综述：天然低共熔溶剂在天然产物样品前处理中的最新进展：聚焦纯化、表征与可持续性

《Journal of Separation Science》：Recent Advances in the Use of Natural Deep Eutectic Solvents for Natural Product Sample Preparation: Focus on Purification, Characterization, and Sustainability

　　

本综述探讨了天然低共熔溶剂（NaDES）在天然产物样品前处理中的最新进展，重点讨论了提取、纯化、分析兼容性和可持续性。NaDES作为多功能、可调谐且生物相容的介质，通过广泛的氢键（hydrogen-bond）网络和可定制的极性，提高了多种植物化学物质的回收率和稳定性。该综述总结了当前关于NaDES形成原理、关键物理化学性质和分类的知识，并评估了它们在常规和先进提取技术（包括超声波、微波和压力辅助过程）中的性能。证据表明，NaDES在选择性、提取效率和化合物保存方面通常优于传统有机溶剂。它们被整合到纯化流程、色谱和光谱分析以及传感器平台中，凸显了其日益增长的分析相关性。在食品、化妆品和药品领域的特定应用展示了直接配方、改善生物活性和增强功能特性的潜力。使用绿色指标进行的可持续性评估表明，基于NaDES的方法减少了溶剂消耗、废物产生和环境影响。剩余的挑战包括粘度管理、去除策略和监管接受度。总体而言，NaDES代表了一类变革性的绿色溶剂，通过结合效率、分析兼容性以及与绿色化学原理的紧密契合，推动了天然产物研究的发展。

1 引言
绿色化学原则最初旨在减少化学过程对环境和健康的影响，现已演变为一个更广泛的框架，涵盖了分析方法。这一演变催生了绿色分析化学（GAC），强调开发更安全、更可持续和更具社会责任感的分析程序。GAC不仅寻求减少有害试剂和能源的使用，还促进整个分析工作流程中的微型化、自动化和可再生材料的使用。寻找环境友好型溶剂导致了新型溶剂（旨在替代挥发性有机化合物（VOCs）的非传统介质）在制药和分析应用中的发展。其中，超临界流体、含氟溶剂、离子液体和低共熔溶剂（DESs）因其可调谐的物理化学性质和较低的毒性而受到关注。然而，对某些离子液体的生物降解性和生态影响的担忧促进了进一步的创新。天然低共熔溶剂（NaDES）由天然存在的氢键供体（HBDs）和受体混合而成，代表了这一轨迹上的重大进步。NaDES表现出低挥发性、高生物相容性和最小的环境持久性，与欧盟REACH法规的第五原则（使用更安全的溶剂和助剂）紧密契合。它们增强溶解度和提取效率的能力，同时遵循绿色化学原则，使NaDES成为现代分离科学中一种可持续且符合法规的替代方案。它们的设计符合绿色化学和GAC原则，具有低毒性、非挥发性和对多种生物活性化合物的高溶解能力。将NaDES整合到分析工作流程中，特别是在样品前处理中，已显示出环境性能的显著改善。例如，基于NaDES的提取已成功与纸微区平台和基于智能手机的检测系统结合，大幅减少了废物和能源消耗，同时保持了分析稳健性。这些创新体现了绿色化学、GAC和循环经济原则的融合，有助于实现多个可持续发展目标（SDGs），包括气候行动和负责任的生产。因此，NaDES代表了分离科学中的一种范式转变，提供了传统溶剂的可定制且可持续的替代方案，并强化了当代可持续性框架所倡导的系统性变革。本综述旨在批判性地总结NaDES在天然产物样品前处理中的最新进展，特别关注其在纯化、表征和可持续性方面的作用。鉴于NaDES相关出版物的指数级增长及其在分离科学中日益增长的相关性，需要一份全面且结构化的概述来巩固现有知识并识别新兴趋势。读者将找到对NaDES形成原理、物理化学性质和分类方案的详细分析，以及它们整合到提取和纯化工作流程中的情况。特别关注它们与分析技术的兼容性及其环境性能，包括绿色指标和循环经济贡献。本综述还讨论了食品、化妆品和药品中的特定应用，突出了实际案例研究以及与常规溶剂相比的优势。通过连接基础概念与应用研究，本文为寻求分析化学中更绿色替代方案的研究人员、分析师和行业专业人士提供了宝贵资源。此外，它识别了当前局限性，并提出了合理设计和工业采用基于NaDES的方法的未来方向。本文包含的参考文献通过叙述性文献综述汇编而成，旨在全面概述NaDES在分析化学中的应用。文献检索主要使用Scopus数据库进行，涵盖2020年至2026年期间，重点关注同行评审的研究文章。研究选择基于与色谱分离技术和/或涉及NaDES的样品前处理策略的相关性。具体而言，当文章涉及NaDES在从天然基质中提取、分离或分析化合物并结合分析方法时予以纳入。相反，当研究重点不直接与分析或分离技术相关，或NaDES未参与提取或表征过程时，则予以排除。这种方法产生了168篇参考文献的精选集，反映了本综述的方法论范围和主题焦点。

2 NaDES基础
NaDES是低共熔溶剂的一个子集。虽然所有DES都是两种或多种组分的低共熔混合物，通常由HBDs和氢键受体（HBAs）形成，其混溶性主要由氢键和其他分子间作用力驱动，但这些体系的熔点显著低于其纯组分的熔点。然而，NaDES的不同之处在于其组分是天然存在的代谢物。这些溶剂体系主要由初级代谢物（如糖、氨基酸、醇和有机酸）组成，最初被提出作为多种细胞过程的合理解释。在此背景下，此类液体可能在生物体中发挥生理相关作用，包括冷冻保护、抗旱、萌发、代谢转运以及某些代谢物的稳定化等。

2.1 形成原理
此类溶剂的形成始于两种或多种天然组分的精确配比，这些组分可能以不同的物理状态存在，并将根据其分子结构承担HBA和HBD的角色，其中氯化胆碱是目前使用最广泛的HBA。该过程通过建立三维氢键网络生成完全均匀且稳定的液体，该网络控制着溶剂的许多物理化学性质，特别是其粘度和溶解能力。这种分子重组进一步通过额外的弱相互作用得到加强，从而产生超分子结构，在该结构中发生显著的熔点降低，阻止了组分的单独结晶。尽管这些溶剂的热力学方面仍在深入研究中，但文献表明，许多混合物尚未被证实为真正的NaDES。NaDES可以通过不同的制备途径获得，这些途径大致可分为两类：直接混合法和水溶解后溶剂回收法（如图1所示）。第一类包括在恒定搅拌下加热，这是最广泛使用的方法，将混合物置于磁力搅拌和受控加热下（通常不超过80°C），直至溶剂形成。超声波辅助和微波辅助方法也属于此类，其中混合物暴露于超声波或低功率微波中直至获得溶剂。相比之下，第二类包括将组分溶解在大量水中，然后通过冷冻干燥或真空蒸发去除水。在所有情况下，都预期会形成三维氢键网络和溶剂的特性，实际上Santana等人表征了通过不同制备方法获得的NaDES，并报告了混合物之间在热行为或氢键形成方面没有显著变化。

2.2 关键方面
控制NaDES形成的关键方面之一是组分的比例，通常以HBA:HBD摩尔比（本综述中以此方式呈现）报告。长期以来认为该过程以严格化学计量方式发生的观点受到了Ayres等人对混合物进行大规模分析的挑战，他们发现大多数NaDES表现出显著的氢键供体过量，平均比HBA多约64.5%。这种不平衡不仅加强了组分之间形成的三维网络，还增加了用于与各种分析物相互作用的氢键位点的可用性，这对于提取应用特别有利。从分子大小角度来看，已证明NaDES组分的分子量分布通常在50到1000 Da之间，峰值约200 Da。这种相对较小分子的优势促进了建立氢键相互作用所需的分子排列。NaDES的另一个决定性特征，直接影响其作为溶剂和提取性能的，是粘度。该性质取决于组分间氢键网络的强度，而氢键网络又控制着分子流动性、扩散和传质现象。尽管高粘度可能有利于固定化合物，但在提取过程中通常是有害的。这些溶剂中高粘度带来的挑战通常通过控制添加水来解决，通常以质量或体积百分比表示，这有助于降低粘度，同时保持溶剂的结构完整性并防止共晶网络的破坏。温度也可用于此目的，因为加热会削弱分子间相互作用并促进粘度降低；然而，其应用在很大程度上取决于溶剂的预期用途。尽管如此，必须仔细优化水的添加，因为过度稀释可能会破坏共晶平衡，以至于系统不再表现为真正的NaDES，而变成溶质的水溶液；因此，评估每种配方中的相和相互作用平衡至关重要。

2.3 计算设计工具
NaDES的合理设计已显著受益于计算化学，它通过减少实验工作量、最小化有害废物和实现预测性溶剂选择来支持绿色化学原则。这些工具允许研究人员根据分子结构预测关键物理化学性质，如极性、粘度和溶解度，从而促进针对特定提取或分析任务定制NaDES系统的选择。在可用的不同计算工具中，NaDES最常用的是以下几种：COSMO-RS（导体类屏蔽模型用于真实溶剂）是最广泛使用的预测模型之一，它结合了量子化学计算和统计热力学来估计溶剂化行为。Du等人应用COSMO-RS筛选用于从枳壳中提取精油的NaDES组合，识别了最佳的氢键相互作用，并通过分子动力学模拟验证了预测。类似地，COSMO-RS与人工神经网络（ANNs）和遗传算法（GAs）结合使用，以优化用于从肉苁蓉中提取acteoside和echinacoside的NaDES，实现了比常规溶剂显著更高的产率。密度泛函理论（DFT）提供了对NaDES组分稳定性和相互作用能的分子水平见解。Elyasian等人使用DFT表征了基于脯氨酸的三元NaDES，证实了其自发形成和热力学可行性，支持其在制药和食品应用中的使用。汉森溶解度参数（HSP）提供了一种半经验方法来预测溶解度和混溶性。已有报道指出经验模型和半经验NaDES模型之间存在差异，特别是在氢键参数方面，但突出了HSP在与实验数据结合时指导溶剂选择的潜力。这些计算工具共同使得NaDES的合理设计具有增强的性能、降低的毒性和改善的环境兼容性。它们的使用支持遵守REACH法规，并加速了用于分析和工业应用的可持续溶剂的开发。

3 提取应用
3.1 目标化合物与来源
在分析特定提取技术及其性能之前，探讨当前基于NaDES的研究中主导的目标分析物和天然来源的概况是有帮助的。这种初步映射使我们能够将所综述的方法论置于更广泛的化学和植物学背景下，并突出NaDES使用特别突出或仍未被充分探索的领域。图2显示了从天然产物中使用NaDES进行提取时报告的目标分析物频率的热图。基础文献分析是作为叙述性综述而非系统性综述进行的。文献检索在Scopus数据库中进行，使用以下检索式：（“natural deep eutectic solvents” OR NaDES）AND（HPLC）AND（natural products），覆盖2020年至2026年期间，仅限于研究文章。研究选择基于与色谱分离技术和/或涉及NaDES的样品前处理的相关性。具体而言，当研究报告了使用NaDES结合色谱方法（如HPLC）从天然产物中提取或分析化合物时予以纳入。当色谱鉴定不是在NaDES提取物本身上进行，而是在使用替代溶剂获得的提取物上进行，或者当研究重点不直接与分析或分离技术相关时，则排除文章。初步检索到54篇文献，其中41篇根据这些标准被认为是相关的。值得注意的是，此选择过程基于方法论相关性，而非正式的系统化方案。为细化数据集并便于数据处理，仅考虑了HBA与供体之间的摩尔比，忽略了任何报告的水含量。图2所示的热图提供了趋势的描述性概述，而非定量或统计比较，因为现有研究存在异质性。检索表明，明确倾向于使用农业工业残留物和副产品，这是最大的类别（46.3%）。在该组中，葡萄渣、柑橘皮和种子（橙子、柠檬和葡萄柚）、番茄皮和蜂胶脱颖而出，主要用于提取黄酮类化合物（橙皮苷和柚皮苷）、花青素和类胡萝卜素（如番茄红素）。叶子构成第二最相关类别（24.4%），迷迭香、鼠尾草、绿茶和蔓越莓是迷迭香酸和儿茶素的主要来源。而根、茎和根茎（12.2%）用于从葛根、姜黄和黄芩等物种中回收异黄酮、姜黄素类和特定黄酮类，藻类（2.5%）则被定位为具有化妆品潜力的类菌孢素氨基酸（MAAs）的新兴来源。每个单元格代表使用特定NaDES（由其组分和摩尔比定义）提取后识别出的属于给定化学家族的化合物的频率。从评估的生物质中，鉴定出超过150种化合物，分为16个化学组：羟基苯甲酸、羟基肉桂酸、黄酮类、儿茶素、鞣质、花青素、环烯醚萜类、类胡萝卜素、单萜类、三萜类、芪类、姜黄素类、有机酸、MAAs、生物碱和其他。基于文献检索，不同NaDES报告的代谢物化学类别和提取谱表明，这些溶剂对结构多样的代谢物具有显著的通用性和选择性。总体而言，数据表明，基于胆碱、甜菜碱和有机酸或糖的NaDES特别有利于提取酚类化合物，包括羟基苯甲酸、羟基肉桂酸、黄酮类和花青素，这是由于它们能形成密集的氢键相互作用网络。相比之下，极性较小的代谢物，如萜烯、类胡萝卜素和姜黄素类，提取频率较低，需要疏水性或混合型NaDES，通常基于天然萜烯、脂肪酸或非常规组合，根据其化学特性而定。这些报告化合物的全局映射证实，NaDES并非作为通用溶剂，而是作为可调谐系统，能够根据目标代谢物的化学性质和提取系统内的主导相互作用来指导提取，其中密度、酸度和组分比例在提取甚至化合物稳定化中起关键作用。另一个重要点是HBD的化学性质，它决定了粘度，特别是羧基或羟基的数量。例如，含有三个羧基的柠檬酸倾向于产生比乳酸等酸更粘稠的溶剂。因此，正如我们所见，在为目标化合物选择NaDES时，必须考虑多个因素。

3.2 NaDES vs 常规溶剂
用于后续分析表征的目标化合物回收传统上依赖于挥发性有机溶剂。由于这些溶剂覆盖了广泛的极性范围，它们根据分析物的物理化学性质（“相似相溶”）进行选择。在实践中，许多作者使用溶剂混合物来拓宽选择性并促进不同化学家族的分离。在此框架内，中高极性化合物通常用甲醇、乙醇和二甲基亚砜（DMSO）提取，中等极性化合物用丙酮和乙酸乙酯提取，低极性化合物用氯仿、甲基叔丁基醚（MTBE）和己烷提取。然而，这些溶剂的生产大多严重依赖不可再生资源和密集的工艺，通常成本高昂、操作复杂且环境负担沉重。此外，它们的高蒸气压促进了挥发性化合物释放到大气中，导致空气污染。因此，分析化学中与绿色化学原则一致的最活跃的发展路线之一，集中于识别和采用能够部分或完全替代常规溶剂的“绿色”溶剂。在此背景下，NaDES已成为常规溶剂最有前景的替代品之一。如图3所示，NaDES满足理想溶剂的几个标准，尽管在物理化学和实际性能方面仍存在一些局限性。这些系统可被视为ILs的创新且更环保的演变，ILs在2000年代末被广泛推广为传统有机溶剂的潜在绿色替代品。与ILs类似，NaDES表现出有利于提取过程的物理化学性质，包括可调极性、强分析物-溶剂相互作用、低蒸气压和高提取能力。然而，与许多ILs不同，NaDES由天然来源的组分获得，这些组分通常价格低廉、可生物降解，并且根据其组分性质和比例，可能对人类使用安全。同样，它们的制备通常基于简单的程序，如在搅拌和适度加热下混合组分，这降低了与其生产相关的操作复杂性和成本。考虑到这些，这些特性使NaDES在回收生物活性化合物和样品前处理方面具有比ILs更令人信服的环境特性。事实上，NaDES越来越多地被提议为近乎理想的溶剂，因为它们满足Sicaire等人建立的几个标准。对于从植物基质中回收分析物，许多研究报告了使用NaDES比使用常规溶剂具有更高的提取效率。除了整体的物理化学性质（如粘度、密度、pH和极性）外，这种性能主要归因于分析物-NaDES相互作用产生的强选择性，这些相互作用通过所使用的特定HBA和HBD进行调节，如上所述。除了是液体系统，具有低甚至可忽略的易燃性，并且粘度可以通过水添加进行调节外，NaDES可以在广泛的提取技术中实施，而无需显著的过程修改。值得注意的是，近年来已报告了它们在高压操作中的应用，包括在温度超过100°C的条件下。这与某些常规溶剂形成对比，由于高挥发性或易燃性，这些溶剂会施加安全性和操作限制，从而可能限制特定方法论的适用性。然而，NaDES，特别是极性更强的配方，在样品前处理过程中引入了一个实际限制，根据预期工作流程，这可以被视为优点或缺点。具体而言，使用常规的溶剂去除方法（如旋转蒸发、冷冻干燥或相关浓缩步骤）通常无法实现从NaDES基质中分离出不含NaDES的分析物。因此，通常采用固相萃取（SPE）等分离策略以及其他回收和循环利用方法，本综述稍后将讨论这些方法。

3.3 所用技术
已有报告将广泛的提取技术（包括常规和先进技术）用于使用NaDES回收目标化合物。基于2026年1月在Scopus中进行的文献检索，应用支持信息表中描述的检索方程且无时间限制，先进方法论占分析报告的绝大多数（90.1%；图4）。这种主导地位表明明显倾向于旨在提高提取效率同时减少处理时间的方法。相比之下，常规技术仅占评估文献的9.9%。表1列出了该领域代表性研究的精选。浸渍和搅拌是回收目标化合物并生成适用于后续制备和分析的提取物最广泛使用的常规固液萃取技术之一。在浸渍中，样品在基本静态条件下与溶剂接触，因此过程效率主要取决于分析物从固体基质扩散到液相中的过程。相比之下，搅拌施加连续机械力，加强基质-溶剂接触，减少外部传质阻力，因此加速扩散和平衡的建立。在两种方法中，加热常用作强化策略，因为它可以降低提取介质的粘度及其表面张力，同时促进保留在基质内或与基质相关的化合物的释放。然而，当这些技术与NaDES结合时，从样品前处理的角度来看，它们可能变得不太方便，因为操作速度和同时处理多个复制品的能力通常是决定性的。尽管NaDES已显示出高选择性，并且其粘度可以通过控制水添加进行部分调节，但浸渍和搅拌通常需要相对较大的样品量、较高的溶剂体积和较长的提取时间；这些因素最终可能限制分析通量。此外，提取物调理通常包括离心步骤以将液相与固体残留物分离。与许多有机溶剂不同，NaDES的物理化学性质，特别是其粘度及其与细颗粒相互作用的趋势，可能阻碍沉积物和上清液之间清晰界面的形成。因此，通常需要额外的离心和液相回收循环，增加了实际操作时间，延长了总体实验持续时间，并降低了程序的实际吸引力。尽管这些调理挑战也可能出现在更先进的提取方法中，但它们的实施对于样品前处理通常更具吸引力，因为它们显著减少了样品质量、溶剂体积和处理时间。此外，这些技术可以提高总回收率，并且在某些情况下，可以提取在常规条件下不易获得的额外化合物。一个代表性例子是超声波辅助提取（UAE），它依赖于超声波在液体介质中的传播，产生交替的压缩和稀疏循环。在稀疏过程中，局部压力可能下降到足以促进气泡成核；然后气泡生长，达到临界尺寸，并剧烈坍塌。这种坍塌产生高度局部化的极端条件（温度约5000°C，压力估计为50-1000 bar），产生冲击固体表面的微射流和冲击波，促进化合物释放到溶剂中。然而，为了发生空化，稀疏过程中达到的负压必须克服液体的内聚力。因此，在如NaDES这样的高内聚介质中，空化阈值增加，现象变得更难启动。这降低了空化强度，并可能限制提取效率。在此背景下，当NaDES用作UAE溶剂时，调节其粘度对于防止溶剂特性破坏UAE所依赖的强化机制至关重要。微波辅助提取（MAE）则是通过应用非电离电磁辐射（0.3-300 GHz）来加热基质-溶剂系统。这种加热可以增加内部压力并促进细胞结构的破坏，从而促进目标化合物通过扩散驱动的释放。与UAE相比，NaDES的粘度和密度通常不会直接干扰微波加热机制本身。然而，过高的粘度仍然可能施加传质限制，从而限制所需化合物的提取。酶辅助提取（EAE）基于植物基质的生物催化预处理，其中水解酶（如纤维素酶、淀粉酶和果胶酶）降解细胞壁组分并裂解结构多糖。这种作用削弱了多糖-木质素网络，并促进了在常规条件下通过疏水相互作用和/或氢键保留的代谢物的释放，通常导致更高的总提取产率。在此背景下，NaDES提供了相关优势，因为它们可以同时作为增溶介质和生物相容的催化环境，前提是它们的配方保持可管理的粘度和与酶构象及动力学相容的微环境。例如，Makkliang等人表明，基于氯化胆碱的NaDES（ChCl:G和ChCl:PG，1:2）保持高β-葡萄糖苷酶活性，并能够从白豆蔻（Pueraria mirifica）中同时提取/生物转化植物雌激素（如葛根素、大豆苷和染料木苷）成相应的苷元（大豆苷元和染料木素）。然而，他们警告说，浓度超过20% v/v会增加粘度并降低酶活性和整个过程效率。另一方面，Vo等人报告说，NaDES中过量的甘油含量减少了可用的相互作用位点并损害了纤维素酶的稳定性/活性，而最佳的水分数（约40%）促进了稳定酶结构（包括活性位点微环境）的氢键网络，最大化了酚类、黄酮类、萜类化合物和蛋白质的释放。 pulsed electric field（PEF）提取是另一种先进技术，最近开始被探索用于基于NaDES的样品前处理。这种方法施加中等至高强度的电场，诱导植物细胞中的跨膜电位并促进孔隙形成，即电穿孔或电渗透。通过增加膜通透性，PEF促进了溶质扩散到提取溶剂中。尽管有这些优势，PEF存在操作缺点，主要与设备复杂性有关，最值得注意的是，它强烈依赖于处理介质的电导率。在这方面，NaDES特别有吸引力，因为它们的电导率取决于组成，并且通常随着混合物中水分的增加而增加。即便如此，NaDES电导率本身并不一定决定提取性能。Benítez-Correa等人报告说，样品-NaDES悬浮液的电导率（0.92 mS/cm）相对于纯NaDES（1.13 mS/cm）有所下降，这增加了对电能输入的电阻，降低了PEF处理效率，最终对从可可壳中提取多酚产生了负面影响。与其他强化策略相比，高压技术在处理主要目标是样品前处理时提供了独特的操作优势。最具代表性的平台包括超临界流体提取（SFE）、气体膨胀液体提取（GXL）和加压液体提取（PLE）。尽管这些系统通常与相对较大的提取池（通常>100 mL，甚至在试验或工业配置中达到升规模）相关联，但专门为分析和样品前处理应用设计的微型化池（<15 mL）的使用也有记录。这些设置的一个实用特点是集成了在线过滤阶段（例如纤维素或不锈钢过滤器），有利于产生无颗粒的提取物，从而减少或甚至消除下游分离步骤，如离心或外部过滤。因此，提取物通常准备好进行仪器分析，除了需要一些小的调整，如稀释高浓度溶液。尽管如此，将NaDES纳入高压方案可能引入相关的操作挑战：（i）实现稳定、可控的泵送通常需要低粘度，这实际上导致在某些配方中将水分数增加到60%以上，以及（ii）尽管每个循环的溶剂消耗可能适中，但所用总体积取决于操作模式和仪器配置，可能超过其他设计用于微尺度加工的先进技术。在SFE中，该过程在溶剂临界点以上操作，意味着压力和温度成为决定性的控制变量。在实践中，压力通常施加最显著的影响，因为它调节流体密度，从而调节溶剂强度和总体提取效率。超临界CO₂是迄今为止使用最广泛的流体，主要是由于其良好的安全性和相对温和的临界条件（CO₂临界点：P_c = 74 bar；T_c = 31-32°C）。由于CO₂总体上极性较低，它优先提取非极性化合物（如脂质、蜡和类胡萝卜素）。对于中等极性分析物，通常添加少量助溶剂（通常<10%），乙醇是最常见的选择之一。Stasi?owicz-Krzemień等人的研究是唯一在此背景下使用NaDES作为助溶剂的报告。在该工作中，作者评估了薄荷醇:乳酸（1:2）与超临界CO₂结合以从姜黄（Curcuma longa）中提取姜黄素类（姜黄素、去甲氧基姜黄素和双去甲氧基姜黄素）。在优化条件下（448 bar，80°C，100 mL CO₂），未改性的SCCO₂产率为234.3 ± 5 μg/g，而SCCO₂ + NaDES达到33.35 mg/g。值得注意的是，耦合方法也优于使用相同NaDES的UAE（30.50 mg/g），以及80%乙醇（26.42 mg/g）和80%甲醇（22.95 mg/g）。GXL基于将压缩气体（通常是CO₂）以受控摩尔分数溶解到液体溶剂（最常见的是乙醇）中，从而产生一种混合介质，其性质可以通过压力、温度和组成进行精细调节。CO₂的掺入通常会引起体积膨胀并改变液体密度，同时显著降低粘度。这可以降低扩散阻力并增强传质。同时，溶解的CO₂改变了介质的有效极性，并可能通过形成碳酸/碳酸盐物种降低pH，这拓宽了可回收化合物的范围并调节了溶质-溶剂相互作用。关于NaDES的整合，Bragagnolo等人探索了将CO₂与氯化胆碱:柠檬酸:水NaDES（1:1:11）结合以从大豆副产品中回收酚类/黄酮类化合物，获得的馏分比通过浸渍使用乙醇:水（70:30，v/v）产生的馏分更富集。最近，Amador-Luna等人应用了GXL方案，使用CO₂（10 MPa，30°C，30 min）和甜菜碱:甘油NaDES（1:2），报告了从橙子副产品中获得的富含萜烯、类胡萝卜素和广泛酚类物质的馏分，其中几种化合物的相对丰度高于常规方法。PLE是一种高压提取技术（约100 bar），能够在高温下（接近甚至高于其沸点）使用液态溶剂。在这些条件下，较低的粘度和表面张力，以及增加的扩散性和有效溶解度，促进了溶剂渗透到基质中并加速了传质现象。在NaDES的情况下，这些变化特别相关，因为它们可以改善分析物-溶剂相互作用，增加分析物溶剂化，从而增强其提取。这解释了为什么在高压技术中，PLE是这些溶剂最常应用的一种。因此，多项研究将它们称为“加压NaDES”或“压缩NaDES”。在此背景下，Domínguez-Rodríguez等人应用PLE-NaDES（ChCl:甘油，1:2）来增值柑橘（Citrus reticulata）叶子，获得了富含酚类化合物的馏分，包括多甲氧基黄酮（如sinensetin和nobiletin）和糖基化苯乙醇苷。最佳提取物在150°C下提取25分钟，使用含有约58%-60%水的NaDES，产生比在等效PLE条件下使用乙醇:水（70:30，v/v）产生的提取物更多数量的已鉴定化合物。此外，对于哈斯鳄梨残留物（果皮和种子），有报告称加压NaDES（100 bar），特别是基于氯化胆碱的系统，能够有效回收多酚（缩合鞣质、黄烷醇、黄酮醇、羟基肉桂酸、羟基苯甲酸）。这些结果超过了UAE-NaDES观察到的趋势，并表现出相对于在相同实验框架内作为参考的水的明显改善。

3.4 过程优化
统计设计，或实验设计（DoE）方法，通常用于优化在天然产物提取过程中控制传质和分析物稳定性的变量，在有限的实验次数内。图5总结了在先进提取技术以及基于NaDES的系统中最常优化的操作因素。传统上，过程变量优化在很大程度上依赖于响应面法（RSM）。其核心原理是使用包含线性效应、二次项和相互作用的二阶多项式模型来近似操作因素与响应之间的关系。这种结构捕捉了变量之间的曲率和协同作用，而无需采用详尽的实验方案。通常，工作流程包括：（i）基于物理化学原理和初步试验选择因素和操作范围；（ii）根据因素数量、旋转性需求和资源限制选择实验设计；（iii）进行随机化运行并拟合模型；（iv）通过ANOVA进行统计分析，辅以模型诊断（显著性、失拟项、R²）以及响应面和等高线图的生成；（v）通过期望函数识别最优值，随后对提议条件进行实验验证。最广泛使用的设计包括中心复合设计（CCD）和Box-Behnken设计（BBD）。CCD结合了阶乘点、轴向（星）点和重复中心点，能够估计曲率并进行稳健的二次模型拟合。它也非常灵活（包括旋转设计选项），并且在探索广泛实验区域时表现良好。相比之下，BBD使用实验空间边缘的中点以及中心点，故意避免顶点。因此，对于相同数量的因素，它通常需要比CCD更少的运行次数，并减少暴露于极端条件的情况。然而，其实验域更有限，当需要向操作极限外推时或当某些因素不允许明确定义的中间水平时，可能不太适用。目前，非线性和元启发式工具的使用正在增加，特别是ANN和GA，以捕捉不适合RSM多项式结构的复杂响应。ANN可以理解为由相互连接的处理单元（神经元）组成的非线性映射模型，其权重在监督训练期间进行调整，以学习输入变量和响应之间的复杂关系。与RSM相比，其最明显的优势是在存在强非线性和高阶交互作用时具有改进的预测性能。GA是受进化原理（选择、交叉和变异）启发的全局搜索策略，可以优化复杂的多模态目标函数。当搜索空间很大或确定性方法容易陷入局部最优时，它们特别有价值。类似地，混合ANN-GA方案已被证明特别强大。采用这种方法的研究报告称，ANN可以忠实地模拟非线性因子-响应关系，而GA则探索所学习的“景观”以识别最大化提取性能的变量组合。近年来，人们对更广泛的机器学习（ML）方法以及支持向量回归（SVR）作为提取过程非线性关系建模的替代方案兴趣日益增加。在ML/AI框架内，这些技术被强调用于强化优化，提供能够表示复杂动态和预测有利操作条件的工具。集成学习和混合模型也受到