天然深共晶溶剂可持续提取苹果与梨多酚：功能活性、细胞毒性与可持续性评估

《Food Chemistry》：Sustainable extraction of apple and pear polyphenols using natural deep eutectic solvents: functional activity, cytotoxicity and sustainability assessment

　　

研究人员采用天然深共晶溶剂（natural deep eutectctic solvents，NADES）从苹果（Malus domestica Borkh.）与梨（Pyrus communis L.）中可持续提取多酚（polyphenols，PPs）。亲水性NADES提升了PPs提取效率；氯化胆碱（choline chloride）体系表现优于乙醇提取。提取物的抗氧化与氧化还原活性随NADES极性增强而提高。基于薄荷醇（menthol）的NADES细胞毒性增加。NADES减少了溶剂使用并改善工艺可持续性。该工作系统评价了10种NADES的理化性质、PPs提取量、多酚谱、DPPH与ABTS自由基清除能力、方波伏安法（square wave voltammetry，SWV）氧化还原特征、三维荧光光谱、HSC-3与Caco-2细胞毒性，以及AGREEprep绿色制备评分，证明亲水性氯化胆碱-有机酸NADES在提取效率、功能活性和生物相容性方面更具潜力，同时降低溶剂消耗与废物产生，但NADES尚不能作为已批准的食品级溶剂直接应用，仍需监管与安全评估。

研究背景方面，苹果与梨是重要膳食多酚来源，其主要多酚包括黄烷-3-醇、黄酮醇和羟基肉桂酸。传统甲醇、丙酮或乙醇等有机溶剂存在毒性、环境负荷和残留风险。天然深共晶溶剂（NADES，由氢键受体HBA与氢键供体HBD组成的低挥发、可调控极性溶剂）可作为绿色替代介质，但其组成依赖性强，需同时评估提取效率、生物活性与生物相容性。已有研究多关注苹果与梨果渣，而整果基质能更好反映果皮与果肉共同存在的组成复杂性，也可用于零售剩余或外观不合格果实的高值化利用。因此，研究人员在《Food Chemistry》发表该项工作，系统比较NADES与乙醇从整果粉末中提取PPs的性能。

关键技术方法方面，样本为葡萄牙市场同批次Royal Gala苹果与Rocha do Oeste梨，经冻干、粉碎后用于提取。研究人员制备10种NADES，涵盖menthol基疏水体系与choline chloride基亲水体系；以80%乙醇为传统对照。主要方法包括Folin–Ciocalteu总酚测定、HPLC-DAD与LC–MS/MS多酚鉴定定量、DPPH与ABTS抗氧化测定、SWV电化学分析、三维荧光光谱、HSC-3中性红与Caco-2 MTT细胞毒性评价，以及AGREEprep可持续性评分。

研究结果部分，3.1 NADES理化表征显示，menthol基NADES密度与黏度较低，choline chloride基NADES密度与黏度较高；差示扫描量热法（DSC）证实其无定形共晶特征，傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示3200–3500 cm^?1宽O–H伸缩与1700–1750 cm^?1羰基伸缩，说明强氢键网络形成。3.2 苹果与梨多酚组成与定量表明，亲水NADES尤其choline chloride:pyruvic acid即NADES 9总PPs最高，苹果18.336 mg g^?1、梨25.520 mg g^?1，均高于80%乙醇；疏水menthol体系多数回收率低，menthol:pyruvic acid即NADES 5为例外。绿原酸、表儿茶素、槲皮素-3-O-葡萄糖苷与根皮苷被鉴定为主要组分。3.3 抗氧化与氧化还原性质显示，亲水NADES提取物DPPH与ABTS活性更高；SWV中纯NADES无氧化还原信号，choline chloride基提取物在0.45–0.55 V出现阳极峰，NADES 10以酚酸为主故峰形最尖锐；NADES 9总酚最高但归一化电化学响应最低，与高黏度923.52 mPa·s及黄酮醇富集有关。3.4 光谱表征中，三维荧光出现Ex/Em 280/320 nm与330/440 nm两区，分别对应黄酮醇或蛋白残基、羟基肉桂酸等含氧芳香结构；NADES 10使Peak B移至350/450 nm，反映更极性溶剂环境。3.5 细胞毒性评估显示，5% v/v下亲水NADES对HSC-3存活率＞80%，menthol基＜60%；Caco-2在1.25% v/v下亲水体系优于疏水体系但仍较敏感。加入PPs提取物后细胞活力持平或上升，提示PPs可缓解氧化应激。3.6 可持续性评估显示，乙醇工艺因450 mL溶剂、多次提取、旋转蒸发、固相萃取和冻干，AGREEprep仅0.05；NADES工艺因2 mL溶剂、步骤简化，苹果0.37、梨0.35，梨因50 min提取时间长于苹果20 min而略低。

讨论部分总结指出，提取可持续性由整体工艺设计决定，而非仅由溶剂类别决定。亲水NADES减少溶剂消耗、下游纯化和能耗，但监管限制使其仍属概念验证。未来应优化超声辅助提取、加水降黏、溶剂回收和食品级组分评价。

结论部分翻译如下：亲水性氯化胆碱基天然深共晶溶剂（NADES）在苹果与梨基质中表现出更优的多酚（PPs）提取性能，相较于疏水性薄荷醇基NADES，其提取得率更高，抗氧化与氧化还原活性更强，并且具有更有利的生物相容性特征。通过整合理化表征、PPs谱学分析（HPLC-DAD/LC–MS/MS）、抗氧化与氧化还原评价、细胞毒性评估和AGREEprep可持续性分析，本研究提供了对NADES性能的的综合评价。据研究人员所知，这是首个将此类多维评估应用于整果基质的研究，揭示了溶剂极性与氢键能力如何控制PPs回收、提取物组成、功能活性和生物学响应。疏水NADES虽有助于阐明结构—性质关系，但亲水配方才是更具应用价值的方向。总体而言，这些发现凸显亲水NADES作为绿色提取介质进一步评估的潜力，但在现阶段尚不能视为传统有机溶剂的成熟替代物。未来研究应聚焦工艺优化、化合物高效回收、溶剂可回收性以及更完善的安全与监管评估，因为向食品和营养保健品应用转化仍取决于监管批准、安全性评价和工艺放大验证。