利用深度共晶溶剂对蜡莓（Myrica rubra Sieb. et Zucc.）果渣中的酚类物质进行可持续提取，并进行优化与生物活性评估
《Food Bioscience》：Sustainable extraction of waxberry (
Myrica rubra Sieb. et Zucc.) pomace phenolics using deep eutectic solvents with optimization and bioactivity evaluation
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摘要为实现蜡莓果渣的更可持续利用，本研究开发了一种超声辅助深度共晶溶剂法，用于高效提取总酚含量和总花青素含量。通过分析物理化学性质及提取效率，氯化胆碱-乳酸体系被确定为最佳提取系统。低场核磁共振和傅里叶变换红外光谱分析表明，该共晶溶剂的氢键结构限制了分子活动性，从而提升了其溶解能
摘要
为实现蜡莓果渣的更可持续利用，本研究开发了一种超声辅助深度共晶溶剂法，用于高效提取总酚含量和总花青素含量。通过分析物理化学性质及提取效率，氯化胆碱-乳酸体系被确定为最佳提取系统。低场核磁共振和傅里叶变换红外光谱分析表明，该共晶溶剂的氢键结构限制了分子活动性，从而提升了其溶解能力。通过单因素实验和响应面分析法优化后，确定了最佳提取条件：超声处理时间为58分钟，功率为360瓦特（16瓦特/升），固液比为1:35克/毫升，水体积分数为36%（体积比）。在此条件下，总酚含量和总花青素含量分别达到44.26毫克GAE/克干重和6.92毫克C3GE/克干重。此外，超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱分析还检测出了提取物中的11种主要生物活性成分。在抗氧化性能测试中，该共晶溶剂提取物的表现明显优于乙醇提取物，其对DPPH•的IC50值为0.025毫克/毫升，对ABTS•+的IC50值为0.038毫克/毫升，对•OH的IC50值为0.114毫克/毫升，而总抗氧化能力则达到了0.675毫克/毫升。这些结果表明，超声辅助氯化胆碱-乳酸提取法是一种既可持续又可灵活调整的提取策略，既能高效提取植物化学物质，又能保留蜡莓果渣的抗氧化功能。
引言
蜡莓（Myrica rubra Sieb. et Zucc.）原产于中国，目前在东南沿海地区广泛种植（Mo等人，2024年）。蜡莓常被加工成果汁，由此产生的果渣量相当可观（Zhang等人，2024年）。如果不对这些果渣进行妥善处理，将会造成环境负担和资源浪费。这些果渣约占果实新鲜重量的20%，其中富含多种生物活性化合物，尤其是花青素，这类化合物具有显著的降血糖和抗氧化作用（Chang等人，2022年）。此外，提取这类植物来源的酚类化合物在可持续的生物活性应用领域具有重要意义，它们还可作为环保型物质用于控制农作物病害（Ben El Caid等人，2026年）。然而，细胞壁中密集的纤维素-果胶结构会束缚这些化合物，阻碍其提取（Zhang等人，2024年）。因此，开发高效的细胞壁破壁技术对于可持续利用蜡莓果渣至关重要。
传统的提取方法，如使用极性有机溶剂（如甲醇或乙醇）或水进行提取，存在提取效率低、残留有毒物质以及热敏感生物活性物质易发生热降解等问题（Duan等人，2015年；Wen等人，2018年）。深度共晶溶剂作为一种有潜力的替代方案应运而生（Dai等人，2013年）。由于具有环境友好、成本低、可生物降解、无毒且易于制备等优点，深度共晶溶剂被视为可持续的绿色溶剂（Hansen等人，2021年）。不过，深度共晶溶剂本身的高粘度会严重限制物质的静态扩散和传质过程。将深度共晶溶剂与超声辅助提取技术结合，可以利用声波空化作用物理破坏细胞壁，从而在较低温度下加速溶剂渗透，提高提取效率，同时减少热量输入（Jovanovic等人，2022年；Xue等人，2020年；Zhang等人，2023年）。
尽管超声辅助深度共晶溶剂提取技术已被广泛用于提取植物生物活性物质，但针对蜡莓果渣这类特定基质的相关优化策略仍不完善。目前关于各类浆果副产品的研究多采用酸性深度共晶溶剂，以最大限度地提取酚类物质（Fu等人，2025年）。然而，这种强酸环境会对蜡莓中的花青素造成损害，因为这类花青素极为不稳定，且在强酸环境以及超声空化产生的局部热应力作用下都极易发生不可逆降解（Bao等人，2005年；Sun等人，2016年）。此外，以往针对水果果渣的深度共晶溶剂优化研究大多基于经验，未能深入揭示溶剂的微观流变特性和氢键结构如何影响提取动力学。另外，先前的研究通常只单独优化总酚含量或总花青素含量（Francesco等人，2025年；Fu等人，2025年）。因此，如何设计一种能够同时优化蜡莓果渣中总酚含量和总花青素含量的超声辅助深度共晶溶剂体系，同时阐明其背后的超分子机制，仍是一个亟待解决的难题。
本研究旨在开发一种高效的超声辅助深度共晶溶剂提取方法，用于提取蜡莓果渣中的总酚含量和总花青素含量。首先通过分析深度共晶溶剂的物理化学性质与其提取效果之间的关系，确定了最佳的溶剂体系。为了解释该溶剂具备优异溶解能力的机理，研究人员运用傅里叶变换红外光谱和低场核磁共振技术对深度共晶溶剂的结构进行了分析，并确认了氢键的形成。随后通过单因素实验和响应面分析法对提取工艺进行了优化。此外，还利用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱技术分析了优化后的提取物中的主要生物活性成分，并比较了通过超声辅助深度共晶溶剂提取法与传统乙醇提取法得到的蜡莓果渣提取物的抗氧化性能。希望这项研究能为更高效、更可持续地利用蜡莓果渣提供技术支持。
章节节选
材料与试剂
氯化胆碱和尼罗红购自上海美瑞尔生化科技有限公司（中国上海）。福林-西奥卡尔泰乌试剂、没食子酸、碳酸钠、乳酸、柠檬酸、盐酸、无水乙醇和焦亚硫酸钾则购自国药集团化学试剂有限公司（中国上海）。99%纯度的L-苹果酸购自江苏无锡恒康医疗科技有限公司（中国江苏无锡）。三水合醋酸钠则购自上海……
深度共晶溶剂对提取效率的影响及其与物理化学性质的关系
首先研究了四种酸性深度共晶溶剂与70%乙醇和水在提取性能方面的差异（图1；表3）。不同溶剂提取得到的提取物在颜色上存在显著差异（图1A），这表明总酚含量和总花青素含量的提取效率会受到溶剂类型的影响。氯化胆碱-钙和70%乙醇处理的提取物颜色最深，这可能意味着其酚类含量较高，但仅凭颜色无法准确判断。需要通过定量分析来验证这一结论。
图1B显示了各提取物中总酚含量和总花青素含量的定量结果。在各种深度共晶溶剂中……
结论
本研究提出了一种针对蜡莓果渣的超声辅助深度共晶溶剂提取策略。通过低场核磁共振和傅里叶变换红外光谱的机制分析发现，氯化胆碱-乳酸形成的超分子网络不仅能够克服传质限制，还能保护那些稳定性较差的生物活性物质。通过单因素实验结合响应面分析法，最终确定了最佳的提取条件：超声处理时间为58分钟，超声功率为360瓦特（16瓦特/升），固液比为1:35克/毫升，水体积……
CRediT作者贡献说明
余世杰：原文撰写、可视化处理、软件应用、方法设计。戴芳霞：项目指导、概念构思。吴金毅：数据统计分析、概念构思。蒋启星：可视化处理、资源协调。余大卫：文章审阅与编辑、实验研究。宁博春：资金筹集、概念构思。朱欢：项目管理工作、概念构思。
致谢
本研究得到了2025年余姚市农业与社会科学技术创新项目的资助（项目编号：2025JH03010028）。
余世杰|戴芳霞|吴金毅|宁博春|朱欢|蒋启星|余大卫
中国江苏省无锡市江南大学食品科学与技术学院食品科学资源国家重点实验室，邮编214122
