**摘要**
本综述综合并比较了从亚马逊物种中提取花青素、类胡萝卜素、甜菜碱和叶绿素的方法，重点关注了传统方法和绿色方法的提取效率、化合物稳定性、生物活性保持以及工业可行性。研究通过在Google Scholar、ScienceDirect、PubMed、SciELO、ACS Publications和Scopus等数据库中进行系统搜索，涵盖了2010年至2025年的相关文献。符合条件的研究包括原始文章、系统评价以及通过高效液相色谱（HPLC）或分光光度法确认分析鉴定的实验室测试，并提供了定量产率数据。共分析了36种亚马逊物种的提取情况：花青素（n=12种）、类胡萝卜素（n=9种）、甜菜碱（n=6种）和叶绿素（n=10种），此外还有18项涉及其他植物基质的比较研究。巴西莓（Euterpe oleracea）、巴卡巴果（Oenocarpus bacaba）和卡姆卡姆果（Myrciaria dubia）是主要的花青素来源，而布里蒂果（Mauritia flexuosa）和图库曼果（Astrocaryum vulgare）则是类胡萝卜素的主要来源。甜菜碱主要存在于皮塔亚果和法谢罗果中，而叶绿素则主要存在于树叶中。深度共晶溶剂（DES）、天然深度共晶溶剂（NADES）和超临界二氧化碳（CO2）结合超声波辅助提取（UAE）、微波辅助提取（MAE）和脉冲电场（PEF）等方法显示出比传统方法更优越的性能。含有氯化胆碱的深度共晶溶剂能够提取出41.3毫克/100克的类胡萝卜素，而乙醇仅能提取11.5毫克/100克，效率高出约3.5倍。PEF-乙醇组合可回收超过80%的总类胡萝卜素。与新兴技术结合使用的绿色溶剂代表了技术上可行且环境友好的提取途径，而天然存在的甜菜碱和叶绿素仍需进一步探索，这成为研究的重点。
**1 引言**
近几十年来，食品链经历了重大变革，主要受到促进健康、福祉和可持续性意识的推动（Cazón 2024）。当前的主要挑战之一是减少对食品工业中广泛使用的合成添加剂的依赖，这些添加剂用于赋予产品颜色、风味、质地和更长的保质期（Cano-Lamadrid和Artés-Hernández 2022）。同时，消费习惯也在发生变化，人们越来越倾向于选择天然、加工程度低的食品，并要求食品标签更加透明。这种趋势通常被称为“清洁标签”，反映了人们对来源可追溯、不含争议性物质且具有功能性附加值的成分的重视（Andrade等人2024）。在这种新范式中，化合物的营养成分、可追溯性和生物活性开始在购买决策中发挥重要作用（Eck和Byrd-Bredbenner 2020）。尽管亚马逊地区的植物资源具有生产用于食品工业的天然化合物的潜力，但该地区可持续提取技术的发展和应用仍处于起步阶段，这限制了这些添加剂在遵循自然和可持续性原则的食品系统中的应用。从可持续性的角度来看，绿色技术为致力于环保实践的公司带来了价值，从而增强了亚马逊地区的生物经济；然而，投资不足以及缺乏促进区域创业的公共政策仍然是该行业发展的主要障碍（Freitas等人2024）。特别是在食品着色方面，人工色素受到了广泛质疑，因为一些研究将其与胃肠道疾病、儿童多动症、过敏反应甚至致癌效应联系在一起（Oliveira等人2024）。尽管如此，视觉吸引力仍然是消费者接受度的主要标准之一，因为消费者往往将颜色强度与产品质量和新鲜度联系起来（Sharmila 2019）。鉴于此，迫切需要寻找安全、高效和可持续的食品着色替代品（Tzanova等人2024）。在这种情况下，植物来源的天然色素已成为有前景的技术选择。除了能够提供吸引人的颜色外，这些化合物还常常具有高附加值的生物活性，如抗氧化作用（Barros等人2017）、抗癌作用（Rodriguez-Concepcion等人2018）、抗菌效果（de Jesus等人2020）和化学保护作用（Loypimai和Moongngarm 2017）。同时，人们对使用人工色素相关风险的日益关注促进了更环保的提取方法的发展，即所谓的绿色技术，这些技术旨在优化天然溶剂的使用并减少环境影响，同时不牺牲工艺效率（Tzanova等人2024）。从这个角度来看，亚马逊地区的战略潜力尤为突出，该地区被公认为地球上最大的生物多样性宝库之一。这片广阔而丰富的植物区系孕育了众多植物物种，其中许多在植物化学成分和工业应用潜力方面仍鲜有研究（Chisté等人2021）。在这方面，巴西在探索具有技术和营养价值的生物活性物质方面处于领先地位。巴西莓（Euterpe oleracea）、巴卡巴果（Oenocarpus bacaba）、布里蒂果（Mauritia flexuosa）和卡姆卡姆果（Myrciaria dubia）已被证明是具有技术应用潜力的天然色素来源。在巴西莓和巴卡巴果中，花青素和其他酚类化合物含量较高，主要集中在果肉和果皮中（Domingues等人2012；Abadio Finco等人2012）。布里蒂果富含具有高维生素A活性的类胡萝卜素（Santos等人2015），而卡姆卡姆果则富含花青素和维生素C（Neves等人2015）。这种多样性表明，不同化合物在植物中的分布情况各不相同，因此需要采用不同的提取策略和生物质利用方法（Miranda等人2021；Villa-Hernández等人2017）。色素的化学性质直接决定了提取方法的选择。花青素和甜菜碱是水溶性化合物，可以使用乙醇、甲醇和酸化水等极性溶剂高效提取。相比之下，类胡萝卜素是亲脂性化合物，需要使用非极性溶剂或超临界流体提取（SFE）等策略（Mattioli等人2020；Morón-Ortiz等人2024）。叶绿素的提取通常使用丙酮或乙醇。尽管传统方法（浸出、固液萃取、索氏萃取）仍被广泛使用，但其效率往往受到高溶剂消耗、化合物热降解和选择性低的影响。在这种情况下，包括超声波辅助提取（UAE）、微波辅助提取（MAE）、酶辅助提取（EAE）、脉冲电场（PEF）和天然深度共晶溶剂（NADES/DES）在内的新兴技术在提取效率、生物活性保持和减少环境影响方面表现出更优的性能（Tzanova等人2024；Miranda等人2021）。本综述的必要性在于填补亚马逊地区生物活性物质与其在可持续食品系统中的技术应用之间的空白。尽管亚马逊地区拥有丰富的植物多样性，但从绿色技术的角度系统分析生物活性、稳定性和提取可行性方面的研究仍然不足。因此，本综述根据以下分析结构整理了现有证据：（i）亚马逊生物多样性中的主要色素类别（花青素、类胡萝卜素、甜菜碱和叶绿素）；（ii）相关的植物基质（果实、叶子、枝条、茎和花朵）；（iii）最合适的传统和绿色提取方法（DES/NADES和超临界CO2）；（iv）在食品工业中的潜在应用，包括传统溶剂与绿色溶剂之间的比较，以及新兴技术之间的比较，重点关注效率、可持续性和工业可行性。
**2 方法论**
本综合综述基于对公认的国内外数据库（包括Google Scholar、ScienceDirect、PubMed、SciELO、ACS Publications和Scopus）中科学文献的收集和分析。系统搜索的目的是收集有关亚马逊地区植物中天然色素主要提取方法的最新证据。本研究优先考虑了已知能产生天然染料的植物，并考虑了这些物质的生物活性潜力。这种方法有助于选择那些不仅能提供颜色，还能展现出相关生物特性的物种，从而扩展其在食品和功能性应用中的前景。为了检索文献，使用了诸如“色素提取方法”、“天然色素”、“亚马逊植物色素”、“亚马逊水果色素”、“亚马逊外来水果”、“类胡萝卜素”、“花青素”、“甜菜碱”、“叶绿素”和“绿色溶剂”等描述词和关键词组合。筛选标准包括原始文章、系统评价、实验研究和过去15年内发表的实验室测试。材料的选择基于科学相关性、时效性、方法学清晰度以及与研究主题的相关性。在初步筛选标题和摘要后，对符合条件的文章进行了全文阅读，以提取有关提取技术、所用溶剂的效率、研究物种的植物化学组成以及色素在食品工业中的适用性的数据（图1）。
**3 亚马逊植物中的色素来源**
对收集到的文献进行定量分析后发现，亚马逊植物物种中存在多种色素。整理的表格显示了11种花青素来源，主要分布在经济价值较高的水果中，这些水果也是这类色素的主要来源（Barbosa等人2019；Neves等人2015；Dos Santos等人2015；de Oliveira 2019；Menezes等人2015）。在类胡萝卜素方面，共发现了9种来源，尤其是油料水果和产类胡萝卜素的水果（Santos等人2015；Amorim等人2022；Chisté等人2021）。观察到塔佩雷巴果（Spondias mombin）（Costa和Mercadante 2018）和阿拉萨-博伊果（Eugenia stipitata）（Garzón等人2012）等物种含有较高浓度的类胡萝卜素，进一步证实了这类色素在该地区的重要性。甜菜碱虽然研究较少，但在6种物种中被记录到。尽管研究较少，但这些物种因其鲜艳的颜色和在特定条件下的稳定性而显示出进一步探索的潜力（Mello等人2015；Rodrigues等人2016；Rodrigues等人2019；Dantas等人2016）。叶绿素则在10种物种中被报道，主要来自乔木叶片（Lamarre等人2012；Marenco和de Freitas Sousa 2019；Mori等人2019）以及水果（Andrade Júnior等人2016；Barros等人2017）。总体而言，这些数据表明研究主要集中在花青素和类胡萝卜素上，而甜菜碱和叶绿素的研究相对较少，这揭示了未来研究的潜力和空白。
**3.1 花青素：特性、应用和天然来源**
花青素属于黄酮类化合物，还包括黄烷醇、黄酮酮、异黄酮和黄酮（Alseekh等人2020；Owona和Abia 2020）。花青素是一类重要的水溶性色素，其颜色从粉红色、红色、橙色到紫色不等，具体取决于周围介质的pH值（Tarone等人2020）。这些色素不仅为食品提供吸引人的颜色，还表现出显著的生物活性，如抗炎作用（Owona和Abia 2020）、抗氧化能力（Abadio Finco等人2012）、预防糖尿病的作用（Guo和Ling 2015）以及潜在的抗癌效果（Forbes-Hernandez等人2016），这突显了它们在健康和食品领域的应用价值（Miranda等人2021）。这些物质的一个显著特点是它们对pH值的高度敏感性。根据Mattioli等人（2020）的研究，在酸性环境（pH ≤ 3）中，花青素倾向于呈现红色，因为此时以黄酮阳离子形式为主。当pH值接近中性（6–7）时，会转化为无水醌结构，呈现紫色；而在弱碱性环境中，化合物可能呈现蓝色。然而，在强碱性条件下，分子会变得不稳定，导致其降解。尽管这种不稳定性有时被视为其作为天然色素使用的限制，但Liu等人（2018）指出这一特性也可以被战略性地利用。作者解释说，花青素随pH值变化而改变颜色的能力可以作为一种功能特性，特别是在酸度作为质量参数的食品中，如酱料、果汁和加工肉类。Passeri等人（2016）认为，花青素的存在可以作为视觉警报系统：当pH值因微生物降解、氧化或不希望的发酵而变化时，食品的颜色也会随之变化。这一特性已被用于智能包装、可降解指示膜和旨在提高消费者透明度和安全性的配方开发（Zhao等人2022）。关于这些色素的天然分布，研究表明它们是植物产生的次级代谢产物，在亚马逊地区的植物物种中普遍存在，例如Pedilanthus tithymaloides和Tarenaya spinosa中的花青素含量尤为显著。据报道，P. tithymaloides的浓度为1.46和0.66毫克/克，T. spinosa的浓度为0.66和0.74毫克/克，这表明分析的植物部位、发育阶段和环境因素等变量可能会直接影响样品的植物化学成分（Vieira等人，2022年）。在Pseudobombax marginatum（embiratanha）这一物种中，不仅在叶子中，而且在枝条、茎和花中也检测到了大量的花青素。这种色素分布的多样性展示了该物种作为天然色素来源的潜力。此外，由于它被用于传统医学，对其生物活性成分的兴趣变得更加重要，从而拓宽了其在不同领域的应用前景（表1）（Menezes等人，2015年）。
表1. 被确定为天然花青素来源的亚马逊植物。
| 常见名称 | 学名 | 使用部位 | 参考文献 |
|---------|--------|--------|---------|
| Marapuama | Ptychopetalum olacoides | 叶子 | (Oliveira等人，2019年) |
| Açaí | Euterpe oleracea | 果实 | (Barbosa等人，2019年) |
| Coramina | Pedilanthus tithymaloides | 叶子 | (Vieira等人，2022年) |
| Embiratanha | Pseudobombax marginatum | 茎 | (Menezes等人，2015年) |
| Camu-camu | Myrciaria dúbia | 果实 | (Neves等人，2015年) |
| Amazon grape | Pourouma cecropiifolia martius | 果实 | (Lopes-Lutz等人，2010年) |
| Bacaba | Oenocarpus bacaba | 果实 | (Dos Santos等人，2015年) |
| Clidemia hirta | Clidemia hirta | 果实 | (Assunção-Júnior，2022年) |
| Cocona | Solanum sessiliflorum Dunal | 果实 | (Lopes-Lutz等人，2010年) |
| Cocoa | Theobroma cacao L. | 叶子 | (de Araújo，2017年) |
需要强调的是，花青素包含一个多样化的群体，主要包括六种主要的结构类型：pelargonidin、cyanidin、delphinidin、peonidin、petunidin和malvidin（Rodriguez-Amaya，2019年）。这些化合物存在于紫色、红色或黑色的水果以及深色蔬菜中（Rodrigues等人，2024年）。在亚马逊地区，这些分子在açaí（Euterpe oleracea）、bacaba（Oenocarpus bacaba）和camu-camu（Myrciaria dubia）等水果中的显著存在尤为突出，除了它们的着色功能外，还表现出很高的抗氧化潜力（de Jesus等人，2020年；Neves等人，2015年）。总之，这些研究不仅证实了亚马逊地区的植物、水果和花朵中存在花青素，还强调了这些色素在功能和生物活性方面的日益重要性。由于亚马逊地区无与伦比的生物多样性，这里为探索本地水果提供了广阔的前景，其中许多水果的植物化学成分和成分的抗氧化潜力仍然未被充分研究（Cuéllar Álvarez等人，2025年）。Dos Santos等人（2015年）的研究就是一个例子，他们调查了某些棕榈树种类的果实，发现其中含有丰富的多酚和花青素，某些情况下其浓度甚至高于传统消费的水果。根据作者的说法，这些化合物与抗氧化活性密切相关，这增强了这些水果在食品应用和药品开发方面的功能潜力。
3.2 类胡萝卜素：特性、应用和天然来源
类胡萝卜素是一类广泛分布于植物界的天然色素，负责产生从黄色、橙色到红色的鲜艳颜色。它们常见于胡萝卜、南瓜、芒果、番茄、辣椒、木瓜和菠菜等食物中，属于萜类化合物，因其在植物代谢和人类健康中的重要性而受到关注（Zhao等人，2022年）。值得注意的是，它们的存在不仅与美学功能相关，还与植物和人类的基本生理过程密切相关（Viana等人，2022年）。这一类的主要代表包括α-胡萝卜素和β-胡萝卜素。这两种脂溶性色素在叶绿体中合成，在光合作用系统中发挥着重要作用，如保护植物免受过量太阳辐射引起的氧化应激，并直接参与光能的捕获（Sun等人，2020年，2022年）。与其他色素不同，类胡萝卜素直接参与光化学反应，为将光转化为能量的过程提供了更高的稳定性和效率。除了在高等植物中的存在外，一些真菌和细菌也会产生这些色素。正如Rapoport等人（2021年）所讨论的，这种微生物合成可以被视为对抗环境变化（如紫外线辐射或营养缺乏）的防御机制，这一特性扩展了这些化合物的生物技术应用可能性。从生理学角度来看，类胡萝卜素还作为生物活性物质的前体。一个典型的例子是脱落酸（ABA），这是一种与气孔关闭和种子休眠诱导等过程相关的植物激素（Auldridge和McCarty，2006年）。在人体内，β-胡萝卜素作为维生素A的前体，对眼睛健康至关重要，尤其是在光线较暗的条件下，同时有助于免疫系统的正常运作、皮肤健康以及预防白内障和老年性黄斑变性等疾病（Eggersdorfer，2018年）。此外，类胡萝卜素还具有强大的抗氧化作用（Miranda等人，2021年）。Han（2017年）指出，这些化合物能够中和活性氧，有助于降低慢性非传染性疾病（如癌症、心血管疾病和神经退行性疾病）的风险。因此，定期食用富含类胡萝卜素的水果和蔬菜与预防营养缺乏（尤其是维生素A缺乏症）有关，这种情况在世界许多地区仍然影响着脆弱人群（Bas，2024年）。因此，类胡萝卜素不仅仅是简单的装饰性色素。正如Martins Cunha Junior等人（2021年）所指出的，它们是多功能化合物，具有营养、治疗和工业价值。从这个角度来看，亚马逊地区作为这些生物活性物质的潜在生产者的地位尤为突出，特别是考虑到该地区水果中类胡萝卜素含量的多样性。尽管在叶结构中对这些化合物的研究仍存在空白，但表2中的数据表明，不同的亚马逊水果物种含有大量的类胡萝卜素，这进一步强调了进一步研究和利用本地资源的必要性（Miranda等人，2021年）。
表2. 被确定为天然类胡萝卜素来源的亚马逊植物。
| 常见名称 | 学名 | 使用部位 | 参考文献 |
|---------|--------|--------|---------|
| Coramina | Pedilanthus tithymaloides | 叶子 | (Vieira等人，2022年) |
| Peach palm | Bactris gasipaes | 果实 | (Chisté等人，2021年) |
| Pressed palm fiber | Elaeis guineensis | 纤维 | (Prado等人，2010年) |
| Tucumã | Astrocaryum vulgare | 果实 | (Amorim等人，2022年) |
| Mussambê | Tarenaya spinosa | 叶子 | (Vieira等人，2022年) |
| Buriti | Mauritia flexuosa | 果实 | (Santos等人，2015年) |
| Yellow mombin | Spondias mombin | 果实 | (Costa和Mercadante，2018年) |
| Araçá-boi | Eugenia stipitata | 果实 | (Garzón等人，2012年) |
| Inajá | Maximiliana maripa (Aubl.) | 果实 | (Anunciação等人，2019年) |
表3. 被确定为天然甜菜碱来源的亚马逊植物。
| 常见名称 | 学名 | 使用部位 | 参考文献 |
|---------|--------|--------|---------|
| Facheiro (ripe) | (Pilosocereus pachycladus RITTER) | 果实 | (Rodrigues等人，2019年) |
| Facheiro (unripe) | (Pilosocereus pachycladus RITTER) | 果实 | (Rodrigues等人，2019年) |
| Tacinga inamoena | (K. Schum.) [NP Taylor & Stuppy] | 果实 | (Dantas等人，2016年) |
| Dragon fruit | Hylocereus undatus | 果皮 | (Mello等人，2015年) |
| Dragon fruit | Hylocereus undatus | 果皮 | (Rodriguez等人，2016年) |
3.3 甜菜碱：特性、应用和天然来源
甜菜碱是属于石竹目（Caryophyllales）物种的特征性色素，存在于植物的根、花和果实中（Leal-Alcázar和Bautista-Palestina，2025年）。它们是由酪氨酸和甜菜胺酸代谢产生的含氮化合物，分为两大类：甜菜黄素（betaxanthins），颜色从黄色到橙色不等；以及甜菜蓝素（betacyanins），颜色从红色到紫色不等（Polturak和Aharoni，2018年）。Deepak和Ahipa（2020年）详细指出，甜菜黄素如indicaxanthin和vulgaxanthin的吸收峰在480纳米左右，而甜菜蓝素如betanin、isobetanin、neobetanin和prebetanin的吸收峰在540纳米左右。这一光谱特性增强了它们作为高强度天然染料的潜力。除了提供吸引人的颜色外，甜菜碱还具有多种生物活性。根据Gengatharan和Dykes（2016年）的研究，这些化合物表现出显著的抗氧化活性，以及潜在的抗菌、抗炎、抗肿瘤、降脂、抗糖尿病和化学预防作用。Sadowska-Bartosz和Bartosz（2021年）认为，甜菜碱分子结构中的羧基与其化学稳定性和生物效力有关，这有助于其在食品和药品中的应用。然而，关于亚马逊地区植物中甜菜碱的存在，现有研究仍存在空白。尽管如此，本研究的表3显示，该地区的几种水果中已经观察到了甜菜蓝素的显著存在。根据Carvalho等人（2017年）的研究，这一趋势表明利用亚马逊物种作为甜菜蓝素天然来源具有巨大潜力。除了抗氧化特性外，这些水果的鲜艳颜色也引起了食品和饮料行业的兴趣，特别是作为合成染料的天然和可持续替代品。在国际市场上，风味、外观和营养价值等属性赋予了这些来自亚马逊生物多样性的生物活性成分竞争优势。甜菜碱的稳定性与介质的pH值和环境条件密切相关。在pH值为4到5的环境中，这些色素呈现红紫色；而在更碱性的环境中，它们会呈现蓝色调并更容易降解。Mello等人（2015年）指出，甜菜碱在pH值3.2到7之间稳定性最佳，在极端pH值（如2.4和8）下会显著降解。这些色素可溶于水，但对光、热和金属离子敏感，这限制了它们在需要长期稳定性的配方中的应用。尽管如此，它们在微酸性或中性pH范围内的性能优于花青素（Mello等人，2015年）。Gengatharan和Dykes（2016年）测试了从红龙果（Hylocereus polyrhizus）中提取的甜菜蓝素在乳制品配方中的稳定性，并将其与从甜菜根（Beta vulgaris）中提取的传统染料进行了比较，结果表明龙果甜菜蓝素在冷藏储存期间的热稳定性更强。在4°C储存10周后，两种来源的颜色都发生了变化，但龙果甜菜蓝素的颜色和含量保持得更好。作者还观察到，含有龙果色素的样品具有中等的抗菌效果，表明其在保存方面具有额外优势。从感官角度来看，消费者更喜欢龙果提供的颜色（平均得分为3.89±1.89），相比E-162（6.10±1.71），这表明颜色的柔和度对产品自然感的感知有积极影响。这些发现与Vaillant等人（2020年）的研究结果一致，他们强调了龙果甜菜蓝素作为合成染料替代品的技术和功能优势，特别是在需要热处理的食品（如乳制品和即饮果汁）中。同时，关于亚马逊水果的溴化物学特性研究也支持了这一观点。Rodrigues等人（2019年）对facheiro（Pilosocereus spp.）的研究、Rodriguez等人（2016年对白龙果（Hylocereus undatus）的研究以及Dantas等人（2016年对tacinga inamoena的研究）表明，这些物种的果肉和果皮中含有大量的甜菜碱，显示出开发新功能性成分的潜力。合理利用亚马逊生物多样性，结合可持续的提取和加工方法，可以显著促进天然染料产业的发展。通过促进本地物种的使用，尊重传统知识和生态限制，可以开发出更具生态吸引力的创新产品，满足消费者需求（表3）。
3.4 叶绿素：特性、应用和天然来源
叶绿素存在于叶子、果实和某些细菌中，在光合生物中起着关键作用。这些绿色色素负责捕获阳光并通过光合作用将其转化为化学能量。根据Kräutler（2014年）的研究，叶绿素主要在可见光谱的蓝光和红光波段被吸收，而绿光被反射，因此大多数植物呈现绿色。在果实成熟或叶片衰老过程中，叶绿素逐渐降解，这一过程会产生特定的代谢产物并改变植物组织的外观（Gorfer等人，2022年）。从物理化学性质来看，叶绿素分为两大类：叶绿素a和叶绿素b，由于含有酯化的植醇链，它们是非极性的，在高等植物的叶绿体中占主导地位。第二组包括叶绿素C1、C2和C3，其特点是缺乏植醇，因此具有更高的极性，并且更易于被海洋生物（如藻类和浮游植物）吸收。这种差异直接影响了它们的溶解性、亚细胞定位以及光能吸收能力（Lefebvre等人，2020年）。在亚马逊地区进行的研究探讨了本地物种中叶绿素含量的变化，包括植物和果实（表4）。Andrade Júnior等人（2016年）和Leonardo等人（2013年）的研究试图了解施肥、养分可用性和光照强度等环境变量如何影响这些生物分子的产生和稳定性。正如Lamarre等人（2012年）所论述的，亚马逊地区物种叶片叶绿素含量的季节性变化（SPAD/估算值）对于理解这些动态至关重要，从而评估包括气候变化和人为干扰在内的生态因素对色素生物合成的影响。
表4. 被确定为叶绿素天然来源的亚马逊植物。
| 常见名称 | 学名 | 部分 | 参考文献 |
|---------|-------|------|---------|
| Araça-boi | Eugenia stipitata | 果实 | (Barros等人，2017年) |
| Inga | Inga laurina (SW) | 叶子 | (Lamarre等人，2012年) |
| Swartzia | Swartzia apetala Raddi | 叶子 | (Lamarre等人，2012年) |
| Bombacoideae | | 叶子 | (Lamarre等人，2012年) |
| Achachairu | Reedia laterifolia L. | 果实 | (Barros等人，2017年) |
| White biriba | Eschweilera | 叶子 | (Mori等人，2019年) |
| Oiticica | Licania | 叶子 | (Mori等人，2019年) |
| Munguba | Pseudobombax munguba | 叶子 | (Marenco等人，2019年) |
| Cubiu | Solanum sessiliflorum | 果实 | Andrade Júnior等人，2016年 |
| Bacaba | Oenocapus bacaba | 果实 | (Barros等人，2017年) |
在这方面，多位作者强调植物的适应性反应对于调节光合作用以及生物活性化合物的积累至关重要。这也为提取色素的应用开辟了可能性，尤其是在重视亚马逊生物多样性作为生物化学和生态资产的背景下（Mori等人，2019年；Marenco和de Freitas Sousa，2019年；Lamarre等人，2012年；Ávila-Lovera等人，2017年；Ávila-Lovera，2024年）。Mori等人（2019年）进一步证明，叶绿体含量可能不会因水分可用性的不同而显著变化。为此，作者在两个区域评估了12种亚马逊物种：一个是营养丰富的白水泛滥平原森林，另一个是营养贫瘠的黑水泛滥平原森林（igapó）。根据作者的研究，通过比较不同光照条件下叶片的叶绿素含量，发现这些叶片的叶绿素含量没有变化。这些结果与Andrade Júnior等人（2016年）的发现一致，他们观察到亚马逊果实Cubiu在成熟过程中叶绿素a和b的含量发生变化，其中叶绿素a的含量更高。这表明果实成熟阶段的条件会影响叶绿素的生物合成，对于从事色素提取研究的其他研究人员来说具有重要的意义。因此，在考虑为生物技术、工业或学术目的收集原材料时，了解生态和生理因素如何调节叶绿素的存在和浓度至关重要。这些变量不仅影响提取物的质量和稳定性，还有助于开发更可持续和高效的提取方法，同时尊重亚马逊物种的特定特征及其环境背景。
4. 提取方法
4.1 绿色溶剂和现代提取技术
在当前食品科学领域，寻找环境友好的替代品推动了绿色溶剂（也称为生态溶剂）的采用。这些溶剂以其低毒性、高生物降解性和可再生性而著称，因此在食品生产和公共卫生相关应用中不仅对环境的影响较小，而且更加安全（Ling，2022年）。这种方法符合对更可持续和清洁技术的日益增长的需求，标志着在生物活性化合物提取过程中选择和使用投入方式的范式转变。在色素提取领域，逐渐增加了采用绿色方法来从植物中获取天然化合物的趋势（Osamede Airouyuwa等人，2024年；Tzanova等人，2024年）。例如Morón-Ortiz等人（2024年）的研究表明，使用天然共晶混合物（如薄荷醇/樟脑（1:1）结合超声波技术，不仅提高了从橙皮中提取类胡萝卜素的产量，还提高了提取过程的稳定性。在同一研究中，作者使用生物基溶剂2-甲基四氢呋喃（2-MeTHF）从Tagetes erecta花朵中提取叶黄素，其效果比使用己烷高出12%，同时降低了环境影响，进一步证明了这些替代系统的适用性。
不同的研究对传统溶剂和生态替代品进行了系统的比较，以证明这些新方法的可行性和效率。例如，Viñas-Ospino等人（2023年）使用了一种由季铵盐和有机酸组成的深共晶溶剂（DES）从杏子中提取类胡萝卜素，该方法获得了41.3毫克/100克植物材料的产量，显著高于使用乙醇作为共溶剂时的11.5毫克/100克。这些发现表明，可持续实践不仅减少了环境影响，还能提高提取过程的效率。同样，Kaba等人（2024年）提出了一种基于加压液体提取（PLE）的方法，使用含有氯化胆碱（ChCl）和丙二醇或马来酸的DES从甜菜根中提取花青素，其效果优于使用水或乙醇的方法。Chevé-Kools等人（2025年）发现，天然深共晶溶剂（NADES）由天然代谢物组成，如糖（葡萄糖、果糖）、有机酸（柠檬酸、乳酸）、氨基酸（脯氨酸、甘氨酸）、醇类（甘油、山梨醇）和含氮碱（尿素、胆碱），所有这些都被归类为安全食品成分，它们具有两亲性，能够同时有效溶解极性和非极性化合物，因此在提取混合色素方面具有高度灵活性。Martins等人（2023年）使用基于葡萄糖/甘油/水的系统，在超声辅助提取中展示了更好的性能。这些研究结果表明，绿色溶剂，特别是DES，在提取天然色素方面具有显著的优势。
不同的研究建立了传统溶剂和生态替代品之间的系统比较，以证明这些新方法的可行性和效率。例如，Andrade Lima等人（2018年、2019年）使用胡萝卜皮作为模型，优化并验证了超临界CO2提取（SFE）技术，从蔬菜残渣中回收类胡萝卜素。Popescu等人（2022年）的研究证实了超临界CO2提取在不同类型基质中的有效性。分析表明，基质的物理化学组成是影响提取过程效率的关键因素。正如Wojdyło等人（2021年）所讨论的，这种技术会削弱细胞壁，破坏细胞质膜，从而促进溶剂进入植物基质。这种条件使得提取更加高效，目标化合物的产量也更高。在常用的溶剂中，水被认为是一个有前景的替代品，尤其是在提取极性和水溶性化合物方面（Liu等人，2019年）。然而，正如Saini和Keum（2018年）指出的，与非极性分子相比，水的效果有限，这证明了将其与其他有机溶剂（如乙醇）结合使用的必要性。这种组合有助于破坏细胞壁，并扩大提取化合物的范围。多项研究已经探讨了优化特定色素提取的策略（表6）。例如，Yao等人（2015年）评估了使用大孔聚合物吸附剂从越橘（Vaccinium myrtillus L.）中纯化花青素的效果，达到了96%的纯度。同样，Heras和Alvis（2013年）研究了使用浓度在50%到90%之间的酸化乙醇提取茄子（Solanum melongena L.）中的花青素，同时改变了提取时间和温度（4-12小时和30°C-60°C）。最佳结果是在30°C下使用50%的酸化乙醇提取4小时，获得了62毫克/100克的花青素。
表6. 用于提取天然色素的溶剂系统的特性：适用性、风险和局限性。
| 溶剂系统 | 适用于哪种类型的色素 | 主要局限性 | 适用于与食品接触 | 主要风险 | 参考文献 |
|---------|--------------|-------------|-------------|---------|
| 水 | 花青素；甜菜红素（辅助） | 非极性色素的产量低；可能促进酶促水解 | GRAS | 无相关毒理学风险 | 1Zin和Bánvölgyi（2023年）；2ANVISA/FDA |
| 酸化水（水-HCl）| 花青素；甜菜红素 | 需要中和/去除酸；极端pH值可能导致降解 | 经批准但有限制；必须去除残留的HCl | 1Oliveira等人（2020年）；2ANVISA/FDA |
| 水/乙醇 1:1（v/v）| 甜菜红素；花青素 | 产量取决于比例；需要去除残留的乙醇 | 经批准，前提是食品级 | 中等易燃性 | 1Gómez-López等人（2022年）；2ANVISA/FDA |
| 乙醇95% | 酚类化合物；花青素；类胡萝卜素 | 对高度非极性色素的效率降低 | 经批准，前提是食品级 | 易燃性；低系统毒性 | 1Khoo等人（2017年）；2ANVISA/FDA |
| 乙醇95%+HCl（1%）| 花青素 | 稳定性更高，但需要额外的纯化步骤 | 经批准，但有限制；必须控制残留的HCl | HCl的腐蚀性；乙醇的易燃性 | 1Khoo等人（2017年）；2ANVISA/FDA |
| 乙醇50% | 花青素；酚类化合物 | 对非极性化合物的效率较低；可能共提取极性干扰物 | 经批准，前提是食品级 | 低至中等易燃性 | 1Leichtweis等人（2019年）；2ANVISA/FDA |
| 乙醇20% | 花青素（在稀释介质中溶解度高） | 选择性较低；提取物可能受到微生物降解 | 经批准，前提是食品级 | 极低易燃性 | 1Yao等人（2015年）；2ANVISA/FDA |
| 甲醇95% | 酚类化合物；花青素；叶绿素 | 仅限于实验室分析；需要特殊处理；不适用于食品 | 在食品中禁止使用，仅用于分析 | 高系统毒性；高易燃性 | 1Khoo等人（2017年）；2ANVISA/FDA |
| 甲醇95%+HCl（1%）| 花青素（高效且选择性提取） | 仅限于定性/定量分析；不适用于食品工业 | 在食品中禁止使用，仅用于分析 | 高毒性；腐蚀性；高易燃性 | 1Khoo等人（2017年）；2ANVISA/FDA |
| 丙酮（100%） | 叶绿素（a和b）；非极性类胡萝卜素 | 可能将叶绿素转化为叶绿素苷；残留物影响食品安全 | 在食品中禁止使用，仅用于分析 | 高易燃性；黏膜刺激；轻微神经毒性 | 1Hu等人（2013年）；2ANVISA/FDA |
| 己烷 | 类胡萝卜素（β-胡萝卜素、番茄红素）；色素脂质 | 是石化溶剂；非绿色；有毒残留物需严格处理 | 在食品中禁止使用，仅用于分析 | 高易燃性；神经毒性（长期使用） | 1Prado等人（2010年）；1Amorim等人（2022年）；2ANVISA/FDA |
| DES/NADES（例如，ChCl:葡萄糖；薄荷醇/樟脑）| 花青素；甜菜红素；类胡萝卜素；叶绿素 | 高粘度导致过滤困难；合成过程需控制；长期安全性数据有限 | 经批准；NADES属于GRAS；DES成分不同而有所差异 | 1Kaba等人（2024年）；1Morón-Ortiz等人（2024年）；1Benvenutti等人（2022年）；2ANVISA/FDA |
| 超临界CO2（SFE）±乙醇共溶剂 | 类胡萝卜素（总量）；色素脂质 | 设备成本高；仅适用于非极性化合物；放大生产复杂 | 经批准；CO2不留下残留物；乙醇作为共溶剂被批准 | 高压风险（工业操作）；CO2在密闭空间中可能窒息 | 1Oliveira等人（2020年）；1Prado等人（2010年）；2ANVISA/FDA |
注：ANVISA是巴西国家卫生监管机构（Agência Nacional de Vigilância Sanitária）；ChCl是胆碱氯化物；DES是深共晶溶剂（Deep Eutectic Solvent）；GRAS是FDA认可的通用安全物质（Generally Recognized As Safe）；NADES是天然深共晶溶剂（Natural Deep Eutectic Solvent）；SFE是超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction）。与传统方法相比，Leichtweis等人（2019年）强调了超声辅助萃取在从Prunus spinosa L.中提取色素时的优越性。研究人员测试了不同浓度的乙醇和不同的操作条件，发现使用5分钟萃取时间、400瓦功率和47.98%乙醇的超声方法得到的花青素含量为18.17毫克/克。Gómez-López等人（2022年）也讨论了水-乙醇溶剂，他们使用1:1（v/v）的比例和25°C的温度成功提取了Opuntia stricta var. dillenii中的甜菜红素。加压液体萃取（PLE）在提取新甜菜红素和piscidic酸等生物活性成分方面的效果与传统方法相当。关于叶绿素的稳定性，Hu等人（2013年）指出，在色谱程序中使用80%丙酮等溶剂时，这些分子会转化为叶绿素苷，这是个反复出现的问题。为了减少这种转化，作者尝试了煮沸叶片5分钟、在-20°C下研磨以及使用N,N'-二甲基甲酰胺（DMF）提取的方法，在拟南芥中取得了良好的结果。此外，Oliveira等人（2020a）和Oliveira, Schottroff等人（2020b）研究了脉冲电场（PEF）与常规溶剂结合使用提取干酵母中的类胡萝卜素的效果，发现乙醇的表现最佳，能够在PEF处理后通过水缓冲液孵育24小时提取出超过80%的类胡萝卜素。除了高效外，该过程还具有清洁、选择性和环境可持续性的特点。Zin和Bánvölgyi（2023年）的研究强调了在甜菜根皮（Beta vulgaris L.）中仅使用水作为溶剂进行微波辅助萃取（MAE）的有效性，即使不添加共溶剂，也能获得大量的甜菜红素、甜菜蓝素和甜菜黄素。尽管纯甲醇在提取叶绿素方面非常高效，但其高毒性限制了其在食品中的使用，但在纺织等工业应用中仍可作为选择。Amr等人（2022年）分析了使用不同纯度的乙醇提取黑葡萄渣中的花青素，发现纯甲醇的效率显著高于乙醇。相比之下，纯乙醇与现代技术（如超声处理）结合使用时，成为提取色素的可行且安全的替代品。Ribeiro等人（2010年）的研究表明，使用乙醇作为唯一溶剂可以从Mauritia flexuosa L.的果肉中有效提取类胡萝卜素，产量高且组分明确。对于花青素，虽然绝对乙醇不是最常用的溶剂，但用HCl（1%）酸化或水-乙醇混合物（50%-70%）得到的结果更好（Khoo等人，2017年；Heras和Alvis，2013年）。Araújo等人（2023年）证明了85%酸化乙醇（85:15 EtOH:HCl）在提取红甘蓝花青素方面的有效性，同时保持了色素的质谱特征。这些发现与Silva等人（2023年）的研究结果一致，他们比较了不同方法并确认了乙醇与其他溶剂的等效性。除了在某些系统中的出色表现外，综述研究表明绿色溶剂相比传统溶剂具有显著优势（Osamede Airouyuwa等人，2024年；Tzanova等人，2024年）。虽然乙醇、甲醇、丙酮和己烷等溶剂被广泛使用，但它们存在毒性、易燃性和高能耗回收成本的问题。绿色溶剂如深共晶溶剂（DES）、天然离子液体和超临界流体则具有生物降解性、低毒性、低成本，并且在许多情况下提供更高的选择性和产量（Viñas-Ospino等人，2023年）。例如，Morón-Ortiz等人（2024年）报告称，使用DES提取类胡萝卜素的产量是乙醇的3.5倍，同时所需溶剂体积更少，处理时间也更短。这类比较表明，采用绿色方法不仅具有环境吸引力，还在定量和技术上优于传统方法。
5 结论
尽管关于花青素和类胡萝卜素的研究很多，但关于甜菜红素和叶绿素的研究仍处于初级阶段，仍有许多空白需要探索。此外，大多数研究集中在果实上，而叶子、茎和种子等植物结构尚未得到充分研究，这为未来的研究提供了广阔的空间。另一个观察到的问题是，尽管在可持续方法的应用方面取得了进展，但在亚马逊地区，使用绿色溶剂的研究仍较少，这限制了该地区标准化协议的建立。在这方面，新的研究可以推进对未充分研究物种的植物化学特性研究，并优化提取技术，优先选择能够保持色素生物活性的可持续方法。整合这些视角可以加强区域生物经济，为当地生产链增加价值，提供安全的合成染料替代品，满足对天然成分日益增长的需求。因此，这类研究不仅有助于科学上对生物多样性的认识，也为亚马逊地区的经济发展和技术创新创造了机会，巩固了其在生物产品开发中的战略地位。
作者贡献：
Zandleme Oliveira：概念化、假设提出、数据收集、初稿撰写。
Antônio Quaresma：调查、数据整理、撰写、审稿和编辑。
Kamila Vasconcelos：调查、数据整理、撰写、审稿和编辑。
Amanda Mumberger：翻译、撰写、审稿和编辑。
Leomara Silva：撰写、审稿和编辑。
Ricardo Oliveira：撰写、审稿和编辑。
Rosa Mourão：撰写、审稿和编辑。
Sandra Sarrazin：撰写、审稿和编辑。
致谢：
感谢帕拉西部联邦大学（Universidade Federal do Oeste do Pará）、Bionorte网络的生物多样性和生物技术研究生项目（PPG-BIONORTE）以及生物勘探和实验生物学实验室（LabBBEx）的支持。
资金支持：
本工作得到了高级人员培训协调委员会（Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nível Superior）的资助。
伦理声明：
本研究不涉及任何人类或动物实验。所有参与者均签署了书面知情同意书。
利益冲突声明：
作者声明没有利益冲突。
数据可用性声明：
本研究没有创建或分析新的数据。由于本文是基于先前发表的研究的综述，因此不涉及数据共享。
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