劉金銘，王 輝，張 歡，陳 倩，孔保華

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030）

隨著食品工業(yè)的發(fā)展，利用萃取技術(shù)從食品中提取生物活性物質(zhì)以及對(duì)食品中特殊成分的預(yù)處理已經(jīng)成為重要研究方法。萃取分離技術(shù)主要有傳統(tǒng)萃取技術(shù)和現(xiàn)代萃取技術(shù)兩種[1-2]。傳統(tǒng)的方法包括浸漬法、滲濾法、索氏提取法和溶劑提取法。這些方法的萃取周期長(zhǎng)、操作復(fù)雜、成本高并且回收困難。現(xiàn)代一些新的技術(shù)包括酶輔助萃取、超聲波輔助萃取、微波輔助萃取、亞臨界流體萃取、超臨界萃取和高壓輔助萃取。這些萃取方法一般具有萃取時(shí)間短、成本低和提取物純度高等優(yōu)點(diǎn)，其中超聲波輔助萃取效率高、重復(fù)性好且需要的溶劑量少，在食品工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。然而這些萃取方式都采用傳統(tǒng)有機(jī)萃取溶劑，存在著毒性問(wèn)題，會(huì)對(duì)環(huán)境以及食品造成影響。

隨著綠色提取概念的提出，使用高效率超聲波技術(shù)結(jié)合對(duì)環(huán)境友好的萃取溶劑來(lái)進(jìn)行萃取成為研究的熱點(diǎn)。離子液體是近年來(lái)應(yīng)用較多的一種高效萃取劑，它是指由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成的在室溫或近于室溫下呈液態(tài)的鹽類[3]，但其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用存在一定的安全問(wèn)題，并不是完全的綠色溶劑。低共熔溶劑（deep eutectic solvent，DES）是一種新型的提取溶劑，是傳統(tǒng)有機(jī)溶劑和離子液體的潛在替代品，其優(yōu)點(diǎn)在于具有無(wú)毒性、低揮發(fā)性、高熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)。DES可由兩種或三種化合物通過(guò)形成氫鍵締合形成，同時(shí)氫鍵作用會(huì)使體系的熔點(diǎn)降低，最終形成的DES熔點(diǎn)低于任意組分。DES的高表面張力、高密度和高極性等性質(zhì)使其具有良好的溶劑特性。將低共熔溶劑進(jìn)一步結(jié)合超聲輔助萃?。╱ltrasonic assisted extraction-deep eutectic solvent，UAE-DES）技術(shù)來(lái)進(jìn)行食品中活性成分的提取與食品中特定物質(zhì)的分析檢測(cè)預(yù)處理已經(jīng)成為一種新的趨勢(shì)。

本文詳細(xì)闡述了低共熔溶劑的分類、制備方法以及UAE-DES的影響因素，并綜述了UAE-DES萃取多糖、蛋白質(zhì)、酚類化合物等大分子活性物質(zhì)的及對(duì)食品中農(nóng)藥殘留與合成食用色素預(yù)富集的研究進(jìn)展，為未來(lái)食品活性物質(zhì)提取與分析檢測(cè)領(lǐng)域提供了理論基礎(chǔ)。

1 超聲輔助低共熔溶劑萃取技術(shù)概述

1.1 低共熔溶劑的概述

1.1.1 低共熔溶劑的概念 DES最初是由Abbott等[4]提出，2003年他們發(fā)現(xiàn)幾種季銨鹽（quaternary ammonium salts，QAS）與金屬氧化物以適當(dāng)?shù)哪柋然旌?，可以?100 ℃以下形成低熔點(diǎn)共熔體系，此體系最低熔點(diǎn)可以達(dá)到12 ℃且在室溫下呈液態(tài)。制備DES需要兩類化合物，即作為氫鍵受體（hydrogenbond acceptor，HBA）和氫鍵供體（hydrogen-bond donor，HBD）的化合物，兩種化合物通過(guò)氫鍵和范德華力促進(jìn)混合體系形成并使體系擁有良好的溶劑特性。體系的熔點(diǎn)遠(yuǎn)低于其中任一組分的熔點(diǎn)，這是由于陰離子基團(tuán)與氫鍵相互作用增加，導(dǎo)致與陽(yáng)離子基團(tuán)的相互作用減少，陰離子基團(tuán)和陽(yáng)離子基團(tuán)之間的弱相互作用導(dǎo)致溶劑熔點(diǎn)降低，因此反應(yīng)體系中HBD與HBA的摩爾比會(huì)決定氫鍵與陰離子的作用強(qiáng)度從而決定DES的熔點(diǎn)[5-6]。

1.1.2 低共熔溶劑的分類 在傳統(tǒng)DES中常用的

HBA是一些鹵化鹽和季銨鹽以及它們的衍生物[7]，HBD則是一些酰胺類化合物，如有機(jī)酸、醇和多元醇等[8]。DES的組成可以用一個(gè)通用公式簡(jiǎn)單的表示為Cat+X-zY[9]，其中Cat+是銨、鏻或锍的陽(yáng)離子，X-是一些鹵化物陰離子，z代表與陰離子相互作用的Y分子數(shù)。一般來(lái)說(shuō)DES大致分為四類。第一類是由QAS和金屬鹵化物形成。例如，氯鋁酸鹽與各種非水合金屬鹵化物，如氯化鐵（FeCl2）、氯化銀（AgCl）、氯化鋰（LiCl）、氯化鎘（CdCl2）、氯化銅（CuCl2）、氯化鋅（ZnCl2）、和氯化錫（SnCl4）等混合[10]。第二類由QAS和水合金屬鹵化物形成。水合金屬鹵化物價(jià)格低廉，不受空氣或濕氣的影響，適用于大規(guī)模加工。第三類是目前研究以及在萃取食品中活性化合物與有毒物質(zhì)應(yīng)用最廣泛的一類，由QAS和HBD形成，這種類型的DES具有溶解多種物質(zhì)的能力，其中包括氯化物、過(guò)渡金屬以及氧化物，并且混合形成的體系不與水反應(yīng)，可生物降解[11]。第四類則是由金屬鹵化物和HBD形成的。具體分類見表1[12]。

當(dāng)一些天然產(chǎn)物如活細(xì)胞中的初級(jí)代謝物（糖、糖醇、有機(jī)酸、氨基酸和胺）作為 DES 溶劑的來(lái)源時(shí)，稱之為天然低共熔溶劑（natural deep eutectic solvents，NADES），一般來(lái)說(shuō)，NADES 中的 HBA成分是具有生理活性的胺類化合物（氯化膽堿，乙酰膽堿，氯化銨）或氨基酸（丙氨酸、脯氨酸、甘氨酸、甜菜堿），而 HBD 中最常見的是有機(jī)酸（草酸、乳酸和蘋果酸等）或碳水化合物（葡萄糖、果糖和麥芽糖等）。NADES對(duì)天然產(chǎn)物具高溶解能力，特別是水溶性較差的化合物、稀有水溶性代謝物和大分子物質(zhì)（DNA、蛋白質(zhì)、纖維素和氨基酸），除此之外NADES還可以作為食品中酶促反應(yīng)和生物轉(zhuǎn)化過(guò)程中的介質(zhì)[13-14]。

表1 低共熔溶劑的分類[12]Table 1 Classification of deep eutectic solvents[12]

1.1.3 制備方法 DES的制備相對(duì)簡(jiǎn)單，不同的制備方法制得的DES略有差異，最常用的方法有四種：a直接加熱法：這種方法是應(yīng)用最廣泛的，將各組分在大約 100 ℃的溫度下加熱攪拌，直到形成澄清液體（約30～90 min）；b研磨法:如圖1所示，在室溫下將各組分（可以是固固、固液、或者液液）放在研缽里充分混合，用杵研磨促進(jìn)組分間反應(yīng)，直到HBD與HBA反應(yīng)形成氫鍵時(shí)，體系便形成清澈的液體[15]；c真空蒸發(fā)法:有些組分自身粘度大，很難通過(guò)直接加熱法獲得理想的DES，可以將各組分溶解在水中以降低其粘度，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸發(fā)使其相互反應(yīng)，將蒸發(fā)后冷卻得到的液體與硅膠一同放入干燥器，直到硅膠將體系內(nèi)水分完全吸收使液體達(dá)到恒重；d冷凍干燥法:將單個(gè)組分的水溶液在低溫下冷凍干燥，當(dāng)?shù)玫酵该鞯恼骋簳r(shí)停止凍干，將其進(jìn)行混合得到DES[16]。這個(gè)方法可以將類似于脂質(zhì)體的自組裝結(jié)構(gòu)納入到體系，但在這種情況下水分會(huì)與DES相互作用，最終吸附在DES結(jié)構(gòu)中成為其一部分，從而影響其部分性質(zhì)[17-18]。

圖1 研磨法制備低共熔溶劑[15]Fig.1 Prepared deep eutectic solvent by grinding method[15]

1.2 超聲輔助低共熔溶劑萃取技術(shù)原理

UAE-DES提高食品中目標(biāo)物質(zhì)的萃取率主要有兩個(gè)方面原因：首先，樣品與DES混合，超聲波會(huì)促進(jìn)樣品在溶劑中的分散與滲透，增大接觸面積，并且促使樣品中目標(biāo)物質(zhì)的釋放。用于萃取的超聲波頻率一般在20～1000 kHz，通過(guò)樣品時(shí)對(duì)其連續(xù)循環(huán)的施加壓縮（compression）的機(jī)械波與稀疏（rarefaction）的機(jī)械波。在對(duì)樣品施加壓縮波時(shí)，可促進(jìn)內(nèi)部分子相互碰撞，而在施加稀疏波時(shí)，會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓使這些分子分散。超聲波在DES中傳播時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓會(huì)使其內(nèi)部形成微小的空隙或氣泡（空化泡）。這些空化泡在超聲波作用下循環(huán)的進(jìn)行收縮和舒張，當(dāng)無(wú)法再吸收能量時(shí)就會(huì)在超聲波對(duì)其施加壓縮波的階段猛烈的破裂[19]，釋放出大量的熱量（熱效應(yīng)）并產(chǎn)生剪切力（機(jī)械效應(yīng)）以及微射流，這種現(xiàn)象叫做空化效應(yīng)。產(chǎn)生的熱效應(yīng)與機(jī)械效應(yīng)會(huì)使液體乳化、固體分散并減小顆粒尺寸，機(jī)械效應(yīng)與空化泡破裂產(chǎn)生的沖擊壓力一同加速目標(biāo)物在DES中的的溶解，具體過(guò)程見圖2；然后，由于DES極性范圍廣，會(huì)與目標(biāo)大分子物質(zhì)相互締合，形成分子間氫鍵，將其固定在溶劑內(nèi)部，增加溶劑中的目標(biāo)物質(zhì)含量，從而提高萃取率。

圖2 超聲輔助低共熔溶劑萃取原理示意圖Fig.2 Schematic of ultrasonic assisted extraction-deep eutectic solvent

2 影響UAE-DES萃取過(guò)程的因素

2.1 超聲波參數(shù)對(duì)萃取過(guò)程的影響

2.1.1 超聲波溫度 超聲波溫度是影響萃取效率的關(guān)鍵因素，應(yīng)控制在適當(dāng)溫度。因?yàn)樵谳腿∵^(guò)程中，溫度升高會(huì)使空化效應(yīng)增強(qiáng)，提升DES的擴(kuò)散速率，使DES內(nèi)部氫鍵相互作用減弱，粘度降低，促進(jìn)DES與樣品之間的混溶，提高了萃取率，但當(dāng)溫度接近DES的沸點(diǎn)時(shí)，會(huì)使其表面張力的降低，并引起蒸汽壓的升高，導(dǎo)致更多的DES蒸汽進(jìn)入起泡腔內(nèi)，產(chǎn)生大量的空化氣泡，使空化破壞強(qiáng)度減弱，降低超聲效果[20-21]，除此之外溫度過(guò)高還會(huì)降低DES與目標(biāo)物質(zhì)之間的物理和化學(xué)吸附作用，進(jìn)而使目標(biāo)物在DES氫鍵網(wǎng)絡(luò)中脫離并發(fā)生浸出，降低萃取率[22]。

2.1.2 超聲波振幅 由于DES具有高表面張力和高粘度的物理性質(zhì)，其分子內(nèi)聚力大于傳統(tǒng)有機(jī)溶劑，因此在萃取過(guò)程中要提高振幅，以增加壓縮波和稀疏波循環(huán)次數(shù)，使空化效應(yīng)產(chǎn)生足夠強(qiáng)的負(fù)壓克服DES內(nèi)聚力，促進(jìn)物料中目標(biāo)活性物質(zhì)與DES的相互作用，提高萃取率[23-24]。Hernández-Corroto等[25]發(fā)現(xiàn)在相同條件下超聲波振幅為60%，相較于45%與30%的振幅更能促進(jìn)DES與石榴皮中活性化合物的相互作用，進(jìn)而取得較高的萃取量。但過(guò)高的振幅會(huì)對(duì)超聲波探頭磨損，引發(fā)液體翻攪并減少空化效應(yīng)的產(chǎn)生，因此在UAE-DES過(guò)程中要適當(dāng)提高超聲波振幅。

2.1.3 超聲時(shí)間與功率 超聲時(shí)間一般從兩個(gè)方面影響UAE-DES的萃取效率，首先超聲波作用會(huì)促使DES形成微小的液滴，加速DES與樣品間的作用，但當(dāng)?shù)竭_(dá)一定時(shí)間時(shí)，DES所形成的微小液滴數(shù)量達(dá)到最大值，同時(shí)UAE-DES的萃取效率達(dá)到最高，此時(shí)的超聲時(shí)間為最佳[26]。其次，一些樣品如黃酮類化合物，在長(zhǎng)時(shí)間的提取下內(nèi)部化學(xué)結(jié)構(gòu)與會(huì)發(fā)生改變，DES與樣品的相互作用變得不穩(wěn)定，萃取效率降低[27]，所以在UAE-DES過(guò)程中，超聲時(shí)間要在一定范圍內(nèi)優(yōu)化。此外，適當(dāng)提高超聲功率有助于樣品在DES相中的分布，促進(jìn)兩者之間的傳質(zhì)并形成分子間氫鍵，提高萃取率[28]。

2.2 DES性質(zhì)對(duì)萃取過(guò)程的影響

2.2.1 粘度 DES相比于其他的有機(jī)溶劑粘度較高，這歸因于化合物內(nèi)部氫鍵網(wǎng)絡(luò)的存在，這種網(wǎng)絡(luò)限制了DES內(nèi)自由基團(tuán)的流動(dòng)性，導(dǎo)致它與其他溶液的混合性較差，這樣會(huì)使萃取率降低。但DES的粘度具有可調(diào)性，通常在食品工業(yè)萃取過(guò)程中，會(huì)加入適量的水來(lái)降低DES的粘度，有研究表明在一定溫度條件下加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的水可以使DES體系粘度下降80%[29]。而當(dāng)溫度升高時(shí)，DES分子獲得足夠的動(dòng)能來(lái)克服分子間的鏈段運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致范德華力和氫鍵相互作用減弱，從而具有良好的流動(dòng)能力，并且DES的粘度則隨著溫度的升高而降低[30]。除此之外DES的粘度還可由HBD的類型、鹽的類型和它們的摩爾比來(lái)調(diào)節(jié)[31]。例如，銨鹽所形成的DES比鏻鹽形成的DES粘度更低，并且在銨基基團(tuán)內(nèi)，DES的粘度隨著分子量的增加而增加。所以可以通過(guò)改變這些可控因素來(lái)獲得有利于萃取的DES粘度。

2.2.2 表面張力 與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑與離子液體相比，DES因其內(nèi)部HBD的構(gòu)成和強(qiáng)氫鍵結(jié)構(gòu)而具有更高的表面張力，而高的表面張力有利于界面之間的傳質(zhì)，因此會(huì)提高萃取效率[32]。Abbot等[33]和Mjalli等[34]報(bào)道了DES的表面張力隨著溫度的升高而降低，因?yàn)樵诟邷叵?，分子間的動(dòng)能增大，內(nèi)聚力減小，使得DES中的組分相互作用減弱，氫鍵也會(huì)發(fā)生破裂。Zhu等[35]發(fā)現(xiàn)萃取效率會(huì)隨著HBA中烷基鏈長(zhǎng)度的減少而增加，表明HBA的鏈長(zhǎng)也是影響DES表面張力的重要因素。此外，Zhang等[36]發(fā)現(xiàn)DES組分間的摩爾比改變也會(huì)破壞體系中原有的氫鍵網(wǎng)絡(luò)而影響其表面張力。

2.2.3 密度 DES的密度是決定溶劑在其它液體中擴(kuò)散和混溶的一個(gè)重要性質(zhì)。大多數(shù)DES的密度大于水，因此在萃取過(guò)程中便于相與相之間的分離。有研究報(bào)道了在相同溫度及相同摩爾比的條件下三種DES的密度大?。篋ES（氯乙烯:對(duì)氯苯酚）＞DES（氯乙烯:苯酚）＞DES（氯乙烯:對(duì)甲酚），在實(shí)驗(yàn)中對(duì)氯苯酚與陰離子之間的氫鍵強(qiáng)度最強(qiáng)，其次是苯酚和對(duì)甲酚。表明了其密度與HBD的結(jié)構(gòu)有著重要關(guān)系，HBD和陰離子之間作用越強(qiáng)，越會(huì)降低內(nèi)部分子的遷移率，增加DES的密度[37]。此外，不同DES密度與溫度會(huì)呈相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系變化，且DES密度隨組成中的鹽摩爾比的增加而增加[38]。所以在萃取過(guò)程中，要綜合考慮HBD結(jié)構(gòu)、溫度和HBA與HBD的摩爾比對(duì)DES密度造成的影響。

2.2.4 pH pH是DES溶劑性質(zhì)的重要參數(shù)，當(dāng)DES所處環(huán)境的pH發(fā)生改變時(shí)，會(huì)使內(nèi)部HBD 或 HBA發(fā)生浸出，從而改變 DES組成的摩爾比，對(duì)萃取過(guò)程的效率產(chǎn)生不利影響[35]。因此，在選擇合適的萃取溶劑時(shí)，適當(dāng)調(diào)整pH使HBD與HBA以最佳溶解度溶解，會(huì)更有利于萃取。

3 超聲輔助低共熔溶劑在萃取食品中活性成分中的應(yīng)用

3.1 酚類化合物

酚類化合物是廣泛存在于植物、水果以及其副產(chǎn)物中的極性生物活性物質(zhì)，由一個(gè)或多個(gè)芳香環(huán)與羥基結(jié)合組成，它們具有多種有益功能包括抗氧化、抗菌、抗癌、消炎和保護(hù)神經(jīng)等。但大多數(shù)酚類化合物對(duì)酸堿度較為敏感，在水溶液或傳統(tǒng)有機(jī)溶劑中不穩(wěn)定易降解，萃取率低且得到的酚類化合物抗氧化能力損失明顯[39]。DES相較于傳統(tǒng)有機(jī)溶劑極性范圍廣，可以與酚類化合物分子相互作用并形成分子間氫鍵，增加其在DES中的溶解度。這種相互作用可以將酚類化合物固定在溶劑內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，降低了分子運(yùn)動(dòng)速率，從而避免了其在DES與空氣界面處與氧氣的接觸而引起的氧化降解，保持穩(wěn)定性與抗氧化能力[40]。Barbieri等[41]將氯化膽堿分別與甘油、草酸、乳酸和1,2-丙二醇以相應(yīng)的摩爾比制成DES并加入10%水降低粘度，利用UAE-DES從迷迭香中萃取出迷迭香酸、蘆丁、柚皮苷等7種酚類化合物。結(jié)果表明氯化膽堿與1,2-丙二醇組成的DES萃取得到的總酚含量最高為（62.21±3.85） mg/g，而使用傳統(tǒng)乙醇溶劑萃取得到的總酚含量?jī)H為（49.14 ±3.47） mg/g，此外，使用酸基DES的萃取率也較傳統(tǒng)乙醇溶劑提高15%以上，這得益于其內(nèi)部的有機(jī)酸組成增大了體系的極性強(qiáng)度，使其與待萃取的酚類化合物極性強(qiáng)度更加吻合，根據(jù)相似相容原理提高了萃取效率[42]。甘油組DES雖未有較高的萃取率，但萃取得到的酚類化合物抗氧化能力保持良好，是使用傳統(tǒng)乙醇溶劑的兩倍以上。Saha等[43]將氯化膽堿與草酸以1:1的摩爾比制成DES從一種亞熱帶果實(shí)Bael中成功萃取山奈酚等8種酚類化合物并進(jìn)行了工藝優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明DES水分含量為25%、超聲處理溫度為80 ℃為該實(shí)驗(yàn)最佳萃取工藝，與常規(guī)溶劑萃取法相比，萃取率提高了60%。同樣，Hsieh等[27]利用醇基DES從生姜中提取出極具熱敏性的姜酚，取得較高的萃取率，但值得注意的是溫度會(huì)顯著影響姜粉的抗氧化能力，對(duì)此Hsieh等用響應(yīng)面法確定了UAE-DES最佳提取溫度34.1 ℃，時(shí)間是30 min。

3.2 黃酮類化合物

黃酮類化合物是常以自由態(tài)或結(jié)合態(tài)的形式廣泛存在于植物果蔬中的一種酚類化合物衍生物，具有許多重要的生理活性，如抗氧化、抗癌、抗炎、抗菌、抗病毒、抗過(guò)敏、抗糖尿病并發(fā)癥等[44]。許多黃酮化合物的水溶性較差，需要利用有機(jī)溶劑甲醇、乙醇等對(duì)其進(jìn)行萃取。UAE-DES與傳統(tǒng)溶劑萃取法相比不僅可以提高黃酮類化合物的萃取率，而且綠色環(huán)保，是一種有效的替代手段。Mansur等[45]利用UAE-DES從蕎麥芽中萃取了葒草素、異葒草素、等黃酮類化合物，并將提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)表明與乙酰胺、尿素等組成的幾組DES相比，含體積分?jǐn)?shù)20%水的CCTG（氯化膽堿:三甘醇為1:4）為最佳萃取溶劑。這可能是因?yàn)楸緫?yīng)包裹住氯離子的三甘醇中缺少HBD分支，導(dǎo)致氯離子與黃酮類化合物作用增強(qiáng)。經(jīng)優(yōu)化后最佳提取條件為超聲40 min，溫度56 ℃，與常規(guī)有機(jī)溶劑提取相比萃取率增加了3.4～5.9 mg/g。Bajkacz等[28]將氯化膽堿與檸檬酸以摩爾比為1:1制得DES，在60 ℃，超聲功率為616 W的條件下從大豆產(chǎn)品樣品中萃取異黃酮，萃取率高達(dá)64.7%～99.2%，表明了該方法是一種很有前途的富集生物活性成分的方式，可以用來(lái)提純復(fù)雜樣品中的目標(biāo)化合物。Ali等[46]用此方法提高了枸杞中的類黃酮的萃取率，為從果蔬中綠色有效地提取生物活性化合物奠定了基礎(chǔ)。值得注意的是氯化膽堿與對(duì)甲苯磺酸以1:2的摩爾比組成的DES為最佳提取溶劑，因?yàn)閷?duì)甲苯磺酸是強(qiáng)有機(jī)酸，能改變DES的極性與親水性，使其與黃酮類化合物之間形成更牢固的氫鍵。同樣，孔方等[47]將氯化膽堿分別與乙二醇、丙三醇、三氟乙酸、對(duì)甲酚和三乙醇胺以摩爾比為1:2的比例制成DES從蘋果葉中萃取總黃酮，實(shí)驗(yàn)得出氯化膽堿與三氟乙酸是最佳DES，在超聲溫度為72 ℃、超聲時(shí)間27 min的最優(yōu)工藝下總黃酮的平均萃取率達(dá)到了7.06%。

3.3 多糖

多糖是廣泛存在于動(dòng)、植物及果蔬中的天然高分子多聚物，具有抗氧化性、抗高膽固醇血癥、抗病毒、抗腫瘤、抗糖尿病、抗炎等藥用特性。最常用的多糖提取方法為水提醇沉法，將樣品置于恒溫?zé)崴袛?shù)個(gè)小時(shí)，然后在過(guò)濾后得到的液體中加入乙醇進(jìn)行沉淀，最后蒸發(fā)掉乙醇與水得到粗多糖。這種方法耗時(shí)長(zhǎng)，萃取率低，應(yīng)用于生產(chǎn)中效率得不到較大提高[48]。在超聲波輔助的條件下，物料基質(zhì)更容易破碎從而高效、短時(shí)地釋放出多糖物質(zhì)，并且DES內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可以與目標(biāo)多糖之間形成氫鍵并產(chǎn)生靜電相互作用，從而顯著提高多糖的萃取率。但需要注意的是需避免為了降低DES粘度、增加其極性而加入過(guò)多的水，這會(huì)導(dǎo)致DES和多糖之間的相互作用減弱并形成簡(jiǎn)單水合物。此外萃取溫度與時(shí)間也應(yīng)該加以控制，防止多糖長(zhǎng)時(shí)間高溫萃取而發(fā)生降解。Zhang等[22]利用氯化膽堿和1，4-丁二醇組成DES，在溶劑含水量為32.89%，溫度為94 ℃，超聲輔助提取時(shí)間為44.74 min的最佳條件下從山藥中提取出了山藥多糖，平均提取率達(dá)到了15.98%±0.15%，相較熱水提取和水基超聲輔助提取有效成分的萃取率分別增加了10.51%與31.91%，研究表明了UAE-DES在萃取食品中功能性多糖方面有著巨大潛力。

3.4 蛋白質(zhì)

食品中的各類蛋白質(zhì)具有豐富的功能性質(zhì)，越來(lái)越多的研究致力于蛋白質(zhì)的純化、分離和提取。傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)純化方法包括鹽析、硫酸銨沉淀、離子交換等，存在成本高、產(chǎn)率低等缺點(diǎn)，并且蛋白質(zhì)在有機(jī)溶劑中很容易變性。UAE-DES不僅可以有效地從物料基質(zhì)中萃取蛋白質(zhì)，而且DES對(duì)目標(biāo)蛋白在溶劑中的溶解程度具有選擇性。Li等[49]發(fā)現(xiàn)不同甜菜堿基DES對(duì)蛋白質(zhì)的提取能力不同。例如，甜菜堿與尿素組成的DES對(duì)牛血清白蛋白的提取率最高（約90%）、甜菜堿與甲基尿素組成的DES對(duì)胰蛋白萃取率最高(約90%)、DES甜菜堿與乙二醇組成的DES對(duì)卵清蛋白萃取率最高（約60%）。表明了使用DES對(duì)蛋白質(zhì)溶解性是由它們之間氫鍵結(jié)合、疏水相互作用和鹽析效應(yīng)共同決定[1]。Hernández-Corroto等[25]利用高強(qiáng)度聚焦超聲輔助DES在石榴皮中萃取出了有效蛋白質(zhì)成分，試驗(yàn)中氯化膽堿:乙酸:水的摩爾比為1:1:10的DES萃取效果最好，在60%的超聲振幅下萃取11 min，萃取率達(dá)到（20 ± 1）mg/g（蛋白質(zhì)質(zhì)量/石榴皮質(zhì)量），是使用傳統(tǒng)溶劑加壓液相萃取法（9.1 mg/g）的兩倍以上。此外，將DES萃取得到的蛋白質(zhì)與加壓液相萃取法得到的相比，生物活性肽的含量高，有較強(qiáng)的降低膽固醇、抗氧化、抗高血壓的能力，表明了UAE-DES對(duì)蛋白質(zhì)分離和提取方面擁有廣闊的前景。

4 超聲輔助低共熔溶劑萃取法在食品分析預(yù)處理方面的應(yīng)用

4.1 農(nóng)藥殘留的預(yù)富集

蔬菜、水果以及果汁中，常常會(huì)有農(nóng)藥殘留，攝入后會(huì)在人體內(nèi)長(zhǎng)期停留，當(dāng)積累到一定劑量時(shí)會(huì)降低人體免疫力并引發(fā)多種疾病[50]。它們會(huì)以相當(dāng)?shù)偷臐舛却嬖谟趶?fù)雜的食品基質(zhì)中，因此在正式分析檢測(cè)前需要對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行預(yù)富集和純化、消除基質(zhì)干擾[51]。傳統(tǒng)的預(yù)處理方法包括索式提取、微波輔助提取、基體固相分散等，但存在耗時(shí)、繁瑣和溶劑消耗量大等缺點(diǎn)。UAE-DES以其短時(shí)、高效且環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為了新的替代方式，其預(yù)富集情況與部分方法的對(duì)比見表2。Heidari等[52]利用氯化膽堿與苯酚以1：2的摩爾比制成DES，并結(jié)合液-液微萃取法在pH為5.92、超聲時(shí)間12.31 min的最佳萃取條件下對(duì)紅葡萄汁和酸櫻桃汁中殘留的機(jī)磷農(nóng)藥與毒死蜱進(jìn)行富集。結(jié)果表明，對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥與毒死蜱的檢測(cè)限分別為0.070 與0.096 ng/mL，線性范圍為1～500 ng/mL，平均回收率在87.3%～116.7%，與傳統(tǒng)方法相比，某些方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。同樣，Ji等[53]利用三辛基甲基氯化銨與辛醇制備了疏水性DES，并在超聲輔助的條件下從五種飲料中萃取出磺胺類藥物，最低檢測(cè)限為0.02～0.05 μg/mL，線性范圍在0.1～50 μg/mL，回收率高達(dá)88.09%～97.84%，表明了此方法在富集食品基質(zhì)中的藥物殘留中有很大潛力。此外，Zhao等[54]利用UAE-DES結(jié)合功能化磁性多壁碳納米管固相萃取法從蘋果、梨、胡蘿卜和黃瓜中富集了氟蟲腈、甲霜靈、多效唑、腈菌唑、萘普生、噻蟲啉和戊菌唑七種殘留的農(nóng)藥，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)脯氨酸與丙二醇以摩爾比為1:3的比例組成的DES與幾種農(nóng)藥間形成氫鍵的能力最強(qiáng)，萃取率最高。工藝優(yōu)化后的藥物檢測(cè)限為0.02～0.05 μg/mL，定量限在0.05～0.10 μg/mL，平均回收率為76.09%～97.96%，表明了此法可適用于不同果蔬中農(nóng)藥殘留的富集，是一種有前途的綠色預(yù)處理技術(shù)

表2 超聲輔助低共熔溶劑法預(yù)處理食品中農(nóng)藥殘留與部分方法的對(duì)比Table 2 Comparison between UAE-DES and partial method for pretreatment of pesticide residues in food

4.2 合成食用色素預(yù)富集

在食品制作工藝中常常要加入一些食用色素來(lái)改善食品的感官特性，食用色素分為天然食用色素與合成食用色素。與天然食用色素相比，合成食用色素雖在食品中加入的劑量微小，但體質(zhì)易過(guò)敏人群或普通人攝入超出每日安全限量可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)敏、中毒等癥狀，甚至致癌[66]。因此必須對(duì)食品中合成食用色素的劑量進(jìn)行富集、檢測(cè)分析，加以把控。UAEDES在合成色素的提取方面擁有很好的潛力。此前，Zhu等[35]已經(jīng)成功將DES作為溶劑用于飲料中檸檬黃、紫紅色、日落黃、靛藍(lán)、胭脂紅、誘惑紅、亮藍(lán)和赤蘚紅8種合成色素的富集，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)DES與傳統(tǒng)溶劑相比擴(kuò)散系數(shù)高，易形成渾濁液，并且有助于提高對(duì)不溶于水的色素物質(zhì)萃取率。專利藍(lán)V也是一種被廣泛應(yīng)用于藥品、食品和飲料中合成有機(jī)偶氮食用色素，目前其每人每天允許攝入量并未有明確規(guī)定，但歐共體兒童保護(hù)集團(tuán)規(guī)定不準(zhǔn)將其用于兒童食品。因此，對(duì)食品中的專利藍(lán)V進(jìn)行富集與分析對(duì)以后的研究有著重要意義。Kanberoglu等[67]以氯化膽堿/苯酚制成DES，利用UAE-DES并結(jié)合乳化液相微萃取法從糖漿中富集專利藍(lán)V，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)1:4的摩爾比萃取效率最大。這是因?yàn)楸椒又械谋江h(huán)具有部分非極性特性，隨著苯酚含量的增加，苯環(huán)數(shù)增多，疏水性增強(qiáng)，DES與專利藍(lán)V以π-π和氫鍵相互作用，將其富集到DES相中。此外，乳化液的加入會(huì)減少水分子與DES作用，促進(jìn)DES的自聚性與相之間的分離，優(yōu)化后的專利藍(lán)V萃取率高于92%。表明了UAE-DES準(zhǔn)確、快速、可靠的富集合成食用色素的方法，在化合物分析檢測(cè)領(lǐng)域有著巨大的潛力。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

UAE-DES技術(shù)與傳統(tǒng)的萃取技術(shù)相比有許多優(yōu)點(diǎn)，如制備簡(jiǎn)單、安全性好、綠色環(huán)保、用時(shí)短和萃取率高等，滿足了現(xiàn)代加工對(duì)環(huán)境友好的需求。超聲輔助既可以使樣品基質(zhì)破碎，加速目標(biāo)物的溶出，又能促進(jìn)DES與目標(biāo)物間相互作用形成氫鍵，提高了萃取過(guò)程的選擇性。但要注意超聲溫度、時(shí)間、振幅、功率對(duì)DES與目標(biāo)物性質(zhì)的影響，防止因DES性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)變與目標(biāo)物的相互作用減弱或目標(biāo)物分解而引起的萃取率降低的現(xiàn)象。然而，DES的高粘度仍是萃取過(guò)程中的缺點(diǎn)，今后應(yīng)該更多地探究除水分與溫度外降低DES粘度的方法、并明確新型HBA與HBD的選取，以將其萃取優(yōu)勢(shì)最大化并為活性物質(zhì)的提取與食品分析預(yù)處理方面提供更多地選擇。UAE-DES技術(shù)仍處于新興階段，仍有許多的應(yīng)用領(lǐng)域需要探索?？蓪⑵溆糜诠虘B(tài)食品中如肉制品、動(dòng)物肝臟等有毒重金屬的預(yù)富集，為食品安全綠色檢測(cè)開辟新道路。此外，基于DES可溶解難溶性活性大分子物質(zhì)并可與之相互作用的特性，未來(lái)可拓寬UAE-DES在生物催化反應(yīng)以及DNA分離與穩(wěn)定方面的研究。