橙皮废弃物两步加压液体萃取技术：可持续回收酚类抗氧化剂与高纯度柠檬烯的创新方法

推荐：研究人员针对橙皮废弃物资源化利用难题，开发了一种新型两步加压液体萃取（PLE）策略，通过水相和乙酸乙酯分步萃取，结合Box-Behnken设计优化参数，实现了酚类化合物（TPC 2.5 mg GAE/g）与高纯度柠檬烯（97.7%）的协同回收。该技术为农业废弃物高值化利用提供了绿色高效的解决方案。

　　

每年全球食品工业产生数百万吨柑橘加工废弃物，其中橙皮占比高达55%，这些富含酚类抗氧化剂和柠檬烯的生物质往往被填埋处理，不仅造成资源浪费，还会引发环境问题。联合国可持续发展目标（SDGs）明确要求减少食品废弃物，但现有提取技术如超声波辅助萃取（UAE）和超临界流体萃取（SFE）存在溶剂毒性高、选择性差等缺陷。如何通过绿色化学方法实现橙皮废弃物的全组分高值化利用，成为当前可持续化学领域的重要挑战。

西班牙阿尔卡拉大学（Universidad de Alcalá）的研究团队在《Sustainable Chemistry and Pharmacy》发表突破性成果，开发出两步加压液体萃取（PLE）新工艺。该研究通过水相（100°C）和乙酸乙酯（125°C）分步萃取，结合响应面优化和活性炭纯化，仅用9分钟即可从橙皮中同步获得富含黄烷酮的提取物（含柚皮苷、橙皮苷等）和医药级纯度柠檬烯（97.7%）。研究采用HPLC-DAD和GC-MS进行成分表征，并通过Path2Green和AGREEprep绿色度评估证实该方法较传统工艺减少88%类胡萝卜素共萃取，能耗仅300 Wh。

关键技术包括：1）Box-Behnken实验设计优化温度/时间参数；2）三循环水相PLE与单循环乙酸乙酯PLE的串联萃取；3）活性炭原位吸附纯化；4）HPLC-DAD分析酚类物质；5）GC-MS鉴定挥发性成分。

研究结果显示：在100°C水相提取条件下，总酚含量（TPC）达2.5±0.3 mg GAE/g，显著高于超声波萃取法；125°C乙酸乙酯提取的柠檬烯得率（7.1±0.6 mg/g）媲美索氏提取，但时间从12小时缩短至9分钟。GC-MS分析显示柠檬烯纯度高达97.7%，仅含微量月桂烯（1.6%）和α-蒎烯（0.7%）。值得注意的是，高温（>150°C）会导致美拉德反应产物（HMF和糠醛）生成，影响成分分析的准确性。

该研究的创新性体现在：首次将溶剂切换策略与活性炭在线纯化结合，解决了传统方法中酚类与萜烯共萃取的难题。绿色度评估显示，虽然能源消耗（Path2Green评分-1.00）和废料处理（AGREEprep评分0）仍需改进，但溶剂选择（水/乙酸乙酯）和自动化流程获得满分评价。相比已报道的天然低共熔溶剂（NaDES）提取法（需7天），该工艺效率提升超1000倍。

这项研究为柑橘加工废弃物的循环经济模式提供了关键技术支撑，获得的酚类提取物可用于功能性食品和化妆品，而高纯度柠檬烯可作为生物基聚合物单体替代石油衍生物。未来通过优化能源利用和废渣资源化，该技术有望在食品、医药和材料领域实现工业化应用。