《Foods》：Extraction of Antioxidant Phenolic Extracts from the Two Main Liquid Effluents of the Olive Industry
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摘要专业翻译
橄榄产业正经历显著增长，但其副产物可能引发的环境与管理问题制约了该产业的发展。该产业产生的两种污染最严重的废水分别为：从橄榄果渣（alperujo）中获得的新型水相（即“alpechín”），这是橄榄油产业产生的最重要废弃物；以及餐桌橄榄产业产生
摘要专业翻译
橄榄产业正经历显著增长，但其副产物可能引发的环境与管理问题制约了该产业的发展。该产业产生的两种污染最严重的废水分别为：从橄榄果渣（alperujo）中获得的新型水相（即“alpechín”），这是橄榄油产业产生的最重要废弃物；以及餐桌橄榄产业产生的盐水（brine）。两者均具有高有机负荷和植物毒性，加之盐水的高电导率，使其再利用面临困难，并因其引发的环境问题构成了真正的技术挑战。本研究表明，采用热-揉捏（thermo-malaxation，45–65 °C，60–90 min）联合三相离心（>3500×g）处理，可从30%浓度的alperujo中去除最具活性的酚类化合物，包括羟基酪醇（hydroxytyrosol，HT）、3,4-二羟基苯乙二醇（3,4-dihydroxyphenylglycol，DHPG）和酪醇（tyrosol，Ty），从而获得部分脱毒的固相和富含高活性酚类的液相。此外，采用工业化色谱工艺（0.6 mm直径刚性强阳离子交换树脂）可从上述体系的液相部分以及餐桌橄榄产业盐水中去除50%至75%的酚类负荷。通过体外试验验证了所提取酚类物质具有高抗氧化活性。
论文解读
一、研究背景与意义
橄榄产业在全球范围内持续扩张，西班牙作为全球最大的橄榄油生产国和第二大餐桌橄榄生产国，其橄榄油产量占全球45%，餐桌橄榄产量占全球近19%。然而，该产业产生的副产物和废水带来了严峻的环境管理挑战。橄榄油产业采用两相提取系统产生半固态副产物alperujo，其含水率约65%，含有酸性pH、高盐度、高电导率以及大量有机物，包括脂肪、蛋白质、糖类、有机酸、纤维素、果胶、单宁、酚类及多种金属元素。随着西班牙政府逐步减少对干残渣生物质能源利用的补贴，这些副产物的处理正从资源转化重新演变为产业负担。
产业界正在引入新型热-揉捏联合三相离心系统，旨在从alperujo中提取残余油脂并分离液相以降低果渣含水量、减少能耗。这一技术趋势催生了一种新型液体废水——富含生物活性化合物和糖类的新alpechín液相，其管理复杂性对橄榄油产业构成重大挑战。与此同时，餐桌橄榄产业产生的发酵盐水含有700–1500 mg/L的高浓度酚类化合物，pH呈酸性，电导率达70–90 mS/cm，化学需氧量为6–21 g O?/L。尽管盐水仅占该产业废水总体积的20%，却贡献了液体废水中80–85%的污染负荷，主要归因于其高盐度。
目前地中海国家处理盐水的主要方式是蒸发塘，该方法需要大面积土地、产生恶臭、导致化合物渗滤进入地下水，并对周边野生动物造成危害。alperujo则通常储存于露天池塘后干燥处理。这些处置方式不仅造成环境污染，更忽视了其中具有高营养价值的生物活性化合物。橄榄及其副产物中主要的生物活性化合物包括酚类、糖类和三萜酸，具有抗炎、免疫调节、抗癌、抗增殖、抗衰老、抗氧化、抗病毒、抗微生物、抗菌及抗血小板聚集等多种生物活性。然而，这些酚类化合物的抗氧化活性在生物处理过程中可能对微生物产生毒性，必须在发酵或其他生物过程前予以去除。因此，该研究的核心目标是：针对橄榄产业两种污染最严重的液体副产物——餐桌橄榄产业盐水和橄榄油产业alperujo产生的新型液相，通过酚类提取实现脱毒，同时获得具有高附加值的抗氧化酚类提取物，为构建可持续的橄榄产业生物精炼体系奠定基础。
二、研究设计与关键技术方法
研究人员以西班牙塞维利亚油脂研究所中试工厂获得的一次性Manzanilla盐水（1200 L）和2024年6月从实验橄榄油厂获得的Picual橄榄来源工业alpechín（300 L）为原料。alpechín样品在4–6 °C储存至2024年10月处理。研究采用的主要技术方法包括：其一，工业色谱提取系统，依据专利WO 2013/007850A1，使用粒径0.6 mm的离子交换树脂柱，直径/高度比维持2–5，流速500 L/h，样品/树脂比5（v/v），工作压力0.5 bar，室温操作，以水为洗脱剂，洗脱体积为床体积的两倍；其二，高效液相色谱-紫外/二极管阵列检测器（HPLC-UV/DAD）用于个体酚类化合物定性与定量分析；其三，Folin–Ciocalteu比色法测定总酚含量（TPC）；其四，蒽酮法测定总糖（TS）、单糖（MS）和寡糖（OS）含量；其五，四种体外抗氧化活性测定方法，包括DPPH自由基清除活性、ABTS自由基清除活性、氧自由基吸收能力（ORAC）和还原力（FRAP）测定。此外还测定了pH和电导率，并采用多元方差分析（ANOVA）和Duncan多重比较检验进行统计分析。
三、研究结果
3.1 新alpechín的酚类提取
研究人员将alpechín通过色谱柱后观察到：pH略有下降，可能归因于柱材料的弱酸性；可溶性固形物显著减少37.2%，总酚含量减少64.3%。在工业层面可进行第二次甚至第三次过柱，每次过柱至少去除现有酚类的一半，两次过柱可使酚类含量减少高达75%。HT、DHPG和Ty的去除率分别为81.7%、63.4%和70%。值得注意的是，糖类水平保持不变，这一优势有利于后续生物过程的开展。色谱处理后三种主要酚类的损失显著，DHPG去除60%，HT去除81%，Ty去除68%。与文献报道相比，本研究中alpechín的总酚含量低于储存时间更长的样品（40 g/L），但DHPG浓度是文献值的五倍，HT和Ty浓度比储存时间多两个月的样品低两到三倍，总糖浓度低六倍。
3.2 盐水的酚类提取
餐桌橄榄产业发酵盐水的色谱提取结果显示：色谱柱处理使废水导电率降低16%，pH保持近恒定且微酸性。总酚含量在第一次过柱后降低38%，第二次过柱后再降低35%，累计去除率达60%。各个体酚类化合物均有所减少：DHPG第一次去除23%，第二次去除剩余部分的15%，总去除率35%；HT第一次去除50%，第二次去除剩余部分的75%，最终去除率88%；Ty第一次去除54%，第二次去除65%，总去除率84%。总可溶性糖在第一次过柱后降低10%，第二次后再降低22%，累计减少30%；单糖仅受轻微影响，而寡糖累计损失35%，可能归因于糖在柱基质中的滞留。本研究中盐水电导率（157.14 mS/cm）高于文献报道值（88 mS/cm和91–102 mS/cm），总酚含量在文献报道范围（5.2–15.7 g/L）内，HT浓度在文献范围（0.3–3.9 mg/L）内，Ty浓度低于文献值，总糖含量略高于文献值（9.28–9.86 g/L）。
3.3 酚类提取物的抗氧化活性
研究人员对从两种液体副产物中获得的酚类提取物进行了四种方法的抗氧化活性分析。两种提取物中均未检测到糖类。盐水提取物的总酚浓度约为橄榄油厂废水提取物的两倍，但HT水平几乎相同。在全部四种测定方法中，alperujo液相提取物的抗氧化活性均高于盐水提取物。这一发现表明，抗氧化活性可能与HT浓度更密切相关，而非总酚含量。文献已报道HT具有强抗氧化潜力，而DHPG的抗氧化能力甚至更强，且可能与HT协同增强整体抗氧化性能。与同类提取物相比，本研究获得的提取物对三种自由基的清除活性为同类提取物的两倍，还原力也为两倍。此外，天然HT提取物（物理方法获得）比合成HT表现出更高的抗氧化活性。
四、讨论总结与研究结论
讨论部分指出，橄榄油产业的明确趋势是产生一种令人担忧的新型液体废水——新alpechín，其与餐桌橄榄产业的盐水共同构成了提升橄榄产业可持续性的真正挑战。酚类提取是这些废水生物精炼的第一步，既能增加价值，又能降低其毒性以利于后续生物过程的应用。研究表明，采用基于物理色谱过程的工业提取系统可提取50%的酚类，若使用两次可提取高达75%。该系统同样适用于盐水，可去除相同数量的酚类。这些废水是获得抗氧化酚类提取物的理想来源，可用于食品、化妆品和营养保健品产业，改善新型功能性食品的配方，并替代合成抗氧化剂。此外，酚类含量已充分降低，使得好氧或厌氧发酵（用于能源生产）或堆肥（用于生产农业基质）等生物过程能够在未来以更高信心得到应用。研究证实，工业技术的应用不仅能实现副产物的脱毒，还能为价值链提供额外收益，推动橄榄产业向综合生物精炼模式转型。
