综述：利用深共晶溶剂在天然生物活性物质的提取及其食品应用方面取得的最新进展

时间：2026年1月18日

来源：Food Research International

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深共熔溶剂（DES）作为绿色溶剂在提取天然活性物质中展现高效性，研究系统探讨了其结构、工艺参数及溶剂特性对提取效率的影响。DES在酚类、多糖、蛋白质、生物碱等活性成分提取中具有显著优势，通过氢键作用增强溶胀性并促进扩散。协同技术如超声、微波与DES结合可进一步提升效率，同时其在材料科学（如功能薄膜制备）、分析化学（污染物检测）及生物精炼等领域的应用持续扩展。当前挑战包括微观作用机制不明确、溶剂回收困难等，未来需加强机理研究及系统优化。

杨晓迪|赵蕾|李立峰|艾敏敏|王凯|胡卓燕|徐振林|刘徐伟

中国华南农业大学食品科学学院，广东省食品质量安全重点实验室，广州510642

摘要

深共晶溶剂（DES）作为一种绿色且可设计的溶剂，已广泛应用于天然活性物质的提取。近期研究系统探讨了影响提取效率的关键因素，包括DES的结构、工艺参数以及溶剂本身的性质。这些研究证实，DES是替代传统有机溶剂的理想选择，尤其适用于天然产物的提取。本文综述了DES在提取几类重要生物活性化合物（如酚类化合物、多糖、蛋白质和生物碱）中的应用。分析重点包括：DES的特性及其对提取过程的影响、协同提取技术以及其在工业领域的潜力。此外，还探讨了DES在提取活性成分方面的高效性。利用DES提取的化合物（例如花青素和蛋白质）由于氢键的作用而表现出更强的稳定性。多元醇/酸性DES体系为保护热敏性成分提供了可靠的方法。结合绿色提取技术，DES不仅提高了提取效率，还降低了能耗。此外，DES还被证明能够改善薄膜的机械性能和阻隔性能；基于DES的微提取技术可用于检测食品污染物，并在生物精炼领域得到广泛应用。然而，DES的研究仍面临诸多挑战，例如微观相互作用机制尚不明确、溶剂回收困难等问题。未来的研究应着重于机制探索、系统优化以及绿色应用的拓展。

引言

近年来，研究人员对源自天然来源的生物活性化合物表现出日益浓厚的兴趣。这一现象归因于多种因素，包括安全性、营养价值及潜在的药用效果（de Lima等人，2024；S. He等人，2024）。多种活性物质（如多糖、多酚、黄酮类化合物等）从天然植物中提取出来，被用作食品、药品和化妆品的原料或添加剂（Fattahi等人，2024；Wang & Liu，2025；L. Wei等人，2023）。这些物质还被用于疾病的预防和治疗。大量研究证实了它们具有独特的抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤等生物活性（Ali Redha，2021；Foroutani等人，2024；Li, Wang等人，2022）。

传统有机溶剂（如甲醇和石油醚）因其高效提取亲水性和疏水性分子的能力而被广泛用于天然活性化合物的提取（Yu, Cao等人，2021）。然而，由于这些溶剂的易燃性、毒性和不可生物降解性以及长期的环境危害，人们开始致力于开发符合绿色化学原则的环保替代品（Boateng，2023a；Suo等人，2022）。在新兴的绿色提取溶剂中，离子液体（ILs）和深共晶溶剂（DES）受到了特别关注。DES由Abbott等人于2000年代初提出（Abbott等人，2003），作为一种有前景的替代品，克服了离子液体存在的问题（如高成本、毒性和合成难度）。DES通过在特定温度下结合氢键供体（HBD）和受体（HBA）形成。与传统溶剂相比，DES解决了成本高昂、安全性不足和生物降解性有限等问题，实现了目标物质的高效提取，代表了绿色化学的重要进展（Ali Redha，2021；El Achkar等人，2021）。

近年来，由于DES独特的物理化学性质，其在天然产物中提取生物活性化合物方面取得了显著进展。研究人员运用计算化学和过程优化方法（如COSMO-RS、分子动力学模拟、密度泛函理论、响应面法以及人工神经网络与遗传算法结合的方法）系统推进了基于DES的提取技术。

由于DES的独特组成，其在提取过程中能与目标化合物的极性基团（如羟基和羧基）形成多个氢键相互作用。这种作用不仅破坏了植物细胞壁中纤维素、半纤维素和木质素的氢键网络，还显著提高了目标物质的溶解度和扩散速率（Karimi等人，2024；Koraqi等人，2024；Panić等人，2019）。在多酚提取研究中，Sahu等人（2025）总结了基于DES的多酚提取技术及其在食品工业中的应用；Aktaş和Kurek（2024）概述了提取技术的进展、优势及局限性，以及DES与新兴绿色技术（如超声波和微波）的协同效应。在多糖提取方面，Yahaya等人（2024）系统探讨了影响DES提取多糖的因素、提取参数的优化及分离机制；Md Yusoff和Shafie（2025）研究了DES提取对多糖物理化学性质和生物特性的影响。在蛋白质提取方面，Saleem等人（2025）回顾了基于DES的多种生物质来源的蛋白质提取方法，探讨了DES的组成、蛋白质来源及DES与蛋白质的相互作用；Liu和Luo等人（2025）评估了DES在蛋白质加工中的应用和机制。

虽然提取天然活性化合物是DES的主要应用领域，但其多功能性和环保特性使其扩展到了多个前沿领域（Brett等人，2024；Falcini & Gonzalo等人，2024；Khan等人，2025；Li, Chen等人，2022）。在材料科学领域，DES作为溶解、处理和改性生物聚合物的优良介质得到了应用，例如用于调整壳聚糖和几丁质的结构和性质，从而制备先进的功能材料（Alasalvar等人，2024；Liu等人，2025；Rolińska等人，2024）。一个值得注意的应用是借助DES制备静电纺丝纳米纤维，这些纤维可作为稳定和控制释放食品活性成分的有效封装平台，为营养保健品输送和活性包装提供了新方案（Li等人，2025；Zhao等人，2025）。在分析化学中，DES的可调疏水性和络合能力被用于分析物的选择性分离和预浓缩，例如从复杂食品和环境基质中分离重金属，同时提高了检测灵敏度和选择性，符合绿色分析化学的原则（Castro-Muñoz等人，2025；Mafakheri等人，2024）。这些多样化的应用表明，DES正从单纯的替代溶剂发展为多功能平台，推动可持续技术的创新。基于这些研究进展，本文总结了DES在提取生物活性化合物方面的最新进展，探讨了其作用机制和优化策略，旨在为天然产物的绿色提取和增值利用提供理论和实践指导。

小节摘录

熔点

DES的熔点低于其组成成分的熔点。这一特性源于HBA和HBD之间的强相互作用（主要是氢键），这些相互作用破坏了组成成分的原始晶体结构，从而导致熔点显著降低（Abbott等人，2003；Hansen等人，2021）。DES在室温下保持液态，流动性高且溶解能力强，能够溶解多种化合物（Gullón等人）

深共晶溶剂在天然活性物质提取中的应用

随着绿色化学理念的不断发展，研究人员越来越重视提取方法的环境友好性和可持续性（Feng等人，2024；Jiao等人，2025；Z. Li等人，2022；Z. Wang等人，2024；S. Zhang等人，2025）。作为一种新型绿色溶剂，DES在提取和分离生物活性物质方面受到了广泛关注，并逐渐取代了传统有机溶剂

深共晶溶剂所用的提取技术

日益增强的环保意识和绿色化学原则推动了可持续提取技术的发展。尽管传统方法（如加热回流、浸渍和索氏提取）仍被广泛应用，但新兴的绿色技术（如超声波、微波、酶法和超临界流体提取）现已实现高效、环保的植物生物活性化合物回收，对环境的影响极小（Dabetic等人，2022；Feng等人，2024）

深共晶溶剂的应用

DES在食品工业中得到广泛应用。除了用于生物活性化合物的提取外，DES还在危险物质的痕量检测、环保包装材料的开发以及生物质转化等领域展现出广泛的应用前景。由于其低毒性、可生物降解性和高提取选择性，DES在这些领域具有显著优势

结论与展望

本文深入探讨了DES在提取天然活性化合物方面的研究。DES具有独特的物理化学性质，如低熔点，赋予其优异的流动性和高溶解性。然而，DES对温度变化敏感，某些DES配方存在高粘度问题。DES的密度受多种因素影响，包括组成和结构、HBA/HBD摩尔比、水分含量等

作者贡献声明

杨晓迪：撰写初稿、数据可视化、方法设计、实验设计、数据管理。赵蕾：数据验证、数据分析。李立峰：资金筹集、数据分析。艾敏敏：资金筹集、数据分析。王凯：数据分析。胡卓燕：数据验证、项目管理、资金筹集。徐振林：数据分析。刘徐伟：撰写、审稿与编辑、数据验证、项目监督。