物包括多酚、类胡萝卜素、生物活性肽、维生素、Omega-3 脂肪酸和益生菌等，它们在食品中具有多种功能和应用（见表格 1）。
近年来，功能性食品需求上升，但相关监管存在障碍，虽有机构协助评估其安全性和健康影响，但仍需更多科学研究。
3. 传统提取方法
多年来，酚类化合物常用索氏提取和浸渍等传统技术提取。这些方法操作简单，但存在提取时间长、溶剂消耗大、温度可能降解敏感生物活性分子等问题，还会引入环境和健康风险，且选择性差。
3.1 索氏提取
索氏提取是基于回流和虹吸原理的自动化连续提取技术，使用乙醇、甲醇等溶剂。将植物材料置于多孔袋中，放入索氏装置，底部烧瓶装入溶剂，加热使溶剂汽化、冷凝、回流，从而提取植物化学物质。该方法能提高提取率，但存在效率低、溶剂用量大、提取时间长、温度高易使生物活性成分降解等缺点，且不适用于高含水量样品，成本较高。
3.2 浸渍
浸渍是将植物原料浸泡在选定溶剂中，室温搅拌至少三天，然后挤压、过滤或倾析提取液。该方法可提取多种植物化学物质，操作安全，被印度药典认可。提取效率受溶剂种类、时间、温度和食品基质等因素影响。不过，其提取率相对较低。
4. 创新提取技术
现代提取方法能更有效、选择性地从各种来源提取目标分子，满足制药、食品和环境分析等行业需求。
4.1 酶辅助提取（EAE）
EAE 基于酶催化共价键断裂，可破坏细胞结构，提高材料渗透性。它可单独使用或作为传统提取的预处理。酶具有特异性，反应条件温和，能减少活性分子降解，提高花青素等化合物的提取率和稳定性。优化后的超声 - 酶辅助提取（UEAE）可有效提取浆果渣中的亲水性和疏水性化合物。EAE 虽有优势，但面临酶成本高、植物细胞壁水解不完全和工业应用扩展性等问题。
4.2 超临界流体萃取（SFE）
SFE 是一种绿色技术，使用超临界流体（如二氧化碳）在特定温度和压力下进行萃取。二氧化碳因低毒、易获取和临界温度低等优点被广泛使用。SFE 具有选择性高、无残留、效率高、能避免热敏性成分降解等优势，可用于提取多种化合物。近年来，SFE 技术不断发展，如使用共溶剂提高化合物溶解度、采用顺序萃取提高生物活性化合物回收率，机器学习也用于优化萃取过程。
4.3 超声辅助提取（UAE）
UAE 利用超声波产生空化效应，增强植物细胞与溶剂的相互作用，提高化合物提取效率。其效率受超声波频率、强度、溶剂、时间和温度等因素影响。UAE 可有效提取酚类化合物等，还可与其他技术结合，如与微波辅助提取（MAE）结合提取玉米色素，与热法结合提取废茶生物质中的多酚。UAE 也在向使用绿色溶剂方向发展，但存在设备昂贵、能耗高、可能破坏脆弱化合物和噪音污染等问题。
4.4 微波辅助提取（MAE）
MAE 将微波辐射与传统溶剂萃取结合，通过微波加热植物组织和溶剂，提高萃取动力学。它具有提取时间短、溶剂消耗少、提取率高和成本低等优点。MAE 利用微波的离子传导和偶极旋转产生热，增加细胞内压力，破坏细胞壁，释放目标分子。MAE 可用于提取多种化合物，如从鳄梨皮中提取多酚。近年来，深共晶溶剂（DES）在 MAE 中得到应用，可提高萃取效率，还可与其他技术结合进一步提高生物活性化合物产量。不过，MAE 存在穿透深度浅、加热不均匀和设备成本高等问题。
4.5 脉冲电场（PEF）提取
PEF 是一种非热技术，通过施加超短电脉冲破坏细胞膜，促进细胞内化合物提取。它具有无化学残留、可使用水作为溶剂、环保等优点，能提高蛋白质提取率，保持蛋白质质量，还可选择性提取生物活性化合物。PEF 在苹果皮酚类化合物提取等方面效果显著，还可与其他技术结合提高提取效果。
5. 传统与创新方法的比较分析
与传统方法相比，创新提取技术在提取效率、环境可持续性、成本效益和化合物稳定性等方面具有优势。例如，UAE 在提取辣木树叶生物活性化合物和马胡卡长叶种子油时，比索氏提取效率更高，能更好地保留化合物特性。MAE 在提取玉米芯多酚时，比传统溶剂萃取更快且更可持续。这些创新技术减少了能源和溶剂消耗，降低了生产成本，提高了产品质量。
6. 未来趋势和机遇
随着可持续发展和现代技术的发展，提取技术将迎来重大变革。绿色溶剂和人工智能在提取中的应用将受到更多关注，以满足消费者对个性化营养的需求，同时减少提取过程的生态足迹。未来研究需优化绿色提取过程的操作参数，探索绿色提取方法与微纳米封装等技术的整合，以生产更稳定、安全的产品。
7. 结论
食品和营养补充剂中生物活性化合物需求的增加推动了现代提取技术的发展，酶辅助提取、超临界流体萃取等创新方法在多个方面优于传统技术。未来，绿色溶剂和人工智能的整合将进一步提升提取过程，促进食品和营养补充剂行业的可持续发展。
