综述：离子液体和低共熔溶剂在提取具有生物活性性质的植物化学物质中的应用：一篇综述

本综述系统评述了离子液体（ILs）、低共熔溶剂（DES）及天然低共熔溶剂（NaDES）作为新型绿色溶剂在植物生物活性成分提取中的应用。文章比较了其效率、适用性及环境影响，指出DES/NaDES研究趋势显著，并强调超声波辅助提取（UAE）和微波辅助提取（MAE）等联合技术的增效作用，为可持续提取方法开发提供重要参考。

Abstract

离子液体（ILs）、低共熔溶剂（DES）以及最近出现的天然低共熔溶剂（NaDES）等创新溶剂，已成为从植物中提取生物活性化合物的有前景的传统有机溶剂替代品。这些溶剂因其效率高、环境影响小以及具有提高目标化合物提取选择性的潜力而受到关注。尽管该领域取得了显著进展，但文献综述揭示，过去五年中缺乏关于这些溶剂在植物生物活性成分提取中应用的系统性评述。因此，本研究旨在从效率、适用性、可用性和环境影响方面比较ILs、DES和NaDES，为这一新兴领域的趋势和挑战提供全面概述。文章筛选采用PRISMA方法，共分析了77项研究。研究结果表明，关于DES和NaDES应用的研究数量不断增长，而在调查期间，将ILs用于此目的的研究相对较少。此外，还观察到联合提取方法的增长趋势，特别强调超声波辅助提取（UAE）和微波辅助提取（MAE），这些方法与上述溶剂联用时，在增强生物活性化合物提取方面显示出良好效果。本综述有助于更深入地理解DES和NaDES在植物生物活性成分提取中新兴的作用，并强调需要对ILs进行进一步研究，特别是在可持续和成本效益高的提取方法学背景下。

新兴溶剂：从ILs到DES和NaDES

传统上，从植物基质中提取生物活性化合物严重依赖挥发性有机溶剂，这些溶剂通常存在毒性、易燃性和环境持久性问题。离子液体（ILs）作为由有机阳离子和无机或有机阴离子组成的盐类，因其低挥发性、高热稳定性和可设计的溶解特性而成为潜在的绿色替代品。然而，其潜在的毒性和较高的成本在一定程度上限制了其在生物活性成分提取领域的广泛应用。

深共熔溶剂（DES）的出现提供了一个新的方向。DES通常由氢键供体（HBD）和氢键受体（HBA）以特定摩尔比混合形成，其熔点显著低于任一单独组分。它们具有与ILs相似的许多理想特性，如低挥发性、高溶解性和可生物降解性，并且通常原料更易得、成本更低、毒性更低。天然深共熔溶剂（NaDES）是DES的一个子类，其组分完全来源于天然产物（如胆碱、有机酸、糖、氨基酸），这使得它们在食品、药品和化妆品等对安全性要求高的领域中应用前景更为广阔。

提取效率与适用性比较

综述分析表明，DES和NaDES在提取多种植物化学物质（如多酚类、黄酮类、生物碱类）方面表现出色，其提取效率通常优于或相当于传统溶剂和ILs。这主要归因于DES/NaDES与目标化合物之间可能形成的氢键、π-π相互作用和范德华力等特定分子相互作用，从而提高了选择性。

相比之下，ILs在特定应用中显示出高效性，尤其是在溶解纤维素和难溶性化合物方面具有独特优势。但总体而言，在过去的五年里，关于ILs用于植物生物活性成分提取的研究报道数量远少于DES/NaDES。这种趋势可能反映了研究界对DES/NaDES更优的生物相容性、更低的成本和更简单的制备方法的青睐。

联合提取技术的增效作用

一个显著的进展是将ILs、DES或NaDES与物理场辅助提取技术相结合。其中，超声波辅助提取（UAE）和微波辅助提取（MAE）是最常研究的组合方式。

超声波辅助提取（UAE）利用超声波空化效应产生强烈的剪切力、微射流和局部高温高压，能有效破坏植物细胞壁，从而极大地促进了溶剂（如DES/NaDES）向细胞内的渗透和目标化合物向溶剂的释放，形成协同增效作用。

微波辅助提取（MAE）则利用微波能对极性分子（植物组织内的水分、目标成分或溶剂本身）进行选择性加热，使细胞内部迅速升温升压，导致细胞结构破裂，加速了目标成分的溶出。当使用对微波有良好响应能力的DES/NaDES时，MAE的效率尤为突出。

这些联合方法不仅显著缩短了提取时间，降低了操作温度，还在很多情况下提高了目标化合物的得率和保持了其生物活性。

环境影响与可持续性考量

绿色化学原则是评估这些新型溶剂的关键。DES和NaDES，特别是NaDES，由于其组分常源于天然、可生物降解且毒性低，通常被认为比许多ILs和传统有机溶剂更具环境友好性。然而，对ILs、DES和NaDES的全面生命周期评估（LCA）和毒理学研究仍需加强，以确凿地证实其可持续性优势。溶剂的可回收性和重复使用性也是实现其工业应用和降低整体环境足迹的重要方面。

挑战与未来展望

尽管DES和NaDES展现出巨大潜力，但仍面临一些挑战。例如，DES的粘度较高可能影响传质效率，需要优化操作条件（如温度、含水量）或结合辅助技术来克服。对DES/NaDES的理化性质（如极性、粘度、氢键能力）与特定目标化合物提取效率之间的构效关系仍需更系统的研究，以指导溶剂的设计与筛选。

对于ILs，未来研究应侧重于开发成本更低、生物相容性更好且可生物降解的新型离子液体，并深入探索其在可持续提取工艺中的应用潜力。标准化提取工艺的建立、放大实验的进行以及从提取物中高效分离溶剂和纯化目标化合物的方法开发，是所有这些新型溶剂走向实际应用必须解决的共性问题。

总之，ILs、DES和NaDES为代表的新型溶剂为植物生物活性成分的绿色、高效提取开辟了新的途径。特别是DES和NaDES，与UAE、MAE等辅助技术联用，正推动着该领域向更高效、更环保的方向发展。未来的研究需要多学科交叉合作，以克服现有挑战，充分释放这些创新溶剂在制药、功能食品和化妆品等生命科学与健康医学领域的应用潜力。