《Biomass》：Emerging Technologies for Sustainable Extraction and Valorization of Bioactive Compounds from Coffee Beans and By-Products: Principles, Bioactivity Enhancement, and Industrial Perspectives
William Vera,
Jhonsson Luis Quevedo-Olaya,
César Samaniego-Rafaele,
Carlos Culqui-Arce,
Manuel Jesús Sánchez-Chero,
Grimaldo Wilfredo Quispe-Santiva?ez and
Rebeca Salvador-Reyes
咖啡的可持续加工不仅需要提高常规操作的效率，还需要推进咖啡价值链中生物活性化合物的回收与增值化。在此背景下，新兴技术为传统提取方法提供了生态高效的替代方案。本综述总结了超声辅助提取（UAE）、高压提取（HPE）、冷大气等离子体（CAP）和微波辅助提取（MAE）在咖啡豆及主要咖啡副产物（包括果肉、果壳、内果皮、银皮和咖啡渣）中的应用进展。讨论了每种技术的物理化学原理、主要操作参数及其对提取率、酚类组成、抗氧化能力和热敏化合物保存的影响。此外，强调了组合技术（UAE-MAE或HPE-UAE）之间的潜在协同作用，以及在循环经济框架内向工业规模化和整体增值化发展的趋势。总体而言，证据表明新兴技术可以强化咖啡提取过程，提高酚类物质回收率（通常总酚含量比传统技术提高两倍），并显著缩短处理时间（通常达到2.5–15分钟），从而支持更可持续和更具工业相关性的价值链。
**2. 新兴技术在咖啡豆和副产物中的应用**
新兴技术可根据其作用于咖啡基质的主要物理机制（机械、热力学或电化学）进行分类。本综述在咖啡豆（生豆和烘焙豆）以及主要咖啡副产物（果肉、果壳、内果皮和银皮）和消费后残渣（特别是咖啡渣SCG）的背景下讨论了这些技术。表1提供了四种关键技术（超声辅助提取UAE、高压提取HPE、冷大气等离子体CAP和微波辅助提取MAE）的比较概述，详述了其操作原理、主要优势（过程效率、可持续性和提取质量）和局限性（包括潜在降解风险）。表2展示了咖啡豆、副产物和咖啡渣的代表性操作条件和关键结果，以支持跨技术比较并突出报道的增值化路线。
**2.1 超声辅助提取（UAE）**
超声辅助提取是一个顺序过程，其中超声探头或浴槽发射声波（通常在20–28 kHz之间），在液体介质中诱导微泡成核和生长。当气泡在基质表面附近达到临界尺寸时，它们剧烈塌陷，产生局部剪切力、微射流和微侵蚀，破坏细胞结构并增加基质渗透性。这促进了溶剂渗透并加速了溶质扩散，从而增强生物活性化合物的释放并减少传统传质限制。UAE与绿原酸（CGAs）、咖啡因、葫芦巴碱和总多酚的回收率提高相关，通常能耗较低且处理时间比传统提取更短。
超声辅助提取是一种通用的“绿色”策略，用于咖啡基质的增值化。重要的是，咖啡渣是已去除易提取部分的废弃残渣，但UAE通过帮助释放束缚在木质纤维素基质中的酚类和胞内组分而有效。例如，UAE回收的多酚比时间匹配的传统提取多33%，同时能耗降低超过50%（170 vs. 360 Wh），使用50%乙醇在30分钟内达到12.0 mg GAE/g干物质和44 μmol Trolox/g干物质。在搅拌、UAE（59 kHz）和低压CO
2辅助提取应用于咖啡渣和咖啡壳的交叉比较中，CO
2实现了最高的蛋白质和多酚值（例如29,755 mg GAE/kg），尽管UAE产生的提取物具有可比的TPC和抗氧化能力。对于冷泡和热泡咖啡渣，使用95%乙醇（50°C，40分钟，1:20 g/mL）的热超声处理使TPC最大化（高达78.85 mg GAE/mL提取物）和抗氧化能力；值得注意的是，冷泡提取物优于热泡提取物，并在肉制品中表现出技术性能，以1%添加量减少TBARS并延长货架期。在评估巴氏杀菌/灭菌和体外消化后的生物可及性和稳定性时，UAE提取物保持了高酚类生物可及性（74–91%），并与对照组相比显示出显著抗糖化活性，冷泡法比热泡法具有优势。
超声辅助提取已成功应用于上游副产物。罗布斯塔果壳的UAE（70%乙醇，50°C，45分钟，pH 2）获得了17%的产率和高类黄酮（242–250 mg CE/g）及花青素（365–391 mg/100 g）回收率，IC50（DPPH）值为22–24.5 μg/mL，优于浸渍和渗滤。对于生咖啡油，UAE、MAE、超声-微波辅助提取（UMAE）和加压液体提取（PLE）的比较表明，UMAE使油产率（10.58%）和二萜类化合物最大化，而PLE有利于总酚和FRAP；然而，UAE在改善油品质（较低的酸值和过氧化值）方面突出。高温（高达80°C）下的短时间UAE处理（5–10分钟）同时优化了烘焙咖啡豆中的咖啡因、CGA和TPC，响应取决于烘焙程度。
过程优化也支持潜在的放大和工业相关性。使用超声浴（37 kHz，14分钟）后喷雾干燥获得了高5-CQA（高达6706 mg/100 g）和抗氧化能力的提取物，能够在不影响感官质量的情况下替代香肠中的合成抗氧化剂。在冷泡的连续超声处理（20 kHz，130 W）中，TPC增加（高达+55%），总黄酮（TFC）增加（+126%），挥发性化合物增加，而提取时间从12小时减少到1小时；中等振幅（30–60%）和5–10分钟处理为香气和接受度提供了最佳平衡。双频逆流方案（20/28 kHz）结合近红外（NIR）监测展示了过程控制，酚类（+13.8%）、糖（+28.5%）和脂质（+333%）的改善，与传统提取相比时间减少83%。
超声辅助提取还能实现直接功能应用。在肉制品配方中，0.1%的咖啡渣水提取物在维持抗氧化活性（第9天DPPH 45%）和增加FRAP方面优于0.02%的BHT。使用化妆品级溶剂（如丙二醇），UAE优化了咖啡果肉中CGA、咖啡因和TPC的回收，优于水醇UAE和时间匹配的浸渍。在UAE下，不同溶剂系统还实现了银皮的可调节谱：MeOH最大化DPPH活性和异黄酮，而EtOH/H
2O（70:30）最大化咖啡因和总多酚，并在SH-SY5Y细胞中显示出对活性氧（ROS）的细胞保护作用。结合超临界脱油+UAE+亚临界水水解的生物精炼序列增加了TPC/TFC和抗氧化能力；然而，非常高的温度促进了5-羟甲基糠醛（5-HMF）和糠醛作为平台化学前体的形成。对于成分开发，水性UAE产生富含咖啡因和TPC的液体提取物，具有可变的DPPH/ABTS性能，支持其在饮料和循环经济中的应用。在过程强化策略中，浸没发酵结合UAE和真空浸渍富集了樱桃中的CGA和TPC。直接比较罗布斯塔果肉的UAE与MAE表明，尽管MAE更强烈地增加了产率和抗氧化能力，但UAE在温和条件下保持了有利结果。
最后，方法论研究已将UAE扩展到新兴应用空间：使用生咖啡豆提取物绿色合成硒纳米颗粒（高TPC和DPPH/CUPRAC活性）用于抗氧化营养品；使用天然深共熔溶剂处理果壳，其中氯化胆碱/柠檬酸（1:2）加40%水使TPC/TFC最大化；以及UAE-酶比较，其中单独UAE在咖啡渣和银皮的总多酚方面表现出色。即使在咖啡替代品方面，基质和方案的选择（浸渍vs. UAE）调节了TPC/TFC和抗氧化能力之间的平衡。现有证据表明UAE作为咖啡及其副产物生物精炼支柱的巨大潜力：可扩展、能效高，并能够选择性调节酚类、二萜类和挥发性谱，并在食品、营养品、化妆品和活性包装中产生切实影响。此外，该技术在咖啡渣等本身多酚含量低但已显示显著提取效率的基质中增强提取产率的能力强调了其相关性。因此，当直接应用于咖啡豆时，UAE可能具有相当大的技术和工业意义。
**2.2 高压技术（HPE）**
高压技术——涵盖高压提取（HPE）方案（通常100–600 MPa）和高压高温提取（HPTE）——施加静水压力，增加细胞渗透性并加速传质，而不会产生与回流提取相关的热降解。这些机制可以在几分钟内增强咖啡豆（特别是生咖啡豆）和咖啡副产物/残渣（特别是咖啡渣）中酚类化合物（尤其是绿原酸）和生物碱（咖啡因）的回收，支持改善的功能谱（抗氧化、酶活性，在某些情况下具有抗菌性），同时减少时间和溶剂足迹。
近期研究表明高压应用在咖啡流中的优势和限制。例如，动态高压（DHP）结合乙酰化和酶处理咖啡副产物（果壳、果肉、内果皮和银皮）导致总酚和抗氧化能力降低；然而，在100 MPa和25°C下的DHP比其它处理保留了更多抗氧化剂，总还原酚为16.95 mg GAE/g对比对照的22.77 mg GAE/g。重要的是，这种方法改善了技术性能，如持水能力，支持其作为功能性纤维强化成分的潜在应用。
相反，应用于浓缩咖啡渣的HPTE显示出显著的过程强化。在150°C和0.5 MPa下用50%乙醇处理60分钟，总酚达到近43 mg GAE/g——比传统固液提取高约四倍。类似地，HPE（200–600 MPa，25°C，2.5分钟）相对于热回流增加了生阿拉比卡咖啡豆中的咖啡因和绿原酸产率，实现了81.5%的自由基清除活性，并显示出酶活性和抗菌抑制。这些发现强调HPE/HPTE作为从咖啡豆和残渣中提取生物活性物质的高效替代方法。
比较研究还表明，性能可能取决于基质和条件。当比较高静水压提取（HHPE）与UAE和传统提取在咖啡渣中的表现时，两种强化方法均优于对照；然而，UAE实现了更高的TPC值（9.51 ± 0.06 mg GAE/g）和更高的单个酚类回收率，表明HHPE可能需要根据目标化合物和溶剂系统进一步优化。对于烘焙咖啡，超高压（UHP，300 MPa）已显示大幅减少冷泡提取时间（20分钟对比12小时），同时产生与传统冷提取相当的酚类水平（TPC：3–4 mg/mL）和抗氧化能力（DPPH：4.68–5.84 mmol Trolox/L），尤其是在中烘焙中，支持了即饮饮料的工业相关性。此外，应用于生咖啡豆的HPE相对于传统方法增加了总酚和咖啡因，实现了高达94.87%的RSA，在水或水-乙醇混合物中表现更好。总体而言，高压技术构成了咖啡豆和副产物/残渣增值化的可持续、多功能且高效的工具，应用范围从功能性成分到饮料创新和下一代活性包装系统。
**2.3 冷大气等离子体（CAP）**
冷大气等离子体引入活性氧和活性氮物种（ROS/RNS）、紫外光子和电场，温和地修饰植物基质的超微结构而无需大量加热，增加细胞壁渗透性，促进生物活性化合物的释放。在某些方案中，它们促进蛋白质-酚类结合反应，可以增强提取物的整体抗氧化活性，即使一些个别标记物略有下降。
CAP在咖啡增值化中的相关性基于其作为干法预处理的能力。通过在室温下使用无害气体运行，CAP符合“绿色”加工策略，并与其他强化技术（如HPE）集成，配置CAP→HPE或“等离子体鼓泡”→HPE序列以最大化产率和功能性。各种研究已探索其在生豆、烘焙豆以及咖啡渣等残渣中的应用，根据工艺参数和技术组合显示出差异化结果。
在此意义上，CAP+HPE组合实现了总酚含量、绿原酸和抗氧化活性的显著增加，TPC值高达18.661 mg/mL，自由基捕获活性达96.845%，优于单独使用的传统提取和HPE。补充研究使用等离子体鼓泡结合HPE处理生豆，显示香气谱和抗氧化能力的显著改善，峰值电流达4.901 μA，酚类和挥发性化合物的多样性增加，展示了该技术调节生物活性和感官特性的多功能性。使用等离子体射流处理生豆提取物也报道了类似结果；在超声预处理后，暴露35分钟时总酚增加多达45%，DPPH活性增加66%。尽管观察到咖啡因和绿原酸略有减少，但整体抗氧化能力显著提高，突出了冷等离子体在受控环境中的有效性。
对于咖啡渣，大气压CAP与UAE和绿色溶剂的组合增加了咖啡因（1064 mg/100 g）和绿原酸（111.3 mg/100 g），并相对于对照提高了TPC（24.9 ± 1.4 mg GAE/100 g）。这些结果支持CAP作为农业食品基质可持续增值化的预处理平台，因为它能够使用环境影响较低的绿色溶剂，并依赖主要物理机制，从而促进基质和溶剂的再利用。介质阻挡放电（DBD）等离子体应用于哥伦比亚咖啡粉进一步表明，电压和暴露时间至关重要；在18 kV下处理4分钟使TPC增加29.34%，DPPH抑制增加47.87%，咖啡因响应因条件而异。总体而言，证据表明CAP单独或混合配置可以增强热敏抗氧化剂（特别是绿原酸）的提取，并改善咖啡衍生提取物的功能质量，在功能性食品、营养品和可持续生物精炼平台方面具有前景。
**2.4 微波辅助提取（MAE）**
MAE是一种利用电磁能（通常2.45 GHz）与物质相互作用的技术。介质中的极性分子和离子通过偶极旋转和离子传导振荡，快速且体积化地将辐射转化为热量，促进生物活性化合物的释放。这一过程显著减少了提取时间和溶剂消耗。此外，MAE具有高效、选择性高和比传统技术更低的环境影响。参数优化及其与其他技术组合的最新进展扩展了其在获取富含多酚、咖啡因和其他目标代谢物提取物方面的适用性，使其成为相对于传统方法的可持续策略，因显著降低能耗、提取时间和溶剂使用。
在咖啡渣等复杂基质中，MAE可以在几分钟内实现与传统提取相当或更优的产率和抗氧化质量。对于浓缩咖啡渣，优化条件（90 W，4.5分钟，68.9%乙醇，16.7 mL/g）获得了6.98 ± 0.27%的提取物，总酚为117.7 ± 6.1 mg GAE/g，DPPH能力为143.8 ± 8.6 μmol TE/g，展示了超短处理时间下的有效提取。在利比里卡果肉中，MAE（700 W，180秒）在TPC（+167%）和TFC（+115%）方面优于浸渍，达到与索氏提取相当的水平，但时间和溶剂使用大幅减少，支持了生态高效放大的潜力。对于高纯度咖啡因回收，碱性水开式MAE后接短暂液-液提取，在仅2分钟内产生了1.01 g咖啡因/100 g（纯度96.3%），报告能耗为1.7 kWh/100 g产品，比传统技术高效1200到15000倍。
生物活性结果还取决于基质的严重程度和烘焙度。在生豆和烘焙豆中，短暂MAE（40秒，240 W，50°C）表明生豆和浅烘焙比深烘焙浓缩更多绿原酸，并表现出更高的抗氧化和抗增殖活性，确认最佳MAE窗口和提取的代谢物谱受烘焙度影响。在罗布斯塔咖啡豆中，辅助路线（酶、蒸汽、超声和微波）的比较显示所有均优于对照；MAE达到TPC 161 mg CGAE/g和CGA 92.9 mg/g，而与酶特别是与UAE的协同作用进一步增加了酚产率和抗氧化活性，支持MAE作为有效的独立强化工具和混合方案中的强成分。
混合MAE–UAE方法代表了咖啡副产物生产中最有前景的趋势之一。在阿拉比卡果肉中，优化的Box–Behnken设计（60°C，21分钟，70%丙酮，1:13 g/mL）实现了60.88 mg/g原花青素，超过MAE（最大32.23 mg/g）和UAE（最大42 mg/g）。丙酮组分纯度达98.9%，对DPPH和ABTS的IC
50值优于Trolox，表明不仅提取产率更高，而且抗氧化效力增强。在脱水果肉中，UAE+MAE方案下总多酚范围为165.2至328.9 mg GAE/g，缩合酚为10.06至20.52 mg CE/g，优于传统方法和单独技术。协同作用也扩展到电热配置：使用水作为唯一溶剂的PEF+MAE在红/黄果肉和内果皮中，TPC增加至1433 ± 78 mg GAE/100 g，并改善DPPH、ABTS和FRAP，黄果肉响应梯度明显。
MAE是咖啡基质增值化的多功能推动者，具有三个差异化特点：(i) 速度和能效，减少过程足迹而不牺牲产率；(ii) “绿色”溶剂的模块化，允许根据极性和产品目标调整对CGA、原花青素或咖啡因的选择性；(iii) 在混合方案中的出色表现，物理破坏（UAE）或电渗透（PEF）增强胞内释放并最大化提取物的抗氧化能力。这些特点支持MAE作为开发用于功能性食品、营养品、化妆品和循环生物精炼的抗氧化成分的可持续平台。
比较分析表明，不存在通用解决方案；技术选择取决于咖啡基质、增值化目标以及产率与可行性的平衡。在咖啡渣等复杂基质中，UAE和MAE对释放束缚酚类有效。MAE在最短时间内提供最大产率，但由于局部过热风险而化学控制较差。为保护绿原酸或挥发性谱等敏感化合物，HPE和CAP（尤其是混合系统）由于在非热条件下运行而更优，尽管操作复杂性更高。UAE因其通用性、低成本和技术成熟度而成为最平衡的选择。同时，MAE在精细选择性不关键时适用于高生产率，而HPE则用于高价值产品，仅受限于其批次操作和初始投资。最后，CAP作为能够增强生物活性的战略性预处理出现。
**3. 可持续提取与咖啡增值化的趋势和新方向**
**3.1 领域驱动因素与研究加速**
过去十年，关于咖啡生物活性物质可持续提取与增值化的新兴技术研究显著加速，由需要在相对于传统方法减少溶剂使用、能源需求和处理时间的同时强化回收所驱动。近期研究越来越多地将咖啡不仅视为饮料商品，而且视为多流生物质平台，包括生豆和烘焙豆、加工副产物（果肉、果壳、内果皮、银皮/壳）和消费后残渣，特别是咖啡渣。在此背景下，UAE、MAE、高压技术（HPE/HPTE）和CAP正在巩固为增强这些基质中酚类（特别是绿原酸）、生物碱（咖啡因、葫芦巴碱）和其他抗氧化成分的回收和功能性能的关键工具，同时支持循环经济路线和更高价值的应用。
**3.2 杂交与协同方案**
一个主导趋势是从单步提取转向杂交和协同方案，旨在克服基质依赖的传质限制并最大化提取质量。MAE–UAE组合体现了这种方法，通过将快速体积加热与空化驱动的渗透化相结合，能够实现目标化合物（如原花青素）的高纯度回收，达到>98%纯度并具有强力抗自由基性能。类似地，CAP辅助序列与高压处理（CAP-HPE）相比单独应用每种技术，反复显示出增强的酚类回收和抗氧化能力，突出了CAP作为干/冷预处理在提取前调节渗透性和氧化平衡的作用。总体而言，这些结果指向向“多工具”加工的过渡，其中物理机制被战略性地整合（而非竞争）以定制选择性、保护热不稳定化合物并增加整体生物活性。
**3.3 咖啡副产物和消费后残渣的增值化**
另一个中心轴是越来越关注咖啡加工副产物和消费后残渣作为生物活性物质可扩展来源的增值化。果肉、果壳、内果皮、银皮/壳，特别是咖啡渣，传统上被视为低价值废物流，现在因其丰富的多酚（黄酮类和绿原酸）和咖啡因含量而得到认可，使其能够重新定位为功能性成分或生物精炼应用的前体。近期工作展示了互补单元操作如何保留或增强这些组分：例如，折射窗干燥（RW）已被提出作为湿咖啡渣的节能干燥替代方案，与传统对流干燥相比具有改善的酚类保留，支持下游提取和成分稳定。生物辅助强化（例如酶辅助路线与UAE或蒸汽辅助策略结合）已被报道可大幅增加咖啡基质中的酚类释放，强化了耦合生化和物理机制以扩展产率和功能性的价值。
**3.4 可扩展性、过程监测与工业视角**
一个横向趋势是越来越强调可扩展性、再现性和工业整合，包括过程监测和面向产品的性能指标。例如，以逆流配置实现的双频超声结合近红外（NIR）监测已被提出用于强化冷泡生产，说明在线分析如何支持过程控制，同时实现大幅时间减少和稳健产品质量。同样，基于高压的方法（包括用于快速冷泡的UHP和用于生物活性提取的HPE）和CAP辅助序列因其能够减少提取时间、限制热损伤并调节即饮饮料的感官和抗氧化谱而常被定位为具有工业相关性。超越食品应用，使用咖啡衍生提取物的活性包装（例如通过薄膜形成或相关制造路线）表明增值化途径正扩展到非传统领域，支持具有抗氧化功能的可持续材料的开发。展望未来，工业转化可能取决于协调关键操作变量（基质预处理、溶剂系统、能量输入和停留时间）、验证技术经济可行性以及确保预期最终用途的法规和安全合规性。
**4. 利用新兴技术获得的咖啡提取物的工业应用**
新兴提取技术在咖啡豆和咖啡副产物/残渣中的应用进展已超出实验室演示，支持面向产品和工业相关的应用。证据表明三个主要应用领域：(i) 功能性食品和饮料，其中提取物作为天然抗氧化剂或功能增强剂；(ii) 营养品、制药和化妆品成分，其中生物活性增强的馏分能够实现有针对性的健康或性能宣称；(iii) 可持续材料、活性包装和生物精炼导向路径，其中咖啡流在循环经济框架内升级为功能性添加剂、聚合物兼容提取物或化学/能源前体。表3总结了代表性示例，涵盖来源基质和预期最终用途。
**4.1 功能性食品和饮料**
通过UAE、HPP/UHP和CAP获得的提取物最直接的应用路线之一是将其作为天然抗氧化剂或生物活性增强成分掺入广泛消费的食品和饮料中。UAE衍生的咖啡渣提取物可以部分替代肉制品中的合成抗氧化剂（如BHT），同时维持氧化稳定性并延长货架期而不损害感官质量。类似地，在超声条件下加工的冷泡咖啡已被探索用于重新配制的肉制品系统（如减脂香肠），有助于抗氧化能力并降低脂质过氧化指标。在饮料中，超声和高压技术已大幅强化了冷泡加工。报道证据显示提取时间显著减少，从传统的12小时降至UHP下的<20分钟或UAE辅助冷泡方案下的约1小时，同时保持酚类含量和抗氧化能力。这些结果支持即饮冷泡产品的工业兴趣，其中过程加速和再现性对商业化至关重要。
**4.2 营养品、制药和化妆品**
富含绿原酸、黄酮类、咖啡因和相关抗氧化剂的咖啡提取物越来越多地被定位为营养品、制药和化妆品应用的高价值成分。结合CAP与高压处理的混合方案已产生具有极高自由基清除能力（高达96.8%）的提取物，在相同研究中优于传统提取基准。这些发现强化了使用咖啡衍生流作为抗氧化补充剂、抗衰老配方和潜在神经保护产品原料的可行性。此外，生物可及性研究暗示，通过UAE获得的酚类馏分可能保持高胃肠道生物可及性，并对晚期糖基化终末产物和淀粉样蛋白相关结构显示抑制效应，这与慢性疾病途径相关。除酚类外，通过UMAE从生咖啡中获得的脂质馏分被描述为富含二萜类（咖啡醇、咖啡豆醇）且具有高氧化稳定性，支持其在化妆品和功能性油中的应用，其中稳定性和组成至关重要。总体而言，新兴技术不仅提高了提取效率，还定制了提取物谱以匹配特定成分功能和最终用途行业。
**4.3 可持续材料和活性包装**
咖啡副产物，特别是咖啡渣，已越来越多地集成到食品和健康相关应用之外的可持续材料和包装系统中。例如，HPTE衍生的咖啡渣提取物已通过静电纺丝掺入玉米醇溶蛋白基薄膜中，实现可控抗氧化释放并延长包装食品的货架期。同时，强化回收路线结合下游稳定化（如UAE后喷雾干燥）已产生富含类黑精和多酚的粉末，可作为天然抗氧化添加剂，对食品配方和包装相关应用都具有潜在相关性。这些发展为农业工业废物增加价值，并推动循环生物经济中向可持续包装系统的过渡。
**4.4 生物材料和生物能源**
剩余咖啡（如咖啡渣）的整体增值化已成为循环经济发展的支柱，在生物材料和生物能源方面提供有前景的应用。在最近的一项试点研究中，Becze等人探索了一种零废物方法，使用CO
2辅助提取从咖啡副产物中回收蛋白质和生物活性化合物。提取后残渣保留了适当的结构和组成，尽管经过了初始过程，仍展现出其真正潜力：一方面，它用作菌丝体生长的底物，转化为可生物降解包装，作为聚苯乙烯的可持续替代品；另一方面，它被压缩成生物能源颗粒，其高热值证实了其作为可再生能源的可行性，从而确保同一材料的双重应用。绿色化学技术已被探索用于获得高价值中间化合物。Park等人证明了将咖啡渣经过超临界二氧化碳脂质回收后，再通过亚临界水（SCW）水解的可能性，该过程可通过UAE强化。在SCW阶段应用高温，最大化水解效率以获得还原糖，这些糖通过脱水转化为有价值的平台化学品，如5-羟甲基糠醛（5-HMF）和糠醛，将咖啡渣确立为生物燃料和化学工业的多功能原料。尽管在咖啡副产物的使用中看到了非常有前景的结果，但这些新提取技术在大规模工业化之前仍有很长的路要走。存在巨大的知识空白：没有研究分析完整的环境影响（LCA）或评估这些过程的实际经济盈利能力。大多数研究仍停留在实验室，缺少证明技术在受控环境外工作的中试或工业规模项目。需要更多研究进行协议标准化，以便企业能够自信地采用。
**5. 未来展望**
新兴技术在咖啡增值化中的融合正在为更绿色、更快速和更模块化的提取路线铺平道路，这些路线更好地适应咖啡价值链中的可持续性和循环经济目标。关键词共现网络（图5a）表明当前研究仍强烈集中在提取驱动的抗氧化回收上，咖啡渣作为主导基质，反映了消费后残渣作为易于获得的生物质流在生物活性回收和废物增值路径中的战略作用。同时，时间叠加（图5b）表明研究方向的逐步多样化。除了以其可及性和温和条件下的强劲性能而频繁报道的UAE之外，非热和混合路线（例如高压和等离子体辅助方案）旨在改善生物活性同时限制热降解的可见性正在增加。这与协同过程集成（如UAE–MAE和CAP–压力序列）以克服基质依赖的传质限制、增强选择性和为特定最终用途定制提取物功能的更广泛趋势相一致。展望未来，三个研究需求可能决定工业转化。首先，在概念验证之外，放大和过程控制必须纳入稳健监测（如在线/旁线工具）、可重复方案和与产品功能（而不仅仅是提取产率）相关的性能指标。其次，为了验证这些路线在实践中是否真正可持续，在工业相关规模上的采用将取决于一致的技术经济和生命周期评估（CAPEX/OPEX、溶剂和能源足迹以及生命周期结束影响）。第三，更广泛的商业化需要与法规和安全框架更紧密地协调，包括溶剂可接受性、污染物控制、提取物标准化以及预期应用（食品、营养品、化妆品、包装或生物精炼产出）的稳定性/生物可及性证据。总体而言，该领域正在从“如何提取更多”转向“如何更好地提取并可靠实施”，将咖啡豆和副产物不仅定位为饮料资源，而且定位为功能性成分和更高附加值工业应用的多流平台。
