New Trends on Separation and Extraction of Bioactive Compounds and Respective Applications

生物活性物质分离提取及应用新动向

生物活性化合物是植物和食物 (如水果、蔬菜、坚果或油) 中少量存在的一组成分，可诱导人体活动，促进身体健康。这些生物活性化合物可以从植物或其他生物质产品中提取。精油是由植物合成的一大类生物活性化合物，其生物活性根据来源和成分而变化，因此可被用于不同的应用中。由于其特性，生物活性化合物通常用于功能化和制造多种产品，例如药品、化妆品、农业或食品。目前，这些生物活性化合物的提取通常采用传统方法 (例如水蒸馏或使用有机溶剂)。其中，水蒸馏需要较长的时间和特定的温度，这会引发化学变化并对热敏性化合物产生负面影响。而索氏提取法会使用有毒溶剂，提取时间长，导致提取物热降解。因此，越来越多的研究人员使用非传统的方法来提取天然成分，例如超临界流体萃取、微波水扩散、重力、离子液体等，旨在提高选择性并保存感兴趣的物质。利用从生物质中获取的绿色提取方式对天然产物进行生物价值化，能够给健康和环境带来积极作用，当下已有众多相关应用正在被研究和报道。

在此背景下，本专题旨在收集使用绿色和可持续方法提取和精制生物活性化合物的研究和技术，以及这些化合物的新应用。欢迎相关领域内的学者积极投稿。

专题关键词

生物活性化合物、精油、生物废弃物、提取、利用二氧化碳的超临界流体萃取、高附加值产品。

了解专题更多信息：https://www.mdpi.com/topics/5O3G13KSIR

学术编辑团队

该专题现有两位学术编辑，都来自葡萄牙的波尔图大学。

Isabel Maria Duque Martins 博士

波尔图大学

研究领域：精油；生物活性化合物；提取；稳定化；微胶囊化；高附加值产品。

Madalena M. Dias 博士

波尔图大学

研究领域：化学反应器中的混合；微孔介孔结构反应器-NETmix技术；过程建模与仿真；网络建模；纳米和微粒材料；连续生产过程的开发；天然产物的价值化；提取、精炼和稳定过程。

精选文章

文章1

Moringa oleifera L. Screening: SFE-CO₂ Optimisation and Chemical Composition of Seed, Leaf, and Root Extracts as Potential Cosmetic Ingredients

辣木筛选：SFE-CO₂优化，以及将种子、叶子和根提取物作为潜在化妆品成分的化学成分

Júlia C. Kessler et al.

https://www.mdpi.com/2201300

辣木 (Moringa oleifera L.，简称Mo) 已成为设计化妆品配方的生物活性化合物的丰富替代来源。超临界二氧化碳流体萃取 (SFE-CO₂) 已成功应用于辣木籽、叶和根提取物的筛选。本文借助响应面法 (RSM)，对处于117—273 bar的压力范围以及41—60 °C的温度范围内的提取率进行了评估，此次评估采用了实验设计 (DOE)。研究表明，压力对结果有显著影响 (α = 0.05)，在高于195 bar的条件下获得了最高的提取效率。本文通过气相色谱-质谱仪 (GC-MS) 评估了提取物的成分，发现在恒温下，由于提取率较高，压力、总提取物溶解度和提取物质量之间的相关性增加。籽提取物的相对组成中油酸含量超过80％（8.04 mg_{compound∙gplantpart}−1）。叶提取物在获取亚麻酸 (>20％；3.10 mg∙g⁻¹)、二十九烷 (>22％；0.46 mg∙g⁻¹) 和α-生育酚 (>20％；0.21 mg∙g⁻¹) 方面表现良好。尽管辣木根与CO₂的亲和力很低，但它的甾醇分子相对组成较高。对于辣木籽和叶的SFE-CO₂提取物来说，在分别为45 °C、250 bar和55 °C、195 bar的操作条件下，最具前景的生物活性化合物油酸和α-生育酚的含量要更为丰富。

文章2

Supercritical CO₂ Extraction of Fatty Acids, Phytosterols, and Volatiles from Myrtle (Myrtus communis L.) Fruit

超临界CO₂萃取桃金娘 (Myrtus communis L.) 果实中的脂肪酸、植物甾醇和挥发物

Daniela Cvitković et al.

https://www.mdpi.com/2749304

背景：桃金娘 (Myrtus communis L.) 是一种地中海沿岸的芳香药用植物，富含精油成分、黄酮类化合物和酚酸。本研究强调了桃金娘生物活性化合物具有抗氧化和抗增殖特性的潜在健康益处。由于对桃金娘果实的脂质部分研究有限，本研究的目的是应用超临界CO₂萃取从桃金娘浆果中获取生物活性化合物，重点关注脂肪酸、甾醇和精油。

方法：使用响应面法和Box-Behnken实验设计，对以CO₂为溶剂的桃金娘果实超临界CO₂萃取进行优化。测试了以下条件：温度 (40、50和60 °C)、压力 (200、300和400 bar) 以及流速 (20、30和40 g min⁻¹) 对脂质提取物的产量，还有提取物中存在的脂肪酸、植物甾醇和挥发物的产量所产生的影响，而这些构成了其生物活性潜力。

结果：在所检测的提取物中，鉴定出36种脂肪酸、7种植物甾醇和13种挥发物。提取物的平均产量为5.20％，鉴定出的最丰富的脂肪酸是人体所必需的顺式亚麻酸 (76.83％)，总植物甾醇中几乎90％是β-谷甾醇 (12,465 mg kg⁻¹)，而乙酸桃金娘酯 (4297 mg kg⁻¹) 是最具代表性的挥发性化合物。本研究获得的最佳工艺条件允许配制具有特定成分的提取物。

文章3

Cochineal (Dactylopius coccus Costa) Pigment Extraction Assisted by Ultrasound and Microwave Techniques

超声波和微波技术辅助提取胭脂虫红 (Dactylopius coccus Costa) 色素

Rogelio Reyes-Pérez et al.

https://www.mdpi.com/3058322

胭脂红酸是一种天然色素，通常存在于多种昆虫类群中，包括墨西哥的特定昆虫如“grana cochinilla fina”(Dactylopius coccus Costa)。在商业上，它也被称为胭脂红，这是一种更浓缩的溶液，胭脂红酸含量至少为50％。迄今为止，这种染料已被用于制药、食品和化妆品行业。不幸的是，其主要限制之一与确定适当的提取和纯化方案有关。目前，人们对开发用于各种应用的环保高效的色素提取工艺越来越感兴趣。在这项研究中，作者比较了利用超声辅助提取和微波辅助提取与传统方法从胭脂虫中获取胭脂红酸的效果。为此，作者将影响提取过程的三个因素视为自变量：溶剂体积、温度和辐射时间；使用响应面方法进行优化，采用三因素三水平的Box-Behnken实验设计；通过紫外-可见光谱法定量胭脂红酸含量，并通过红外光谱对提取物进行评估以验证胭脂红酸分子的完整性。超声辅助提取的产率为49.2 ± 3.25，效率为31.3 mg/min，而微波辅助提取的产率为40.89 ± 2.96，效率为 27.3 mg/min。这两种方法都超过了传统方法获得的提取物产率 (31.9 ± 3.4％) 和效率 (10.6 mg/min)，表明超声辅助提取和微波辅助提取是获取胭脂红酸的可行替代方法，有可能扩大到工业规模。

相关期刊介绍

Analytica 期刊介绍：https://www.mdpi.com/journal/analytica

主编：Marcello Locatelli, University of G. d'Annunzio Chieti and Pescara, Italy

期刊发文范围包括但不限于色谱、样品预处理和提取、电分析、传感器、光谱学、热分析和化学计量学等。目前，期刊已被Scopus、CAPlus/SciFinder、ESCI等重要数据库收录。

Foods 期刊介绍：https://www.mdpi.com/journal/foods

主编：Arun K. Bhunia, Purdue University, USA

期刊主题涵盖食品研究相关各方面。目前已被Scopus、SCIE (Web of Science)、PubMed等数据库收录。

Molecules 期刊介绍：https://www.mdpi.com/journal/molecules

主编：Thomas J. Schmidt, University of Münster, Germany

期刊发表化学各学科领域的基础、应用以及交叉学科研究的原创性、首创性成果，主题涵盖有机化学、无机化学、药物化学、材料化学、分析化学、应用化学、天然产物化学、食品化学、物理化学、生物化学、计算与理论化学、光电化学、交叉化学、绿色化学等。目前已被SCIE (Web of Science)、Scopus、PubMed、MEDLINE、PMC、Reaxys、Embase、CaPlus/SciFinder等数据库收录。

Processes 期刊介绍：https://www.mdpi.com/journal/processes

主编：Giancarlo Cravotto, University of Turin, Italy

期刊专注于过程工程和系统工程领域，主题内容涵盖化学、生物、材料、环境、能源、食品、制药、制造、自动化控制等相关过程工程方向。目前已Scopus、SCIE、Ei Compendex等数据库收录。

Separations 期刊介绍：https://www.mdpi.com/journal/separations

主编：Frank L. Dorman, Dartmouth College, USA

期刊主要涵盖分离纯化科学和技术相关领域。目前已被SCIE、Scopus等重要数据库收录。

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