超声波辅助天然低共熔溶剂协同提取技术提升大麻芽苗生物活性成分的绿色高效回收

为解决传统溶剂提取大麻芽苗生物活性成分的环境污染和效率低下问题，塞尔维亚诺维萨德大学团队创新性地将天然低共熔溶剂(NADES)与超声波辅助提取(UAE)技术结合，通过多阶段极性分级策略成功实现酚类(10.65 mg GAE/g)、类胡萝卜素(2.13 mg β-car/g)和叶绿素(2.58 mg/g)的高效选择性提取。该研究为食品、化妆品和制药行业提供了可规模化应用的绿色提取方案。

　　

在追求可持续发展的时代背景下，工业大麻(Cannabis sativa L.)因其丰富的生物活性成分成为研究热点。大麻芽苗作为种子萌发阶段的产物，含有比成熟植株更高浓度的酚类、类胡萝卜素等活性物质，具有抗炎、抗氧化等多种健康功效。然而传统有机溶剂提取方法存在毒性大、环境负担重等缺陷，且现有研究多集中于大麻种子和花叶，对芽苗这一高价值原料的关注严重不足。更关键的是，不同极性生物活性成分的同步提取仍面临溶剂兼容性差、提取效率低等技术瓶颈。

塞尔维亚诺维萨德大学的研究团队在《Industrial Crops and Products》发表的研究中，开发了一种基于天然低共熔溶剂(NADES)的绿色提取新策略。研究采用三阶段技术路线：首先通过溶剂筛选从15种NADES中优选提取溶剂；继而采用Box-Behnken实验设计优化超声波辅助提取(UAE)参数；最后创新性地建立极性分级提取体系。关键技术包括超声波辅助提取系统(37 kHz, 30-90%功率)、响应面分析法(RSM)和多溶剂协同提取策略，使用工业大麻品种Helena的7日龄芽苗作为原料。

在溶剂筛选阶段，研究团队测试了乳酸:葡萄糖(LA:Glu)、葡萄糖:甜菜碱(Glu:Bet)等15种NADES。结果显示酸性NADES对酚类提取效果突出，其中柠檬酸:脯氨酸(CA:Prol)提取总酚含量达2.63 mg GAE/g；而疏水性NADES如癸酸:薄荷醇(C10:M)对类胡萝卜素的提取率达1.02 mg β-car/g，证实了溶剂极性对特定成分的选择性。

通过Box-Behnken设计优化发现，液固比30 mL/g、超声功率90%、温度80℃时，LA:Glu提取总酚含量最高(21.35 mg GAE/g)。响应面分析表明溶剂类型对DPPH^•清除活性影响最大(β₃₃=5.56)，而液固比对ABTS^•活性起决定性作用(β₁=7.72)。

最具创新性的极性分级提取结果显示：

1. 顺序提取中，先使用LA:Glu后采用C10:M的方案获得最高酚类产量(10.65 mg GAE/g)；
2. 反向顺序(C10:M→LA:Glu)则使类胡萝卜素提取量提升至2.13 mg β-car/g；
3. 同步提取体系下，LA:Glu与C8:C10组合在疏水相中同时获得1.42 mg β-car/g类胡萝卜素和7.24 mg GAE/g酚类，实现单步骤多组分回收。

HPLC分析揭示溶剂特异性：Glu:Bet对芹菜素(apigenin)提取量达108.0 ng/g，而LA:Glu更擅长提取儿茶素(112.7 ng/g)。类胡萝卜素谱显示C8:C10对叶绿素A提取效率(113.9 ng/g)显著优于单一溶剂。

该研究的重要意义在于建立了首个大麻芽苗多组分绿色提取技术体系，其创新性体现在：

1. 开发的NADES-UAE联合技术将提取时间从传统方法的24小时缩短至30分钟；
2. 通过溶剂极性设计实现了酚类与色素的高效分馏，避免了后续纯化步骤；
3. 提取物在4℃储存30天后仍保持90%以上活性，证实NADES的稳定剂作用。

这项研究为工业大麻价值链延伸提供了关键技术支撑，其零废弃、低能耗的特点完美契合循环经济理念。未来可将该技术拓展至大麻加工副产物利用，推动功能性食品、化妆品等领域的可持续发展。研究揭示的溶剂-成分构效关系，也为其他植物活性成分的精准提取提供了重要参考。