连续水相亚临界萃取技术实现洋葱废弃物的高值化转化：高效获取高分子量果胶衍生物

本研究针对农业副产物洋葱皮废弃物(OPW)的资源化难题，创新性地采用连续亚临界水(SubW)萃取系统，在200°C/5秒的极短反应时间内成功提取出分子量达108 kDa的果胶衍生物(PDCs)，较传统批次法(78 kDa)显著提升产物品质，降解产物甲酸和糠醛生成量降低10倍，为农业废弃物高值化利用提供了绿色高效的解决方案。

　　

全球每年产生约110万吨洋葱加工废弃物，其中占鳞茎重量5-10%的洋葱皮(OPW)富含高达30%的果胶成分。传统酸法或酶法提取工艺存在效率低、产物降解严重等问题，而间歇式亚临界水(SubW)萃取虽能获得果胶衍生物(PDCs)，但反应时间长达150分钟且产物分子量仅78 kDa。更关键的是，现有技术难以平衡高温提取与产物降解之间的矛盾，导致甲酸(FA)和糠醛(F)等有害副产物积聚。

针对这一技术瓶颈，西班牙巴利亚多利德大学Press Tech Group的研究团队在《Biomass and Bioenergy》发表创新成果，首次将连续式亚临界水萃取系统(PHUn-2)应用于OPW处理。该系统通过精密控制反应时间(5秒级)和温度(200°C)，实现了提取效率与产物质量的突破性提升。研究采用三级串联分析技术：HPLC定量半乳糖醛酸(OGalA)及降解产物；HPSEC-RID测定PDCs分子量分布；元素分析结合Van Krevelen图解析固体残渣转化路径。

3.1 原料组分特征
预处理后的OPW含25.8%果胶、37.4%葡聚糖和13.4%木质素，其中73%为可溶性木质素，为后续水解提供了理想底物。

3.2 连续水解工艺优化
在200-215°C阈值温度区间，R2反应器(2m)在211.9°C/1.65秒条件下取得最佳平衡：PDCs提取率达30.2%，分子量保持108 kDa，较批次法提高38%。Van Krevelen图揭示高温组(C1/C5/C9)主要发生脱水反应，O/C比从原料0.49降至0.43。

3.3 反应器构型比较
连续系统仅需60秒(150°C当量时间)即可达到批次法3000秒的提取效率，且甲酸生成量(1 mg/g OPW)仅为批次法的1/10。分子量分布显示连续工艺能保留140 kDa主峰(占比85%)，而批次法产物以20 kDa以下组分为主。

该研究开创性地证明：精确控制的连续亚临界水萃取可实现"高温短时"协同效应，在200°C下5秒内完成果胶链的高效解离而避免过度降解。相比传统工艺，新方法使产能提升30倍，能耗降低60%，且产物更符合食品/医药级标准。固体残渣热值(HHV)提升至15.9 MJ/kg，实现了OPW的全组分利用。这项技术为联合国SDG12(负责任消费)和SDG9(产业创新)目标提供了典型案例，其模块化设计尤其适合柑橘渣、甜菜浆等果胶类废弃物的规模化处理。研究团队特别指出，该系统通过Joule-Thomson效应实现的毫秒级淬灭冷却，是防止产物二次降解的关键技术突破。