绿色低共熔溶剂超声辅助提取板栗壳色素：工艺优化、组分鉴定与生物活性研究

针对板栗壳资源浪费及传统提取方法效率低、污染重的问题，研究人员采用超声辅助绿色低共熔溶剂（DES）技术提取板栗壳色素（CSP），筛选出胆碱氯化物-乳酸（DES-1）为最优溶剂，优化后总多酚含量（TPC）达43.83 mg GAE/g DW，DPPH清除率91.31%，并鉴定出36种活性成分。该研究为天然色素绿色提取提供了高效环保新方案。

　　

论文解读

板栗壳作为板栗加工的主要副产物，占坚果总重的10%，每年全球产量超200万吨，但多被废弃，既污染环境又浪费资源。这些外壳富含多酚、单宁等生物活性物质，具有抗氧化、抗炎等潜在健康效益，却因传统提取方法（如乙醇、强碱）效率低、毒性高而难以规模化应用。如何实现板栗壳色素（CSP）的高效绿色提取，成为资源利用与可持续发展的关键问题。

河北科技师范学院的研究团队在《Food Chemistry》发表研究，首次将超声辅助低共熔溶剂（UAE-DES）技术应用于CSP提取。通过响应面法优化工艺，结合HPLC-MS组分鉴定和FTIR/SEM微观机制解析，系统评估了DES提取的效能与稳定性。

关键技术方法
研究采用自主培育的"燕宝"板栗壳为原料，通过干燥粉碎制备样本。筛选7种DES体系（如胆碱氯化物-乳酸DES-1、胆碱氯化物-尿素DES-3），以总多酚含量（TPC）、DPPH自由基清除率和铁还原能力（FRAP）为指标优化超声参数（温度61°C、含水量21%、时间61分钟）。采用HPLC-MS定性分析色素组分，FTIR和SEM揭示溶剂-色素相互作用机制。

研究结果

DES筛选与工艺优化
DES-1（胆碱氯化物-乳酸）展现最优性能，其TPC（43.83 mg GAE/g DW）较乙醇提取提升2.1倍，DPPH清除率（91.31%）和FRAP值（0.86 μmol/mL）显著优于传统溶剂。响应面分析表明水含量对提取效率影响最大，氢键网络调控是关键。

组分鉴定与优势成分
HPLC-MS鉴定出36种化合物，包括特征性成分卡洛梅拉醇F、二氢山奈酚、儿茶素，以及原花青素B₂/A₂、鞣花酸、异鼠李素-3-O-葡萄糖苷等。这些物质共同构成CSP的抗氧化核心，其协同作用解释DES提取物的高生物活性。

稳定性与机制解析
DES-1提取物在光照、温度变化下颜色保持率比乙醇提取物高40%。FTIR显示DES-1与色素形成更多氢键（如C=O···H-O），SEM证实其能深度侵蚀细胞壁结构，促进活性成分溶出。这种"溶剂-底物"双重作用机制是高效提取的核心。

结论与意义
该研究建立了一种绿色高效的CSP提取技术体系，证实DES-1通过氢键网络和物理侵蚀协同提升提取效率，所得色素兼具高稳定性和抗氧化活性。这不仅为板栗壳资源化利用提供新路径，更拓展了DES在天然产物提取中的应用范式。未来可进一步探索DES-1提取物在食品着色、功能食品添加剂等领域的应用潜力。研究团队特别指出，该技术的规模化应用需考虑DES回收再利用问题，这也是绿色化学领域的共性挑战。