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综述:甜樱桃副产物的潜力:从农业工业废弃物到循环经济框架下生物活性化合物的可持续回收
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月24日 来源:Food and Bioproducts Processing 3.5
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这篇综述系统探讨了甜樱桃(Prunus avium L.)加工副产物(SCB)的循环经济价值,聚焦果渣、果梗和果核中酚酸、黄酮(如花青素、儿茶素)及油脂的绿色提取技术(如超临界CO2、NADESs)与产业化应用。文章整合了环境生命周期评估(LCA)和经济分析(TEA),为天然抗氧化剂、色素在食品/化妆品领域的替代提供科学依据。
Abstract
甜樱桃(Prunus avium L.)加工产生的果渣、果梗和果核等农业废弃物富含高附加值生物活性物质。这些副产物(SCB)中的酚酸、花青素(anthocyanins)、儿茶素(catechin)及多不饱和脂肪酸(含30 wt.%果核油)在食品、化妆品和制药领域具有广阔应用前景。本文首次将绿色提取工艺与环境经济评估结合,为SCB的循环利用提供全链条解决方案。
Introduction
作为蔷薇科植物,甜樱桃全球年产量达270万吨,土耳其、美国为主要生产国。其果肉含糖量12.8 g/100 g FW,钾222 mg/100 g FW,且表皮富含羟基肉桂酸衍生物。值得注意的是,果核中的花青素作为天然色素市场年增长率达4.3%,而果核油中油酸(18:1)和亚油酸(18:2)构成其核心价值。
Sweet cherries’ production and process
从种植到加工的全链条分析显示,光照强度、土壤类型等预处理因素显著影响果实的花青素积累。采后环节中,果梗新鲜度(图3)是品质关键指标,而加工产生的三大副产物——果渣、果梗、果核分别占废弃物总量的35%、22%和43%。
By-products as a source of bioactive compounds
果梗提取物在四大栽培种(Early Bigi等)中显示出差异化的酚类谱,其抗氧化活性(ORAC值)达3800 μmol TE/g。果核油中β-谷甾醇(β-sitosterol)和生育酚(tocopherols)含量分别是橄榄油的1.8倍和2.3倍,而果渣中的原花青素(proanthocyanidins)具有显著抗菌活性。
Bioactive compounds extraction
超临界流体萃取(SFE)与天然低共熔溶剂(NADESs)联用可使花青素得率提升27%。对比实验显示,微波辅助提取(MAE)较传统溶剂法节能41%,而超声辅助(UAE)能保留90%以上的儿茶素立体构型。
Industrial applications
在乳制品中添加2% SCB提取物可延长货架期3-5天,其抗氧化效果相当于0.02% BHT。化妆品配方中,果核油微乳液粒径<200 nm时,经皮吸收效率提高60%。
Life cycle assessment
采用生物溶剂(如乳酸乙酯)可使碳足迹降低38%,而果渣沼气发电的净现值(NPV)可达120万美元/年。当前技术瓶颈在于连续化生产设备的设计,需将提取时间从4小时缩短至30分钟以内。
Future directions
开发基于人工智能的提取工艺优化系统,以及构建"果园-工厂-市场"全生命周期数据库,将成为未来五年研究重点。果核油纳米乳化技术的突破可能打开透皮给药新赛道。
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