通过间歇式加压液体萃取实现牛油果核废弃物的绿色资源化利用：六种巴西品种的酚类成分分析、抗氧化活性及 pH 依赖性颜色稳定性

《Food Chemistry》：Green valorization of avocado pits waste via intermittent pressurized liquid extraction: Phenolic profiling, antioxidant activity, and pH-dependent color stability of six Brazilian cultivars

　　

摘要

本研究调查了间歇式加压液体提取（PLE）工艺作为从六个巴西牛油果（Persea americana）品种（布雷达、福图纳、盖达、哈斯、玛格丽达和昆塔尔）果核中回收生物活性化合物的绿色策略。温度是最有影响力的提取参数，最佳条件确定为 150?°C、4?min 静态时间，并使用 105% 的冲洗溶剂体积的加压乙醇。盖达品种的果核实现了最高的提取率（56.57%），而布雷达品种的果核表现出最高的总酚含量（27.64?mg GAE/g d.w）。不同品种提取物的抗氧化能力存在显著差异，其中布雷达果核提取物的活性最高（DPPH: 22.98, ABTS•⁺: 70.48, 和 FRAP: 19.08?mmol TE/g d.w）。UHPLC–MS 分析显示，酚类谱以香草酸、儿茶素和绿原酸为主。多变量分析表明，抗氧化能力与特定的酚类化合物（芹菜素、儿茶素和绿原酸）之间存在更强的相关性。此外，pH 依赖的颜色稳定性突出了提取物作为天然着色剂的潜在应用。

引言

牛油果（Persea americana Mill.）是一种原产于墨西哥和中美洲的热带水果，属于樟科，由于其高商业和营养价值，目前在全球范围内生产（Rodríguez-Martínez et al., 2022）。在巴西，最常报道的品种包括‘布雷达’、‘坎皮纳斯’、‘福图纳’、‘富尔特’、‘盖达’、‘哈斯’、‘奥罗维德’、‘玛格丽达’和‘昆塔尔’（García-Ramón, Cios, et al., 2025; Oliveira et al., 2013; Tremocoldi et al., 2018），该国是全球第七大生产国，为估计的年产 806 万吨贡献了 266,784 吨（Nyakang'I et al., 2023）。在工业加工过程中，牛油果果核通常被丢弃（Sanchez-Rosario et al., 2025），仅巴西每年就产生约 16,044 吨种子残留物。这种做法加剧了全球食物浪费，估计每年为 13 亿吨，其中近 2 亿吨来自拉丁美洲的水果和蔬菜（Junaid et al., 2023），以及甲烷排放，这是一种温室气体，其全球变暖潜能值是二氧化碳的 28 倍，并导致全球温度升高 8–10%（Mbow et al., 2019）。尽管被广泛丢弃，但已知牛油果果核富含生物活性酚类化合物，包括儿茶素（24.3–2000?mg/100?g d.w.）、槲皮素（2.2–1230?mg/100?g d.w.）、芹菜素（24.3–2000?mg/100?g d.w.）、咖啡酸（13.7–22.5?mg/100?g d.w.）和香草酸（约 286?mg/100?g d.w.）。这些化合物表现出抗氧化、抗高血压、抗糖尿病、降胆固醇、杀虫和杀菌活性（Alkaltham et al., 2021; Dibacto et al., 2021; Figueroa, Borrás-Linares, Lozano-Sánchez, Quirantes-Piné, & Segura-Carretero, 2018; Hurtado-Fernández et al., 2011; Kupnik et al., 2023; Melgar et al., 2018; Rodríguez-Carpena et al., 2011; Setyawan et al., 2021），突显了牛油果果核作为食品、保健食品和药品应用的有价值原材料的潜力，并加强了对有效增值策略的需求。

浸渍、搅拌和索氏提取等传统技术常用于活性化合物的提取；然而，这些方法需要较长的处理时间（2–72?h）和大量的溶剂体积（液固比为 10–200?mL/g），并依赖丙酮、正己烷和甲醇等有机溶剂，这些溶剂对人类有毒并对环境构成风险（da Silva et al., 2022; D'Ambrosio et al., 2021; Villalobos-Delgado et al., 2021）。其他替代方法，如水热处理（Castillo-Llamosas et al., 2021）、微波辅助提取（MAE）（Araujo et al., 2021）、真空水提取（Skenderidis et al., 2021）和超声波后接 MAE（Trujillo-Mayol et al., 2019），在工业可扩展性方面面临挑战。为了应对这些限制并符合可持续发展目标（SDGs），加压液体提取（PLE）作为一种绿色高效的替代方案应运而生：通过将高于溶剂沸点的高温与高压相结合，PLE 增强了传质、溶质溶解度和提取效率，同时大幅减少溶剂消耗（Figueroa, Borrás-Linares, Lozano-Sánchez, & Segura-Carretero, 2018; Herrero et al., 2015; Richter et al., 2018）。值得注意的是，PLE 的液固比为 5–20?mL/g，远低于索氏提取（20–200?mL/g）或浸渍（每步 10–30?mL/g），且仅需 15–30?min 的处理时间（Herrero et al., 2015; Nieto et al., 2025）。除了溶剂和时间效率外，PLE 还呈现出有利的工业规模化轨迹：中试规模研究表明，当使用恒定的溶剂进料比（S/F）从实验室（33–100?mL 细胞）放大到中试设备（2?100L）时，酚类产量保持一致（Rodrigues et al., 2024），并且在 50–500?L 容量下的经济评估证实了半连续操作中的竞争性制造成本（Oliveira et al., 2024）。然而，加压设备的高资本成本和精确过程控制的要求仍然是广泛采用的公认限制，特别是对于中小型加工企业（García-Ramón, Valdiviezo-Marcelo, et al., 2025; Nieto et al., 2025）。PLE 已成功应用于从广泛的植物和食品副产物基质中提取功能化合物，证明了其快速处理、简单的仪器设置以及符合绿色化学原则（Khanna et al., 2022; Oliveira et al., 2018）。

迄今为止，很少有研究应用 PLE 从牛油果果核中回收生物活性化合物。Grisales-Mejía et al. (2022) 评估了在动态条件下使用 PLE 时温度（40–160?°C）、种子 - 果皮比和水 - 乙醇组成的影响。然而，该研究没有调查温度、静态时间和溶剂体积等关键过程参数在间歇式 PLE 模式中的相互作用，也没有解决提取物在不同 pH 范围内的稳定性，这是其作为天然着色剂潜在应用的关键方面，或者巴西品种果核的增值，这些品种可能表现出不同的植物化学谱。此外，间歇式 PLE 专门应用于牛油果果核仍未被探索，尽管有证据表明这种提取模式可以提高效率、减少溶剂消耗并优化从农业工业残留物中回收生物活性化合物（García-Ramón, Valdiviezo-Marcelo, et al., 2025）。因此，需要对应用于巴西品种牛油果果核的间歇式 PLE 过程变量进行系统评估，以推进该农业工业残留物的增值。

本研究的目的是调查温度（T，50 至 150?°C）、静态时间（St，2 至 6?min）和冲洗体积（RV，63 至 147% 的细胞体积）对六个巴西牛油果品种（布雷达、福图纳、盖达、哈斯、玛格丽达和昆塔尔）果核的间歇式加压液体提取（PLE）的影响。提取性能基于提取率和总酚含量进行评估。此外，对于盖达果核品种，通过验证 140、150 和 160?°C 下的酚类化合物含量和提取率来确认温度的影响。在每个品种的温度、静态时间和冲洗体积的最佳条件下，使用超高效液相色谱（UHPLC）方法联用三重四极杆质谱（UHPLC-MS）测定抗氧化能力（ABTS•⁺、DPPH 和 FRAP）和酚类谱。此外，评估了六个品种果核提取物在不同 pH 范围内的稳定性。

章节片段

试剂与材料

提取过程中使用了乙醇（EtOH；纯度 >99.7%；êxodo Científica, Sumaré, Brazil）。总酚含量（TPC）使用福林 - 酚试剂（Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA）、碳酸钠（纯度 >99.7%；êxodo Científica, Sumaré, Brazil）和没食子酸（纯度 >99%；êxodo Científica, Sumaré, Brazil）测定。抗氧化活性通过 2,2-二苯基 -1-苦基肼（DPPH）评估，使用 DPPH 试剂（Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA），该

提取床表征

表 1 总结了牛油果果核品种（布雷达、福图纳、盖达、哈斯、玛格丽达和昆塔尔）的理化表征，显示出品种间显著的组成变异性。盖达品种表现出最高的蛋白质（6.03%）和粗纤维（7.49%）含量，而玛格丽达品种的果核总脂含量最高（4.01%）。哈斯品种显示出最高的无氮浸出物含量（89.57%）。与文献数据相比，

结论

六个巴西品种（布雷达、福图纳、盖达、哈斯、玛格丽达和昆塔尔）的农业工业残留物牛油果果核，通过间歇式加压液体提取（PLE）成功以乙醇作为溶剂增值为生物活性化合物来源。使用中心复合旋转设计（CCRD）进行工艺优化，确定温度是影响提取物产量和总酚含量（TPC）的主导因素，其中 150?°C 产生最大提取物

CRediT 作者贡献声明

Diego Fernando García-Ramón: 写作 - 回顾与编辑，写作 - 原创草稿，方法论，调查，形式分析，数据整理。 Jo?o Pedro Fernandes de Sant'Ana: 形式分析，数据整理。 La?titia Fougère: 写作 - 回顾与编辑，监督，形式分析，数据整理。 Emilie Destandau: 写作 - 回顾与编辑，验证，监督，概念化。 Caroline West: 写作 - 回顾与编辑，验证，监督，概念化。 Alessandra Lopes de

未引用参考文献

Del Castillo-Llamosas et al., 2021

Journal of Supercritical Fluids, 2024

竞争利益声明

作者声明，他们没有已知的竞争经济利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。

致谢

A.L. Oliveira 感谢国家科学技术发展委员会（CNPq, 资助编号 308012-2023-2）以及圣保罗州研究援助基金会和国家研究署（FAPESP-ANR SENSORIA - 2, 资助 2025/04972-4）。D.F. Garcia-Ramon 感谢巴西高等教育人员进修协调处（CAPES, 财务代码 001），巴西。

我们还感谢 SALSA 平台进行光谱和色谱分析（HPTLC 和 HPLC-MS）。作者

迭戈·费尔南多·加西亚 - 拉蒙 | 若昂·佩德罗·费尔南德斯·德·桑塔纳 | 莱蒂西亚·富热尔 | 艾米莉·德斯坦多 | 卡罗琳·韦斯特 | 亚历山德拉·洛佩斯·德·奥利维拉