关于《Journal of Agricultural and Food Chemistry》2025年综述文章《Natural Deep Eutectic Solvents (NADES) in Food Systems: Emerging Applications, Extraction Efficiency, Safety Concerns, and Regulatory Challenges》的学术报告

本文是一篇由Flávia Aparecida Reitz Cardoso（通讯作者）领衔，联合Karina Pinheiro Martins、Nathália Letícia Hernandez Brito等十位作者共同撰写的综述性文章。所有作者均来自巴西巴拉那联邦技术大学（Federal University of Technology - Paraná, UTFPR）食品技术研究生项目及相关院系。该文于2025年12月18日在线发表于美国化学会旗下的知名期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（2025年第73卷，第32982-32994页）。文章的主题是全面、批判性地审视2020年至2025年间天然低共熔溶剂在食品系统中的研究进展、应用潜力、面临挑战及未来展望。

文章主要观点阐述：

第一，NADES的组成、性质及其在食品应用中的核心优势。 文章开篇即明确了NADES的定义：它是由两种或多种天然物质（如氨基酸、糖类、有机酸、多元醇等）按特定比例混合后，通过氢键供体与受体之间的强相互作用，形成熔点低于其单一组分、在室温下呈液态的体系。其核心优势在于：1) 绿色可持续：组分通常来源于生物质，可生物降解、低挥发性；2) 食品安全性：许多组分属于美国食品药品监督管理局（FDA）公认安全物质，可直接用于食品基质而无需完全去除；3) 性能可调：通过改变氢键供体/受体的类型和比例，可以精确调控其极性、粘度等物理化学性质，从而实现对不同极性生物活性化合物的选择性溶解和高效率取。文章通过表格（如表2和表3）详细列举了胆碱氯化物-甘油、胆碱氯化物-乳酸、甜菜碱-苹果酸等典型NADES体系的组成、极性、粘度及其在提取多酚、类胡萝卜素、生物碱等方面的应用实例。例如，胆碱-甘油（1:2）体系因其高亲水性，常用于从红洋葱皮等植物残渣中提取多酚；而薄荷醇-辛酸（1:1）等疏水性NADES则更适用于从胡萝卜残渣中提取β-胡萝卜素等脂溶性成分，其提取率可比传统溶剂正己烷高出34%。

第二，NADES在食品工业中的多元化应用场景。 文章系统梳理了NADES在食品领域的四大类应用，并提供了具体的研究案例和数据支持： 1. 作为高效的绿色提取溶剂：这是目前研究最集中的领域。NADES与超声波辅助提取、微波辅助提取、加压液体提取等绿色技术联用，能显著提高从植物原料、农业加工副产物和食品废弃物中提取生物活性化合物（如多酚、黄酮、花青素、类胡萝卜素、生物碱、皂苷）的效率和选择性。例如，胆碱-乳酸（1:2）NADES从葡萄籽中提取黄酮，其提取物的抗氧化活性在储存15天后仍能保持92%。胆碱-尿素（1:2）体系从咖啡壳中提取咖啡因的回收率高达94%。 2. 作为生物活性化合物的稳定剂和递送系统：NADES不仅能提取，还能通过其密集的氢键网络保护敏感化合物免受热、光和氧化降解。例如，甜菜碱-苹果酸（1:2）NADES在模拟消化过程中对儿茶素的保护率高达92%，远高于乙醇对照组的60%。胆碱-果糖（1:1）体系能将花青素的颜色稳定性在25°C下保持7天，保留率达88%，而乙醇对照组仅为63%。 3. 直接作为功能性成分融入食品基质：研究表明，基于NADES提取的植物提取物可直接掺入食品中，发挥抗氧化、抗菌和改善感官品质的作用。例如，将塔利西娅果皮提取物（使用胆碱-柠檬酸NADES制备）加入新鲜香肠中，可有效抑制脂质氧化和微生物生长，并在10天储存期内保持良好的感官可接受性。将Stachys byzantina提取物（使用胆碱-乙酸NADES制备）用于猪肉香肠，改善了颜色稳定性和抗氧化能力。 4. 在新型食品技术中的拓展应用：包括作为益生菌发酵的调节剂、可食用包装膜的增塑剂和活性成分载体等。例如，在混合培养发酵（如康普茶）中添加NADES可促进短链脂肪酸生成并减少过量乙醇。将NADES与果胶、壳聚糖等生物聚合物结合制备活性包装膜，能增强膜的机械强度、阻氧性并实现生物活性化合物的控释。

第三，当前NADES在食品应用中面临的主要挑战与瓶颈。 文章并未回避NADES走向产业化所必须克服的障碍，并对此进行了批判性分析，主要挑战可归纳为以下五个方面： 1. 技术与工程瓶颈：高粘度（100-10,000 mPa·s）是限制其大规模连续化处理和质量传递的主要因素。虽然可通过加热、加水（20-40%为宜）来降低粘度，但过度稀释会破坏其低共熔网络。下游分离与溶剂回收困难，由于NADES与目标物间强相互作用，传统分离方法（如蒸馏）不适用，需要开发膜分离、抗溶剂沉淀等新方法，增加了工艺复杂性和成本。目前缺乏从实验室到工业规模的放大研究、技术经济分析和全生命周期评估数据。 2. 毒理学与安全性数据缺失：尽管单个NADES组分多为GRAS物质，但混合后形成的复杂体系其毒理学特性可能发生变化。目前体外细胞毒性研究（如Caco-2和HepG2细胞）显示部分NADES在食品相关浓度下相对安全，但系统的体内慢性毒性、代谢途径、生物累积性以及对人肠道微生物的影响研究严重不足。这是获得监管批准的首要前提。 3. 监管框架空白：目前美国FDA和欧洲食品安全局等国际监管机构尚未针对NADES混合物本身建立明确的分类（是作为溶剂、添加剂还是载体）、使用限量和标签规范。其GRAS地位仅适用于单个组分，而非其组合物。这给产品上市带来了巨大的不确定性和合规风险。 4. 感官与消费者接受度研究匮乏：虽然初步研究表明NADES提取物在某些肉制品中感官接受度良好，但对于NADES残留本身（尤其含氨基酸、有机酸的体系）对食品风味、气味、质构的潜在影响缺乏系统评估。缺乏基于三角测试、描述性分析等标准化感官评价协议的数据，消费者对“天然深共晶溶剂”标签的认知和接受度也是未知数。 5. 研究深度与广度局限：当前研究过多集中于少数几种二元NADES（如胆碱-甘油、胆碱-乳酸），对更多元、更复杂的“智能”NADES（如响应pH、温度、酶刺激的体系）探索不足。多数研究停留在实验室规模，使用简化模型（干燥粉末），对NADES在真实复杂食品体系（如乳液、发酵食品、植物基产品）中的行为、与基质的相互作用、长期储存稳定性研究有限。此外，文献中成功案例报道居多，对提取效率低或失败的应用缺乏系统分析和报告，存在“发表偏倚”。

第四，未来研究与发展前景展望。 基于现有挑战，文章提出了清晰的未来研究方向： 1. 跨学科协同攻关：需要融合绿色化学、食品工程、毒理学、感官科学和消费者研究，进行一体化设计。 2. 加强基础与安全研究：开展系统的体内毒理学试验，阐明NADES的代谢归宿；建立NADES与食品组分相互作用的分子机制模型。 3. 推动技术创新：开发低粘度、高选择性、可刺激响应的新型NADES；优化与连续化工业设备兼容的提取、分离和回收工艺。 4. 填补感官与法规空白：进行全面的感官评价和货架期研究；与监管机构合作，推动建立基于科学数据的NADES专用安全评估指南和法规标准。 5. 拓展应用边界：探索NADES在食品生物精炼、清洁标签产品、3D食品打印、精准营养递送等新兴领域的应用潜力。

本文的学术价值与意义： 本综述的价值在于它不仅系统梳理和整合了2020-2025年间NADES在食品科学领域的最新研究进展和具体案例数据，更重要的是，它以一种批判性的视角，明确指出了该领域从实验室创新走向工业化应用所必须跨越的科学、技术和监管鸿沟。文章结构清晰，从NADES的基本原理、理化性质，到具体应用（按生物活性物质分类），再到面临的挑战和未来展望，逻辑严密，信息全面。文中提供的多个表格（如提取技术对比、典型NADES组成与应用、应用案例总结、挑战汇总表）和示意图（如水含量对粘度的影响、不同生物活性物质提取效率比较）有效地浓缩和呈现了关键信息。作者团队本身在NADES提取天然产物方面拥有丰富的研究经验，这为综述提供了扎实的实践基础和独特的洞察力。因此，这篇综述不仅是研究人员了解NADES在食品中应用现状的权威参考资料，更是为未来该领域的重点研究方向绘制了一幅详尽的路线图，对推动绿色、可持续食品加工技术的发展具有重要的指导意义。