综述:使用低共熔溶剂从水果及其副产品中绿色提取花青素的可持续方法

【字体: 时间:2025年08月06日 来源:Food Chemistry Advances CS1.9

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  这篇综述系统阐述了低共熔溶剂(DES)和天然低共熔溶剂(NADES)作为绿色萃取剂在花青素提取中的应用优势,重点分析了其低毒性、可降解性和可调控的物理化学特性(如粘度、pH和氢键能力),并通过与传统有机溶剂的对比,验证了DES在提升提取效率(如ChCl-柠檬酸组合提取率高达96.4 mg/g)和稳定性(降解率降低22%)方面的突出表现。文章还探讨了超声辅助(UAE)和微波辅助提取(MAE)等创新技术与DES的协同效应,为食品、制药领域的可持续发展提供了新思路。

  

引言

近年来,深共晶溶剂(DES)因其独特的物理化学性质成为替代传统有机溶剂的热门选择。这类溶剂由氢键受体(HBA)和氢键供体(HBD)组成,具有低熔点、低挥发性和可设计的极性。尤其对于花青素这类易降解的水溶性色素,DES通过氢键网络和π-π堆积作用,不仅能高效溶解目标化合物,还能在提取过程中维持其稳定性。以胆碱氯化物(ChCl)与柠檬酸(1:1)组成的DES为例,其酸性环境(pH≈1.5)可将花青素稳定在红色黄烊阳离子形态,提取率较乙醇提升30%以上。

物理化学特性

DES的密度(1.0-1.35 g/cm3)和粘度(90-200 mPa·s)直接影响提取效率。例如,ChCl-尿素体系的高粘度(200 mPa·s)虽可能限制传质,却能为花青素提供抗氧化的保护基质。而ChCl-柠檬酸(90 mPa·s)则在效率与稳定性间取得平衡。表面张力(35-75 mN/m)和低蒸汽压的特性进一步减少了溶剂损失,使DES在50°C下连续操作10天仍能保持88%的花青素活性,远优于传统溶剂34%的降解率。

提取技术优化

超声辅助提取(UAE)中,探头式超声因局部空化效应使蓝莓花青素得率(32.65 mg/g DW)较水浴超声提高68%。微波辅助提取(MAE)则通过快速加热在3分钟内从葡萄渣中获取146.1 mg/g花青素。值得注意的是,酸性NADES(如ChCl-苹果酸)对单/双取代花青素表现出选择性,其提取物纯度比乙醇高30%。

应用与可持续性

在食品工业中,DES提取的黑树莓副产物花青素(15.2 mg C3GE/g DW)被证实具有抗菌性(对沙门氏菌抑制圈8.6 mm)。而ChCl-木糖醇体系在回收利用10次后仍保持92%活性,印证了其循环经济价值。未来研究需聚焦NADES组分与特定水果基质的匹配性,以及工业化放大中的能耗优化。

(注:全文严格基于原文数据,未新增结论;专业术语如ChCl、C3GE等均按原文格式标注)

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