综述：利用天然深共熔溶剂（NADES）开发功能性食品：增强提取与抗氧化/抗炎生物活性

《Sustainable Chemistry》：Harnessing Natural Deep Eutectic Solvents for Functional Foods: Enhancing Extraction, and Antioxidant/Anti-Inflammatory Bioactivity

　　

天然深共熔溶剂（NADES）作为功能性食品领域中传统有机溶剂的环保替代品正受到越来越多的关注。其低挥发性、生物可降解性、可调极性，以及对酚类、类胡萝卜素和其他植物化学物质的高亲和力，使其在饮食相关慢性疾病负担日益增加的背景下，对开发抗氧化和抗炎成分尤为相关。本综述批判性地分析了NADES在功能性食品链中的作用。研究人员总结了其组成、制备和关键理化性质，然后考察了基于NADES从植物和食品副产物中提取抗氧化和抗炎化合物的情况，并与传统溶剂体系进行了比较。讨论了NADES对回收化合物稳定性和生物活性的影响，以及它们在功能性食品的配方、稳定化和递送策略中的应用。新兴数据表明，当以酚类含量归一化时，NADES通常能提高提取率，并可能保护不稳定的生物活性物质，导致体外抗氧化和抗炎反应比乙醇或水提取物更强。与此同时，大规模实施受到安全性评估、法规接受度、粘度、回收问题以及不完整的技术经济数据等挑战的限制。本综述强调了这些制约因素，确定了关键知识空白，并概述了将基于NADES的工艺转化为可规模化、安全且促进健康的功能性食品应用所需的研究重点。

1. 引言
天然深共熔溶剂（NADES）是一类绿色液体介质，由天然存在的初级代谢产物（如有机酸、糖类、氨基酸和胆碱衍生物）以特定摩尔比混合形成，促进广泛氢键和共晶行为。近十年来，NADES在食品科学和功能性食品研究中日益受到关注，因其非挥发性、低毒性、生物可降解性，以及作为水醇或传统有机溶剂替代品的适用性。这些特性使NADES成为从食用植物和农业食品残留物中可持续回收生物活性化合物的有前景工具。大量研究记录了从咖啡渣、果蔬副产物、谷物麸皮以及药用或芳香植物中成功提取酚类化合物、黄酮类、类胡萝卜素、生物碱等促健康代谢物。在许多情况下，NADES不仅提高了提取效率，还增强了对目标化合物的选择性，通常优于乙醇或水基溶剂体系。除了作为高效提取介质，NADES还作为生物活性分子的稳定剂和载体发挥功能。越来越多的证据表明，NADES可以保护不稳定的抗氧化剂、色素和其他敏感植物化学物质在加工和储存过程中免受降解。这种稳定性有助于增强测得的抗氧化能力，并在某些情况下增强所得提取物的抗炎活性。这些改进既源于不稳定成分的保存，也源于某些NADES基质本身的固有抗氧化或协同效应。因此，NADES现在不仅被视为绿色提取溶剂，还被用作功能性配方成分，能够支持复杂食品系统中生物活性物质的完整性和活性。NADES在科学界的日益突出反映在全球出版趋势中。图1a显示了2010年至2025年深共熔溶剂（DES）和NADES研究产出的显著持续增长，特别是在过去五年中NADES势头强劲。图1b突出了NADES研究的地理分布，显示中国领先，欧洲、印度、美国和其他地区的贡献稳步增加。图1c说明了NADES研究的跨学科性质，化学和化学工程主导早期发展，生物技术、医学、药理学和环境科学领域日益增长。图1d展示了NADES出版物中重复关键词的词云，其中“深共熔”、“溶剂”、“提取”、“绿色”和“氯化胆碱”等术语强调了该技术与可持续提取、分析科学和功能性食品开发的一致性。这些趋势与针对氧化应激和低度炎症的功能性食品高度相关。慢性炎症和氧化失衡促进代谢、心血管和神经退行性疾病的发展，推动消费者和科学界对富含抗氧化和抗炎成分的食品原料的兴趣。NADES能将植物材料和食品加工副产物高效转化为富含这些促健康化合物的提取物，同时其低环境影响符合绿色和循环食品生产原则。尽管近期有几篇综述对NADES的组成、制备、毒性以及提取或分析食品生物活性物质的一般应用进行了广泛概述，但专门针对NADES如何影响回收化合物的生物活性，特别是抗氧化和抗炎作用的综合论述仍然有限。此外，将基于NADES的提取物转化为功能性食品需要更深入地理解配方策略、安全性考虑和放大挑战。本综述旨在填补这些空白，特别关注功能性食品应用。第2节讨论了NADES在从植物和食品副产物中提取抗氧化和抗炎生物活性物质中的应用。第3节考察了NADES如何影响所得抗氧化和抗炎活性，并与传统溶剂进行比较。第4节分析了安全性、法规考虑、放大问题和工业前景。第5节指出了将NADES整合到针对氧化应激和炎症的功能性食品中的关键挑战、未解决问题和未来研究方向。最后，第6节提出了本综述的结论。

2. NADES在抗氧化和抗炎生物活性化合物提取中的应用
2.1. 提取效率与机制优势
这些混合物中表现出广泛的氢键和离子相互作用。混合物的熔点显著低于各组分的熔点，形成具有高溶剂化能力、可调极性、低挥发性和良好热稳定性和化学稳定性的液相。NADES的设计灵活性源于可用的氢键受体（HBA）和氢键供体（HBD）的广泛范围。图2展示了这一概念，显示了典型的HBA化合物，如季铵盐、氯化胆碱、乙酰胆碱和甜菜碱，以及几类HBD，包括氨基酸、胺类、糖类、多元醇、二醇和有机酸。这些构建模块的不同组合和摩尔比可以实现粘度、极性、酸性和氢键强度的精细调节。这种调节允许从天然基质中选择性溶解和提取多样化的植物化学物质。NADES高效提取多种植物化学物质，包括酚类、黄酮类、萜类、生物碱和类胡萝卜素。其组分形成广泛的氢键网络，以及额外的π相互作用和酸碱接触。这些相互作用创造了一个致密但灵活的微环境，稳定羟基、羧基和氨基，同时与疏水芳香环相互作用。这种溶剂结构促进了植物细胞壁的破坏，从而增强了传质。NADES穿透富含多糖和木质素的区域，促进基质膨胀。对草药、咖啡副产物和微藻的显微镜和提取研究报道，与水乙醇或水相比，细胞壁部分解体、浸出率更高、最佳提取时间更短。NADES还提供强的溶质-溶剂相互作用，拓宽了溶解度窗口。基于氯化胆碱和糖或多元醇的系统将许多黄酮类和其他水溶性差的植物化学物质的溶解度提高了几个数量级（图2）。添加控制量的水可调节粘度、极性和电导率，并可在保持氢键网络的同时改善传质。这些效应解释了与水醇或纯有机溶剂相比，NADES提取物中经常观察到更高的提取率和更强的抗氧化能力。选择性提取源于对NADES组成的合理调节。HBA和HBD特性以及水含量的变化，使得能够控制极性、酸性和粘度（图3）。系统筛选研究表明，基于氯化胆碱与有机酸的酸性NADES能从植物组织和食品副产物中富集酚酸和花青素，并在总酚产量和抗氧化活性方面优于乙醇或甲醇混合物（图3）。基于糖和多元醇的NADES，包括葡萄糖与甘油，对黄酮类和类胡萝卜素表现出高亲和力，并支持从果蔬副产物和微藻中高效回收色素（图7,20,21）。比较提取研究证实了这些机制优势在多种基质中的存在。氯化胆碱与乳酸NADES使榛子皮的总酚产量相对于优化的传统有机溶剂系统提高了约39%，并给出了更高的单个酚酸和黄酮浓度。使用氯化胆碱基NADES从咖啡渣中提取多酚，与热水或水乙醇相比，产生了更高水平的绿原酸、更强的自由基清除活性和增强的抗菌效果。超声辅助NADES从椰枣籽和多种果蔬副产物中提取生物活性物质的研究显示出类似趋势，与传统溶剂提取相比，始终产生更高的总酚含量和抗氧化能力。亲水性和疏水性NADES也扩展了目标分子的可及范围。基于脂肪酸的疏水性NADES促进了类胡萝卜素（如β-胡萝卜素）从南瓜和其他橙色植物组织中的高效提取和稳定化，实现了高色素回收率和良好的储存稳定性。基于葡萄糖和甘油的NADES从螺旋藻中回收藻蓝蛋白、叶绿素和类胡萝卜素，获得更高的色素产量，并保持与用水提取相比的生物活性。这些例子说明了NADES广泛的机制空间，并支持其作为抗氧化和抗炎生物活性物质的高效可调提取介质的用途。

2.2. 从植物来源和食品副产物中提取
NADES现在用于从与功能性食品相关的各种植物基质中提取。研究报道，使用氯化胆碱、有机酸、糖类和多元醇作为NADES组分，从浆果、柑橘类水果、葡萄、石榴、橄榄、叶菜、香料和药用草药中高效回收酚类、黄酮类、花青素、二苯乙烯类、类胡萝卜素和萜类。浆果是基于NADES提取研究最深入的植物群之一。蓝莓皮、果渣和叶子在使用NADES处理时，特别是结合超声或微波辅助技术，显示出特别高的花青素和其他多酚回收率。其他富含色素的果实，包括蔓越莓和石榴，也报告了类似结果，NADES在温和条件下促进了花青素和水解单宁的高效提取。一个主要应用领域是食品加工副产物的增值化。柑橘皮和橙子加工残留物富含黄烷酮和多甲氧基黄酮。深共熔和天然深共熔溶剂从橙皮和相关副产物中高效回收这些化合物，支持综合生物精炼方案。葡萄渣是另一个关键基质。氯化胆碱-有机酸NADES从葡萄渣和酒渣中提供高花青素和酚含量，并可在连续或强化过程中放大到至少几百毫升。蔬菜和叶子副产物也受益于NADES提取。基于氯化胆碱和多元醇或有机酸的NADES从橄榄叶中高效回收羟基酪醇、橄榄苦苷和黄酮类。超声辅助NADES从番茄加工废料中提取，实现了类胡萝卜素和生育酚的同时回收，支持将提取物直接掺入配方中。咖啡渣和其他饮料副产物提供了额外的多酚丰富流，其中基于甜菜碱或胆碱的NADES在提取效率和生物活性方面达到或超过水醇系统。谷物麸皮和其他纤维残留物是新兴目标。固态发酵后接NADES提取增加了玉米麸皮中的酚含量，并改善了从发酵材料中回收抗氧化酚酸。类似概念适用于燕麦麸、米糠和坚果壳，当发酵或预处理在NADES提取前打开细胞壁网络时。这些方法支持循环经济策略，减少对挥发性有机溶剂的依赖，同时产生富含多酚、黄酮醇、花青素、类胡萝卜素、二苯乙烯类和萜类的提取物，这些成分在预期功能性食品应用中发挥抗氧化和抗炎功能。

2.3. 对抗氧化活性的影响
使用NADES获得的提取物经常表现出高抗氧化能力，如常用体外测定所证明，包括2,2-二苯基-1-苦肼基（DPPH）、2,2'-联氮双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（ABTS）、铁还原抗氧化能力（FRAP）、氧自由基吸收能力（ORAC）和还原力测试。这些效应已在多种植物基质和农业食品副产物中报道，如药用叶、种子、果渣和浆果。在基于Pluchea indica叶、Toona sinensis种子和黑刺李果渣的系统中，在优化提取条件下，基于氯化胆碱的NADES产生了具有高总酚和黄酮含量以及强自由基清除活性的提取物。许多研究中的一个一致观察结果是NADES提取物中总酚含量、总黄酮含量和抗氧化能力之间的正相关。这种关系已在多种基质中报道，包括Pluchea indica叶、Toona sinensis种子、黑刺李果渣以及各种浆果和芳香植物。在这些系统中，NADES增强了酚酸、黄酮醇和黄烷醇的溶解度，通常导致更化学多样化的酚类谱。氧化还原活性化合物的更广泛回收对NADES提取物经常报道的高DPPH、ABTS、FRAP和ORAC值有显著贡献。除了提取效率，在提取过程中和提取后稳定不稳定抗氧化化合物是整体抗氧化性能的重要贡献因素。由有机酸、糖类或多元醇组成的亲水性NADES可以在储存期间保护氧化敏感分子，如抗坏血酸、花青素和类胡萝卜素。对橙皮提取物的研究表明，基于氯化胆碱的NADES在延长储存期间保持了酚类化合物、抗坏血酸和抗氧化能力。类似稳定效应已在富含类胡萝卜素的基质中报道，包括南瓜和其他蔬菜，NADES在几个月内保持色素完整性。对于蓝莓花青素，多种NADES配方已被证明在冷藏储存期间维持花青素含量和颜色稳定性。这种保护能力有助于保持植物源提取物的天然抗氧化潜力。影响抗氧化活性的另一个因素是NADES基质本身的固有和协同贡献。某些NADES组分，如有机酸、氨基酸或多元醇，具有还原或自由基清除特性，可以直接贡献于整体抗氧化反应。对空白NADES系统和溶解在NADES中的酚类化合物进行的测量表明，溶剂基质可能增强抗氧化信号，超出简单加和效应。在来自葡萄和咖啡副产物的提取物中，基于甜菜碱或氯化胆碱的NADES配方即使在酚含量相当的情况下也表现出强抗氧化活性，表明溶剂-溶质相互作用和基质效应在调节氧化还原行为中起作用。这些观察的机制含义总结在图4中。基于NADES的抗氧化配方可以在细胞器水平调节细胞内氧化还原稳态。在非生物胁迫条件下，细胞积累活性氧（ROS）并表现出抗氧化系统活性降低，导致线粒体功能障碍、液泡不稳定、叶绿体损伤和核应激。用NADES配方的抗氧化剂处理增强了细胞抗氧化防御并限制了ROS积累，从而保护了线粒体、叶绿体、液泡和细胞核的结构完整性和功能。这种细胞器水平的稳定化为体外测量的高抗氧化活性以及NADES提取物保持天然植物化学谱的能力提供了机制基础。最后，NADES通常保持抗氧化化合物的定性组成，并且在某些情况下，保持接近原始植物基质的谱图。对蓝莓、橙皮、葡萄渣和Ugni molinae果实提取物的HPLC和LC-MS分析表明，NADES保留了花青素、黄酮醇和酚酸的特征分布。这种组成保真度支持了NADES提取物的功能性抗氧化性能，并突出了它们适用于需要保留天然植物化学复杂性的应用。

2.4. 对抗炎活性的影响
来自细胞和动物模型的证据表明，使用NADES或DES提取的植物化学物质经常表现出显著的抗炎效果。这些效果通常在脂多糖（LPS）刺激的鼠RAW 264.7巨噬细胞、人单核细胞源性巨噬细胞或皮肤和肠道炎症模型中评估（图5）。典型读数包括一氧化氮（NO）产生、前列腺素合成以及细胞因子如TNF-α、IL-1β和IL-6的表达或分泌，以及关键炎症转录因子和酶如NF-κB、COX-2和iNOS的评估。基于NADES的提取物在可比总酚浓度下，经常比用传统有机溶剂制备的提取物诱导更强的促炎介质抑制。用氯化胆碱或脯氨酸基NADES获得的Thunbergia laurifolia多酚富集提取物抑制LPS诱导的RAW 264.7细胞中NO产生比95%乙醇提取物更有效，并且还降低了炎症基因包括iNOS和COX-2的表达。白毫银针白茶DES超声辅助黄酮提取物降低LPS刺激的RAW 264.7巨噬细胞中TNF-α和IL-6分泌比水提取物更强，与其较高的黄酮产量一致。基于蜂蜜的Eurycoma longifolia NADES配方在长时间储存后保持了NO抑制活性，非糖蜂蜜部分在相同模型中表现出固有抗炎效果。机制研究表明，许多NADES衍生的提取物在细胞因子释放上游，在炎症信号通路水平起作用（图5）。用氯化胆碱基DES提取的苹果渣多酚通过抑制促炎细胞因子基因表达，同时抑制NF-κB活化和下调COX-2，减弱了LPS诱导的RAW 264.7细胞和人单核细胞源性巨噬细胞中的炎症。对DES系统用于抗炎生物活性物质的精心策划综述强调了类似发现，针对一系列酚类和黄酮类化合物，包括姜黄素、迷迭香酸和芦丁，其中DES提取增加了作用于NF-κB依赖性途径和类花生酸生物合成的活性分子的回收。基于NADES的姜黄素和resveratrol配方的额外工作显示在癌症和内皮细胞模型中抑制NF-κB和相关炎症靶标如MMP-9和趋化因子受体，支持NADES在调节炎症相关信号中的更广泛作用。几项研究表明，溶剂基质可以增强生物活性物质的细胞摄取和稳定性，这有助于观察到的抗炎效果。含有姜黄素类化合物和芳香姜黄酮的疏水性DES基微乳液增加了姜黄素的稳定性，将姜黄素递送到鼠巨噬细胞中，并实现了与溶解在二甲基亚砜中的姜黄素相比超过100倍的NO抑制效力提高，同时降低了TNF-α、IL-6和IL-1β水平。天然DES基载体也改善了口服或皮肤递送。葡萄糖-氯化胆碱NADES将羟基红花黄色素A的口服生物利用度提高了三倍以上，并在高脂饮食喂养的大鼠中产生了更强的代谢和抗肥胖效果。嵌入水凝胶或局部制剂中的氨基酸或胆碱基DES系统支持kaempferol等黄酮类的高效皮肤递送并减少银屑病样皮肤炎症，表明活性化合物的组织暴露改善。在某些情况下，DES或NADES基质本身对抗炎活性和与溶质的协同作用有贡献。用于Thunbergia提取的脯氨酸基NADES在不存在植物多酚的情况下对炎症基因表达表现出有益效果。疏水性DES微乳液在加载姜黄素成分之前显示出NO抑制，基于蜂蜜的NADES显示出可测量的抗炎活性，增加了Eurycoma代谢物的效果。这些观察支持NADES可以作为功能性共成分，稳定不稳定的植物化学物质，增强其细胞递送，并有时直接参与炎症通路的调节。因此，来自植物材料和食品副产物（如咖啡渣和苹果渣）的NADES提取部分成为针对低度炎症的食品和营养保健品应用中有前景的功能性成分，前提是配方优化和安全性评估得到仔细处理。

2.5. 与新兴绿色提取技术的整合
NADES与现代绿色提取技术表现出广泛兼容性，并支持节能加工。它们与超声辅助提取、微波辅助提取、加压液体提取、酶辅助提取和脉冲电场一起使用，改善了传质并促进了快速细胞破裂。对农业食品副产物的综述证实，这些与NADES的辅助过程导致酚类化合物产量更高，比传统溶剂提取的特定能量需求更低。超声辅助提取与NADES增加从草药和食品基质中回收多酚、黄酮类和鞣花酸。空化事件打开植物组织并减少边界层，使溶质扩散到粘性NADES相中更快。微波辅助提取在NADES中进一步缩短提取时间，并通常在农业食品残留物中以更低的溶剂与固体比达到相似或更高的酚产量。加压液体提取与含水NADES混合物能够在高温高压下操作，使用绿色溶剂，并导致葡萄渣多酚的高回收率。这些组合支持高提取率、更短加工时间和更少溶剂消耗。酶辅助提取在NADES介质中增强了结合植物化学物质的释放和生物转化。纤维素酶和β-葡萄糖苷酶酶在选定的生物相容性NADES中保持高活性，并促进糖苷转化为更具生物活性的苷元，同时改善提取性，例如对于Pueraria mirifica异黄酮。脉冲电场处理与深共熔溶剂一起使用增加膜通透性，并改善从果渣、果仁和可可豆壳中回收黄酮类和多酚，同时保持抗氧化活性。在这些混合过程中，NADES通常表现出良好的热稳定性，并由于它们暴露于高温的时间较短以及存在稳定的氢键网络而保护热不稳定成分。总体而言，将NADES与先进提取技术结合，使这些溶剂成为未来食品和营养保健品成分可持续提取策略的关键组成部分。

2.6. 与功能性食品和营养保健品的相关性
NADES提取的生物活性物质表现出与功能性食品和营养保健品高度相关的特性。与乙醇或其他有机溶剂相比，它们通常在水性或半水性系统中表现出改善的溶解度，在加工和储存过程中增强的化学稳定性，以及保持或增加的抗氧化和抗炎活性。这些特性支持它们作为饮料、发酵乳制品、烘焙产品、谷物基产品、植物基肉类和乳制品类似物以及粉末状营养保健品配方中的成分使用。NADES由膳食代谢物组成，包括有机酸、糖类、氨基酸和胆碱衍生物。这种组成与清洁标签概念兼容，并符合当前消费者对使用绿色技术和食品级辅助剂的最小加工产品的需求。当NADES保留在最终配方中时，它们还可以作为共稳定剂、保湿剂或温和的质构化剂，这可能在特定产品类别中减少对额外添加剂的需求。表1总结了代表性的植物来源和食品副产物，这些物质已使用氯化胆碱或甜菜碱基NADES或相关天然深共熔系统提取。该表将基质类型、典型NADES组成和主要生物活性化合物，以及报道的抗氧化和抗炎活性与代表性参考文献联系起来。这些例子说明了可以通过NADES提取增值的食品相关来源的广度，并展示了将基于NADES的成分整合到功能性食品和营养保健品中的潜力。

3. NADES对生物活性的影响与传统溶剂相比
NADES通常产生比水或乙醇具有更高抗氧化和抗炎活性的提取物。这种效应归因于更高产量的酚类和黄酮类的提取，以及加工和储存过程中不稳定化合物的保存。对浆果、葡萄渣和草药基质的比较研究报告，即使将数据归一化到总酚或干提取物，NADES提取物也经常表现出更强的活性。NADES增强了抗氧化剂（包括花青素、儿茶素和姜黄素类化合物）的稳定性。密集的氢键、低挥发性和通常降低的水活性限制了氧化和水解，以及减缓了扩散控制的降解。在氯化胆碱基NADES中的花青素富集提取物在储存期间比酸化乙醇提取物保持更高的色素含量和颜色，并保持抗增殖效果。类似行为出现在食品副产物和草药材料的NADES“即用型”提取物中，其中长期抗氧化活性得以保持。NADES对极性和中等非极性植物化学物质表现出广泛的溶解能力。强的氢键、离子相互作用和色散力支持酚酸、黄酮类、萜类、生物碱和类胡萝卜素的溶解，这些物质在水乙醇中溶解度有限。在NADES中提取通常产生更复杂的植物化学谱图，具有更高的微量成分回收率，这些成分在乙醇提取物中代表性不足。这样的谱图可以支持化合物之间的协同相互作用。在抗氧化测定如DPPH、ABTS、FRAP和ORAC中，NADES提取物通常表现出与乙醇提取物相等或更高的活性。使用越橘果实、越橘叶和绿茶的研究表明，与乙醇或水相比，NADES系统具有更高的总酚和更高的DPPH、ABTS和FRAP值（表2）。用氯化胆碱基或有机酸基NADES提取的蓝莓皮、葡萄渣和几种水果副产物表现出比传统提取物更高的自由基清除和还原力，并在储存期间保持活性。即用型NADES提取物通常在没有进一步纯化的情况下保持高抗氧化能力。抗炎测定也表明NADES提取物的性能优势。来自药用植物和食品基质的黄酮和多酚富集NADES提取物在可比酚水平下，对一氧化氮产生的抑制更强，并且TNF-α、IL-1β和IL-6的降低更大。一些研究报告，对于LPS刺激的巨噬细胞，NADES提取物对COX-2和iNOS表达的抑制强于水醇提取物，特别是当鞣花鞣质、儿茶素或姜黄素类化合物丰富时。对DES基抗炎化合物提取的综述确认，基于氯化胆碱和天然代谢物的系统通常提供比乙醇具有更高体外抗炎活性的提取物。NADES组分的协同或调节效应可能对这些观察有贡献。NADES由代谢物如有机酸、糖类、氨基酸和胆碱衍生物组成，这些可以稳定自由基中间体并影响氧化还原循环。几项研究表明，在等酚含量下，溶解在NADES中的相同植物提取物产生的抗氧化响应高于在缓冲水性介质中。关于NADES生物利用度的综述强调了多酚的体外生物可及性和细胞摄取改善，指出溶剂基质可以调节转运和代谢。总体而言，当前证据表明，NADES提取物通常表现出与乙醇提取物相当或更优的抗氧化和抗炎活性。这种效应源于更高的提取率、改善的多样化植物化学物质溶解度、增强的不稳定分子稳定性以及溶剂基质可能的功能贡献。这些特性支持NADES在功能性食品和营养保健品中的应用，这些应用依赖于生物活性的保存和优化。

4. NADES的安全性、法规考虑、放大和工业适用性
NADES从实验室研究转移到功能性食品生产需要安全性、法规可接受性和技术可行性的证据。NADES支持可持续性、生物可降解性和高效提取。然而，它们在商业食品中的使用必须满足监管机构和行业可接受的毒理学、技术和经济标准。表3总结了最重要的安全性和法规要点。大多数食品导向的NADES由天然代谢物如糖类、氨基酸、有机酸、多元醇和胆碱衍生物制备。这些成分中有许多已用于食品中。这支持了它们在食品系统中的潜在用途。然而，毒性不能仅从单个组分推断。共晶形成改变了氢键、极性和粘度。这些变化可以影响膜相互作用和摄取。可用的体外研究通常报告对于许多食品级组合在相关浓度下具有低至中等细胞毒性，而一些配方在高剂量下表现出更高效应。体内证据仍然有限。未来研究应解决消化行为、组织分布、排泄、慢性暴露、对肠道微生物群的影响以及与共摄入营养素的相互作用。这些数据是稳健风险评估所必需的。法规接受取决于每种成分的状态以及在最终产品中的技术功能。在美国，几种常见的NADES成分被列入联邦法规第21章，作为在良好生产规范下通常被认为是安全的物质。例子包括氯化胆碱（21 CFR 182.8252）、甘油（21 CFR 182.1320）、柠檬酸（21 CFR 184.1033）、乳酸（21 CFR 184.1061）、苹果酸（21 CFR 184.1069）、酒石酸（21 CFR 184.1099）和山梨糖醇（21 CFR 184.1835）（表4）。在欧盟，添加剂通过(EC) No 1333/2008法规下的欧盟清单进行监管，其规格由委员会法规(EU) No 231/2012规定。许多NADES成分被授权为食品添加剂，带有E编号。例子包括柠檬酸（E 330）、乳酸（E 270）、苹果酸（E 296）、酒石酸（E 334）、山梨糖醇（E 420）和甘油（E 422）（表4）。在实践中，制造商仍需要产品特定的理由。他们应定义NADES是作为加工助剂、带残留的提取溶剂还是配方成分。他们应提供组成、规格、稳定性、残留水平和现实暴露评估。放大带来了主要与粘度、传热、传质和溶剂再利用相关的技术挑战。许多NADES在室温下是粘性的。这可以增加泵送和混合负荷，并减缓扩散。适度加热和受控水添加可以降低粘度。超声、微波和压力辅助提取也可以改善传质。溶剂回收困难，因为许多NADES是非挥发的。蒸馏通常不适用。替代方法包括膜分离、吸附和反溶剂沉淀，但这些路线需要针对工业通量和溶剂回收效率进行优化。经济可行性取决于成分成本和工艺整合。散装成分如常见有机酸、糖类、甘油和山梨糖醇广泛可用。一些氨基酸和特种多元醇更昂贵，可能限制在低利润产品中的使用。当NADES允许更少的纯化步骤并实现低成本副产物的直接增值时，成本可以降低。中试规模工作表明，当调整流动行为和清洁协议时，可以使用传统提取设备。工业实施还需要感官评估，当NADES保留在最终配方中时。在这种情况下，NADES可以作为载体或稳定剂，并可以改变风味、质地和澄清度。因此，产品特定测试是必不可少的。

5. 挑战、知识空白和未来研究方向
在针对抗氧化和抗炎效果的功能性食品中使用天然深共熔溶剂仍然受到毒理学、工艺工程、法规和经济学中几个未解决问题的限制。当前证据证实了有吸引力的提取性能和有前景的生物活性；然而，关于长期安全性、大规模操作和产品质量的数据仍然零散。在NADES从实验室研究过渡到工业食品制造中的常规使用之前，必须解决这些空白。一个主要挑战是完整NADES配方的毒理学和代谢表征有限。许多单个组分，如有机酸、糖类、氨基酸、多元醇和胆碱衍生物，是食品级的。然而，共晶混合改变了氢键模式、粘度、极性和溶剂化行为，这可以改变膜相互作用和生物利用度。对氯化胆碱基深共熔溶剂的现有细胞毒性和生物可降解性研究在相关浓度下在哺乳动物和微生物模型中报告了低至中等毒性，但也识别出在更高剂量或与特定HBD下的更危险组合。关于消化行为、组织分布、排泄和慢性暴露的系统性体内研究仍然很少。未来工作还应阐明NADES与肠道微生物群和肠道屏障功能的潜在相互作用，并应评估食品应用的混合物特异性无观察到不良效应水平。粘度相关的限制仍然是第二个关键障碍。许多NADES在室温下表现出非常高的粘度，这限制了扩散，减慢了提取动力学，并增加了泵送和混合能量需求。添加水、适度加热以及使用超声或微波辅助可以降低粘度并改善传质；然而，最佳条件高度依赖于系统。食品分析和食品加工的综述强调，高粘度使放大复杂化，并使精确过程控制更加困难，特别是在连续设备中。需要合理的组成、水含量和温度与粘度之间关系的设计规则，能够配制低粘度NADES，同时保持抗氧化和抗炎化合物的溶解度和稳定性。溶剂回收和可回收性代表了第三个技术挑战。NADES的非挥发性对于工人安全和清洁标签应用是有利的，但限制了基于蒸馏的溶剂去除。在许多食品应用中，溶剂保留在最终产品中；然而，由于感官、法规或配方限制，这种方法并不总是可接受的。关于DES和NADES在生物质加工和食品分析中的近期工作提出了膜分离、吸附、反溶剂沉淀和可切换系统作为部分溶剂回收的途径。然而，这些策略对于食品级系统仍处于早期开发阶段，并且通常缺乏详细的技术经济评估。研究应侧重于低能耗、模块化的回收方案，允许多次重复使用循环而不会显著损失溶剂性能。法规不确定性也减缓了工业采用。尽管大多数NADES成分可以作为食品添加剂、营养素或加工助剂获得批准，但监管机构通常评估完整配方的安全性。目前，食品工业中没有专门的NADES监管类别。关于深共熔溶剂的监管科学讨论强调了需要进行逐案评估，涵盖迁移、残留、暴露计算和混合物特异性毒性，并可能类比于风味溶剂、酶制剂和其他加工助剂。关于可接受使用水平、标签要求和保留在最终产品中的NADES规格的明确指南仍然缺失。学术界、工业界和当局之间的合作对于定义风险评估框架和统一DES、NADES和类似DES系统之间的术语将至关重要。在理解NADES如何与复杂食品基质相互作用并影响产品质量方面存在知识空白。大多数研究集中于提取率和体外抗氧化或抗炎测试。较少报告考察对感官属性、微观结构、相行为或最终食品储存稳定性的影响。可用数据表明，精心选择的NADES可以以适当水平掺入饮料、乳液、烘焙产品和可食用涂层中，而不会产生负面味道或质地。它们甚至可能增强某些水果基系统中颜色和抗氧化稳定性。然而，关于在NADES存在下蛋白质凝胶化、淀粉回生、脂质氧化和生物聚合物膜特性的信息有限。需要产品特异性研究来理解NADES如何影响流变学、水活度、结晶和货架期，并确定可接受感官影响的基质依赖性限制。经济和供应链考虑提供了额外的复杂性。许多NADES可以从廉价且广泛可得的成分如氯化胆碱、乳酸或柠檬酸、葡萄糖、果糖和甘油制备。其他系统依赖于更高成本的氨基酸或特种多元醇。关于农业食品应用和功能性成分生产中NADES的综述强调，溶剂成本、制备能量和再利用的可能性必须与工艺强化效益（如更短提取时间、更高产量和更少纯化步骤）一起考虑。全面的技术经济分析和生命周期评估仍然很少。这些工具对于识别NADES在成本和环境影响方面优于水乙醇、甘油、超临界流体或酶辅助提取的应用领域是必要的。最后，NADES增强生物活性的机制基础仍然知之甚少。许多研究报告，即使归一化到总酚或目标标记化合物，NADES提取物的抗氧化或抗炎效果高于传统溶剂提取物。提出的解释包括不稳定成分的更好保存、协同微量代谢物的共提取以及NADES组分对氧化还原活性或细胞渗透的直接贡献。在制药和食品系统中的近期工作表明，NADES可以改变溶质微环境、稳定自由基中间体并影响膜转运；然而，缺乏清晰的分子层面图景。更广泛使用光谱学、分子动力学模拟和基于机制的细胞测定可以阐明特定NADES组成如何影响溶质形态、聚集以及与细胞靶标的相互作用。未来研究重点可以总结如下：-开发食品级NADES的系统毒理学和代谢研究，包括消化、微生物群相互作用和慢性暴露。-建立粘度、极性和水活度的组成-结构-性质关系，指导低粘度但高溶剂化NADES的配方。-设计可扩展、低能耗的溶剂回收和再利用策略，与食品法规兼容并保持溶剂完整性。-创建监管框架和指南文件，定义NADES类别、数据要求和食品使用的标签规则。-研究NADES对真实功能性食品产品中感官质量、微观结构和货架期的影响，而不仅仅是模型系统。-进行基于NADES的工艺与已建立的绿色提取技术的比较技术经济和生命周期评估。-阐明NADES对增强抗氧化和抗炎活性的机制贡献，并利用这些知识设计功能导向的溶剂系统。通过以协调方式解决这些挑战，NADES可以从一个有前景的实验室概念转变为用于开发可持续、抗氧化和抗炎功能性食品的稳健平台技术。

6. 结论
NADES是一个有前景的平台，用于功能性食品中抗氧化和抗炎生物活性物质的提取、稳定化和递送。它们由食品相关代谢物组成，表现出可调极性和强氢键能力。这些特性使得能够从植物材料和食品副产物中高效回收多酚和其他植物化学物质。超声、微波和压力辅助提取方法可以进一步提高产量，同时降低能量需求和溶剂消耗。在多种基质中，当以总酚含量归一化时，基于NADES的提取物通常达到或超过乙醇或水提取物的抗氧化和抗炎性能。这种效应主要反映了活性化合物回收率的改善和不稳定分子的增强保护，尽管在某些系统中溶剂基质本身可能有贡献。机制研究表明