超临界辅助雾化技术封装苹果渣生物活性微粒的绿色制备与稳定性研究

本研究针对苹果汁产业副产品苹果渣(AP)中生物活性成分易降解的问题，采用超临界辅助雾化(SAA)技术，以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为载体，成功制备了平均粒径1.67±1.25 μm的微粒。研究发现1:10的提取物-聚合物比例最优，使酚类化合物(2.18 mg GAE/g AP)和抗氧化活性(2.55 μmol Trolox/g AP)的保留率分别达99%和92%，显著高于未封装样品。通过HPLC鉴定出没食子酸(91.16-128.13 ppm)和抗坏血酸(111.12-153.67 ppm)为主要成分，并采用Path2Green指标(得分0.524)验证了该工艺的可持续性，为食品、医药和化妆品行业提供了稳定的功能性原料解决方案。

　　

每年全球苹果汁产业产生数百万吨苹果渣(AP)，这些富含酚类化合物和维生素的生物活性物质通常被废弃，既造成资源浪费又带来环境压力。更棘手的是，这些高价值的生物活性成分对光、热和氧气极其敏感——实验显示未封装的提取物在光照两个月后，抗氧化活性和酚类含量分别损失34%和29%。如何将这些"娇气"的成分转化为稳定的功能性原料，成为食品、医药领域亟待突破的技术瓶颈。

巴西科学研究院联合意大利萨莱诺大学的研究团队独辟蹊径，将超临界流体技术与废弃物增值理念相结合，开发出基于超临界辅助雾化(SAA)的微封装工艺。研究人员首先通过70%乙醇溶液从AP中高效提取活性物质（提取率87.4%），创新性地采用水洗法去除干扰性糖分。随后利用超临界CO₂
(T_c
=31.1°C, P_c
=73.8 bar)与PVP的协同作用，在热氮气氛围中制备出具有核壳结构的微粒。关键技术包括：溶剂优化筛选、糖去除工艺、SAA参数调控（重点考察1:5-1:20的提取物-PVP比例）以及Path2Green可持续性评估体系。

原料处理与提取优化
干燥粉碎后的AP经四种溶剂对比实验，证实70%乙醇兼具高提取率(87.4%)和低毒性优势。独创的水洗预处理使糖类杂质降低85%，为后续封装扫除干扰。

微粒特性分析
SAA工艺中1:10比例展现出最佳性能：电子显微镜显示球形微粒平均直径1.67 μm，多分散指数2.25表明粒径分布均匀。差示扫描量热法证实PVP成功形成无定形保护层，这种结构使光稳定性提升3倍。

生物活性保留
加速老化实验显示，封装样品在60天光照后仍保留92%抗氧化能力（DPPH法测定为2.55 μmol Trolox/g），酚类物质保留率高达99%（Folin-Ciocalteu法测定为2.18 mg GAE/g）。HPLC-MS鉴定出没食子酸和抗坏血酸为关键活性成分，其浓度分别达128.13 ppm和153.67 ppm。

可持续性评估
采用12项指标的Path2Green体系评估显示，该工艺综合得分0.524（满分1分），其中"废弃物利用率"和"溶剂回收率"贡献最大得分。生命周期分析表明，每处理1吨AP可减少2.3吨CO₂
当量排放。

这项研究实现了三重突破：技术上，首次将SAA应用于苹果渣增值处理，证实PVP能有效稳定热敏感成分；经济上，为果汁产业副产品开辟高值化利用途径；环保方面，Path2Green评估为类似生物质转化项目树立了量化标杆。尤其值得注意的是，封装后的微粒在模拟胃肠环境中表现出缓释特性，这对开发功能性食品和靶向给药系统具有重要启示。正如作者指出，该工艺可扩展至其他果蔬加工废弃物的处理，为循环经济模式下的生物精炼提供了可复制的技术模板。