绿色创新加压液体萃取技术回收姜(Zingiber officinale)草本粉尘生物活性成分的研究

茶产业废弃物处理是亟待解决的环境问题，本研究通过整合超临界CO2萃取和加压液体萃取(PLE)技术，从姜草本粉尘(GHD)中高效回收姜辣素(gingerols)和姜烯酚(shogaols)，采用Box-Behnken设计优化参数，获得高总酚/黄酮含量及抗氧化活性(ORAC)的提取物，为茶渣资源化提供绿色解决方案。

　　

在全球茶消费量预计2025年达740万吨的背景下，茶包生产产生的粉尘废弃物（粒径<0.315mm占30%）成为严峻的环境挑战。这些被视作废料的粉尘实则富含酚类、黄酮等生物活性物质，传统处理方法不仅造成资源浪费，甲基氯等有机溶剂的使用还加剧污染。如何通过绿色技术实现"变废为宝"，成为西班牙巴利亚多利德大学生物经济研究所与塞尔维亚FRUCTUS公司合作研究的突破口。

研究人员选择姜(Zingiber officinale)草本粉尘(GHD)为对象，其含有具抗菌、抗氧化等功效的姜辣素(gingerols)和姜烯酚(shogaols)。传统技术如亚临界水萃取(SWE)存在热降解风险，超声辅助萃取(UAE)受限于溶剂极性单一。为此团队创新性地采用两步法：先用超临界CO₂(Sc-CO₂)脱除非极性组分（得率7.7%高于索氏提取的6.6%），再通过Box-Behnken设计优化加压液体萃取(PLE)参数，考察温度(65-165°C)、乙醇浓度(30-90%)和料液比(0.05-0.15)对脱脂(GDHD)与未处理原料(RGHD)的影响。

植物材料与试剂
粉尘由塞尔维亚FRUCTUS公司提供，含水率9.18%，经Sc-CO₂处理后极性组分提取效率提升。

脱脂预处理选择
Sc-CO₂不仅实现脱脂，其提取物还被证实具有抗糖尿病和细胞毒活性，体现"一石二鸟"策略。

绿色化学原则符合性
该工艺符合12项绿色化学原则：使用工业副产物（原则1）、水乙醇替代有毒溶剂（原则5）、过程能耗降低（原则6）等，从原料收集到废料处理全程贯彻可持续理念。

研究结果显示，未处理原料(RGHD)在低温(65°C)高乙醇(90%)条件下获得最高6-姜辣素(82mg/g)和8-姜辣素(39.1mg/g)；而脱脂样品(DGHD)在中温(115°C)中等乙醇(60%)时6-姜辣素得率24.8mg/g。ORAC实验证实提取物具有显著抗氧化活性，TPC和TFC含量均处于较高水平。

这项发表于《Sustainable Chemistry and Pharmacy》的研究具有三重意义：首次将Sc-CO₂与PLE联用于茶渣增值，建立可推广的绿色提取范式；证实草本粉尘可作为高值化合物来源，推动循环经济发展；其工艺设计为其他农产品加工废弃物的资源化提供模板。正如通讯作者Senka Vidovi?强调的，该技术实现了"从实验室到产业链"（lab-to-industry）的跨越，契合欧盟绿色新政对生物基产业的要求。