超临界CO?萃取回收咖啡樱桃果肉生物活性化合物及果胶寡糖的绿色增值利用研究

《Foods》：Integrated Green Valorization of Coffee Cherry Pulp Through Bioactive Compound and Pectin-Rich Fraction Recovery for Pectic Oligosaccharide Production

　　

摘要

咖啡樱桃果肉（CCP）是咖啡加工的主要副产品和固体废物，富含酚类化合物和果胶，但一直未被充分利用。本研究评估了使用乙醇共溶剂的超临界CO₂萃取（SFE-CO₂）作为一种绿色替代方案，用于从CCP中回收生物活性化合物，并研究了后续富含果胶组分的回收及果胶寡糖（POS）的生产。采用单因素变量法（OFAT），选定的SFE-CO₂条件为50%（w/w）乙醇、55 °C和300 bar。在上述条件下，SFE-CO₂提取物表现出总酚含量（4.26 ± 0.31 mg GAE/g提取物）和总黄酮含量（394.9 ± 10.5 μg QE/g提取物），分别是热水和乙醇提取物的1.6–5.4倍。不同萃取方法的抗氧化活性存在差异，SFE-CO₂提取物在DPPH和FRAP测定中表现出更高的活性，但在ABTS自由基清除活性上低于传统提取物。体外DPP-IV抑制率（在1.5 mg GAE/mL时抑制率为58.6–69.8%）在各提取物之间无显著差异。基于UHPLC-MS/MS的非靶向代谢组学（262个特征）揭示了不同萃取方法间存在不同的代谢物谱，SFE-CO₂提取物中绿原酸、咖啡酰奎宁酸和香豆酰奎宁酸的含量更为丰富，表明萃取具有选择性。热水预处理使微波辅助提取法获得的富含果胶组分的收率降低至≤8%，而乙醇和SFE-CO₂处理的残渣收率约为18–20%，与未处理CCP相当。SFE-CO₂处理的残渣在0.002%柠檬酸条件下的收率为10.88 ± 0.70%，与未处理CCP在0.2%柠檬酸条件下的最高收率（10.77 ± 0.34%）相当。对CCP衍生的富含果胶组分进行酶解后，释放出聚合度（DP）为1–4的果胶寡糖。总体而言，研究结果表明，整合绿色萃取策略具有巨大潜力，通过将选择性生物活性化合物回收与残余生物质下游增值相结合，生产富含果胶的组分和果胶寡糖，从而提高CCP的利用率，为循环经济经济和咖啡加工副产物的可持续利用作出贡献。