高效二元低共熔溶剂体系提取金盏花天然生物活性成分的创新研究

推荐：本研究针对传统溶剂提取植物活性成分效率低、分离困难的问题，创新性地采用二元深共熔溶剂(DES/HDES)体系，从金盏花(Calendula officinalis)花瓣中同步提取多酚、黄酮和类胡萝卜素。通过pH响应型疏水性深共熔溶剂(HDES)实现类胡萝卜素的可控分离，DES相多酚提取量达16 mg/g，HDES相类胡萝卜素提取量2.2 mg/g。该研究为天然产物绿色提取提供了新策略，相关成果发表于《Journal of Molecular Liquids》。

　　

在天然产物提取领域，传统有机溶剂存在效率低、环境污染等问题，而新兴的深共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents, DES)虽具有绿色环保优势，却面临活性成分分离困难的挑战。特别是对于金盏花(Calendula officinalis)这类富含多酚、黄酮和类胡萝卜素等多种活性成分的药用植物，如何实现高效选择性提取成为行业痛点。

针对这一难题，波兰西里西亚工业大学的研究团队创新性地开发了二元深共熔溶剂体系，通过结合亲水性DES和pH响应型疏水性DES(HDES)，在80℃条件下仅用2小时即实现金盏花活性成分的高效共提取。研究发现，胆碱 chloride-乙酰丙酸(ChCl:Lev)DES对多酚(16 mg/g)和黄酮(12 mg/g)提取效果最佳，而癸酸-辛酸(DecA:OctA)HDES则更擅长提取类胡萝卜素(2.2 mg/g)。通过简单的pH调节即可实现HDES相中类胡萝卜素的沉淀分离，溶剂回收率达4次循环以上。研究还对比了搅拌釜反应器与SpinChem?旋转床反应器的提取效率，发现前者更适合处理高粘度DES体系。

该研究主要采用以下关键技术：1) 多种DES/HDES溶剂的制备与表征；2) pH响应型HDES的筛选与性能测试；3) 传统提取方法(索氏提取、浸渍法)与新型溶剂体系的对比；4) 二元溶剂体系的同步提取工艺；5) HPLC-MS/MS对提取物中9种活性成分的定性与定量分析。

研究结果部分显示：

1. pH响应型HDES筛选：发现仅含脂肪酸的HDES(如DecA:OctA)具有pH响应特性，而含薄荷醇的HDES无此特性。
2. 溶剂类型影响：DES提取多酚效率显著高于传统溶剂，ChCl:Lev提取多酚量是乙醇索氏提取的2倍。
3. 温度优化：80℃为最佳平衡点，既能保证提取效率又可避免热敏成分降解。
4. 时间优化：2小时即可达到提取平衡，延长至4小时仅使DES相类胡萝卜素提取量从1.0增至2.3 mg/g。
5. 活性成分分析：鉴定出金盏花主要含芦丁(529 μg/g)、绿原酸(524 μg/g)等成分，这些物质在化妆品抗衰老、伤口愈合等方面具有重要应用价值。
6. 二元体系验证：DES-HDES系统展现出优异的选择性，而DES-乙酸乙酯体系存在交叉污染问题。

该研究的创新性在于：首次将pH响应型HDES应用于金盏花活性成分提取，通过"一锅法"实现不同极性成分的同步分离；系统评估了旋转床反应器在天然产物提取中的适用性；建立的溶剂回收方法符合绿色化学原则。论文发表于《Journal of Molecular Liquids》，为天然产物提取工艺的绿色化改造提供了重要参考，特别对化妆品、医药行业中高附加值植物活性成分的规模化生产具有指导意义。研究证实，合理设计的DES-HDES二元体系不仅能提高提取效率，还能简化后续分离纯化步骤，这种"设计溶剂"的理念有望拓展到其他药用植物的活性成分提取领域。