《Food Chemistry》：Environmentally friendly solvents: the strategic and frontier fields of natural product extraction
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•涵盖环保型溶剂的分类、固有性质及其分子相互作用机理。•详述环保型溶剂在提取中的应用及相容性原理。•聚焦环保型溶剂在提取中的核心技术挑战及其根源。•提出溶剂创新与工艺集成的未来方向。引言在全球推动可持续发展和循环经济的浪潮中，食品和健康产业正朝着"天然、清洁、安全"产品的方向
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涵盖环保型溶剂的分类、固有性质及其分子相互作用机理。
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详述环保型溶剂在提取中的应用及相容性原理。
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聚焦环保型溶剂在提取中的核心技术挑战及其根源。
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提出溶剂创新与工艺集成的未来方向。
引言
在全球推动可持续发展和循环经济的浪潮中，食品和健康产业正朝着"天然、清洁、安全"产品的方向发生重大转变（Kultys & Kurek, 2022）。尽管基于溶剂的提取技术仍被广泛用于从食品、农业和药用资源中回收生物活性化合物，但挥发性有机溶剂在毒性、易燃性、残留物、排放以及高能耗去除等方面引发了诸多担忧。这些缺陷促使人们寻找更绿色的提取介质，以提高工艺安全性并降低下游环境影响（图1）。
环保型溶剂，包括水基溶剂、生物基分子溶剂、离子液体、深共晶溶剂和超临界流体（Shang等, 2025），为酚类、黄酮类、多糖、生物碱、色素、脂质及其他有价值化合物的提取提供了多样化的选择。它们与超声、微波等强化方法的结合产生了显著的协同效应（Bonifacino等, 2026；Morais等, 2025）。其极性、氢键能力、离子特性、粘度和溶剂化能力均可调节，从而改善目标化合物的溶解和选择性回收。然而，这些优势高度依赖于溶剂组成和工艺条件。
为了推动该领域从"经验探索"迈向"理性设计"，本综述首次围绕环保型溶剂（EFSs）组织其讨论内容（图2）（Cira-Chávez等, 2025）。该综述旨在提供全面而深刻的分析，具体包括：（1）详述其分类、固有性质和基本的分子相互作用；（2）系统总结其在提取多酚、类胡萝卜素、多糖、生物碱和挥发性成分等关键生物活性化合物方面的具体应用和相容性原理；（3）批判性地评估其所面临的主要技术挑战——包括效率与环保之间的平衡、成本考量以及回收问题——并探究其根本原因；（4）基于上述分析，提出溶剂创新和工艺集成的未来方向。
为进一步阐明本综述的创新性和定位，我们将其与该领域两篇具有代表性的近期综述进行了比较，分别是发表在《Agricultural and Food Chemistry》（2025年）上以自然深共晶溶剂（NADES）为中心的综述（Martins等, 2025），以及发表在《Trends in Food Science & Technology》（2022年）上关于绿色和可持续提取技术的综述（More等, 2022）。如表1所示，以往的综述对绿色提取的特定方面做出了重要贡献，但要么主要关注一种溶剂家族，要么在更宏观的层面上强调提取技术，而未建立将溶剂类别、目标生物活性化合物、分子相互作用机理、定量比较、溶剂选择策略、食品法规考量和工业可扩展性联系起来的综合框架。相比之下，本综述提供了更具系统性和应用导向的综合分析，旨在支持从经验性溶剂筛选向理性溶剂设计和工艺集成的转变，以实现从食品和传统药用资源中可持续提取天然产物。
JAFC综述指的是2025年关于食品体系中自然深共晶溶剂（NADES）的综述，而TIFS综述指的是2022年题为《食品生物活性化合物提取和废物增值的绿色、环保和可持续技术》的综述。该比较旨在突出综述范围、分析深度和应用导向方面的差异，而非贬低以往贡献的价值。
章节摘要
环保型溶剂
EFSs，通常被称为绿色溶剂，是依据绿色化学核心原则开发的一类先进功能介质（Shahbaz等, 2025）。它们的主要特征包括低毒性、高生物降解性、环境影响最小化以及整个生命周期内的可持续性（More等, 2022）。与传统挥发性有机溶剂（VOCs）——后者往往造成环境污染并带来健康风险——相比，绿色溶剂……
水和改性水溶剂
与以高污染和高能耗为特征的传统提取技术相比，新兴的"水与改性水"技术提供了一种高效且绿色的解决方案。它能够在室温下实现快速提取，显著降低能耗和处理时间，同时确保整个生产过程安全环保，使用可生物降解的溶剂并消除对化石资源的依赖（图4）（Chemat等, 2019）。
关键技术挑战
尽管环保型溶剂在食品生物活性物质提取中已展现出巨大的潜力，但其更广泛的工业化应用仍受到若干持续性挑战的限制，包括提取效率与环境性能之间的权衡、高昂的规模化成本、溶剂回收不完全以及机理理解不足等问题（图17）。这些制约因素共同影响着工艺可持续性、经济可行性和工业转化能力。
未来发展趋势
绿色提取技术的未来格局可能将由四个相互关联的方向的进步所塑造：多功能溶剂的分子设计、混合提取技术的集成、全链条绿色工艺构建以及大规模工业实施（图19）。这些发展预计将共同提高食品生物活性化合物提取的效率、可持续性和经济可行性。
总结
从传统溶剂向EFSs的转变对于食品和健康行业的可持续和安全生产至关重要。本综述通过总结水基溶剂、超临界流体、可切换亲水溶剂、离子液体、深共晶溶剂和生物基溶剂的性质和机理，提供了溶剂选择和工艺设计的系统性框架。它建立了将溶剂性质与……联系起来的结构-功能-应用关系。
CRediT作者贡献声明
Li Ke（李凯）：撰写-原稿、可视化。Hao Wenrui（郝文瑞）：撰写-原稿、验证。Qin Jie（秦杰）：撰写-审阅与编辑。Li Mengyao（李梦瑶）：撰写-审阅与编辑。Shu Wei（舒伟）：撰写-审阅与编辑。Sun Wenlong（孙文龙）：方法论、概念化。
资金支持
作者声明，本研究、撰著和/或本文发表获得了资金支持。本工作由山东省泰山学者基金会（编号：tsqn202312184，中国）资助。
未引用参考文献
de Lima等, 2024
Liu等, 2025
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Ma等, 2025
Ma等, 2025
Martins等, 2025
Niu等, 2025
Niu等, 2025
de Oliveira和de Paula Menezes Barbosa, P., & Macêdo, G. A., 2022
Verma等, 2025
Wang等, 2024
Wang等, 2024
Zhang等, 2024
Zhang等, 2024
利益冲突声明
作者声明，不存在可能影响本文报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。
李凯|郝文瑞|秦杰|李梦瑶|舒伟|孙文龙
