综述：食品加工废弃物副产物增值化用于精油生产及其在食品系统中的应用

这篇综述系统探讨了利用绿色技术（微波辅助提取MAE、超声波提取UE、冷等离子体CP）从食品加工废弃物（FPWB）中提取精油（EOs）的创新方法，重点分析了其化学成分（如单萜、倍半萜、苯丙烷类）和生物活性（抗菌、抗氧化），以及在食品保鲜（纳米涂层）、动物营养（改善饲料适口性）等领域的应用潜力，为可持续废弃物管理和天然添加剂开发提供了科学依据。

　　

引言

食品加工业每年产生约13亿吨废弃物（占全球食物总量的38%），这些富含生物活性成分的副产物（FPWB）可通过绿色技术转化为高价值精油（EOs）。EOs作为疏水性芳香化合物，含200余种挥发性成分（如柠檬烯、百里香酚），广泛应用于食品、医药和化妆品领域。

精油化学组成

EOs的复杂结构可分为四类：

1. 烃类：以柠檬烯（d-limonene）为代表的单萜（C₁₀
   ）和倍半萜（C₁₅
   ），占柑橘油80-90%。
2. 苯丙烷类：如丁香油中的丁香酚（eugenol），通过莽草酸途径合成。
3. 含氮/硫化合物：大蒜中的二烯丙基二硫醚（diallyl disulfide）具有强烈气味。
4. 内酯类：γ-癸内酯赋予桃子风味。

绿色提取技术

1. 冷等离子体（CP）：
   通过活性氧（ROS）破坏细胞壁，提升提取率（如黑胡椒籽油增产33%），同时保留热敏感成分。
2. 微波辅助提取（MAE）：
   苦橙皮在439W功率下获得7.9%的EOs，比传统蒸馏节能18.6倍。
3. 超声波（UE）：
   52.7%振幅处理15.7分钟，使柑橘多酚提取率提高6倍。

废弃物来源与精油特性

• 柑橘类果皮：含2-5% EOs（柠檬烯>70%），酸价（AV）0.16-2.21 mg KOH/g，折射率1.463-1.475。
• 菠萝渣：含丙酸乙酯（40.25%），可转化为香草风味剂。
• 葡萄籽：富含原花青素，作为饲料添加剂降低反刍动物甲烷排放。

食品系统应用

1. 人类食品：
   • 防腐剂：柑橘EOs使鸡肉中大肠杆菌减少7.9 log。
   • 包装材料：橙油纳米乳（粒径<100nm）使乳清蛋白膜的抗菌活性提升300%。
2. 动物营养：
   牛饲料中添加1%柑橘渣可抑制革兰氏阴性菌（如沙门氏菌），同时提高饲料转化率。

挑战与展望

当前限制包括EOs的挥发性（沸点<300°C）和剂量依赖性气味。未来需优化纳米载体（如β-环糊精包埋）和建立标准化生产流程（如GC×GC分析）。冷等离子体预处理与MAE联用可能是突破提取效率瓶颈的关键方向。