《Food and Bioproducts Processing》：Unlocking the Valorization Potential of Rapeseed Meal using Green Technologies towards Sustainable Circular Economy: A Review
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可持续提取策略及生物活性物质开发是提高菜籽粕附加值的关键，需整合传统与新兴绿色技术（如超声波、微波、深熔盐溶剂等），突破单一组分提取局限，实现蛋白质、多糖、酚类等高值组分的高效分离与安全应用。
阿什米塔·乌帕尔（Ashmita Uppal）| 帕尔姆吉特·S·帕内萨尔（Parmjit S. Panesar）| 苏德什·K·亚达夫（Sudesh K. Yadav）
印度旁遮普邦朗戈瓦尔（Longowal）桑特朗戈瓦尔工程技术学院（Sant Longowal Institute of Engineering and Technology）食品工程与技术系，邮编148106
摘要
对植物性食品中天然生物活性化合物的需求不断增加，这成为科学研究的一个有趣焦点。菜籽粕是菜籽油加工的主要农业工业副产品，但由于其中含有大量的抗营养因子，在动物饲料中的应用受到限制。然而，菜籽粕也含有多种有价值的生物分子，包括多酚、蛋白质、多糖和各种生物活性肽，在食品、制药和工业生物技术领域具有巨大潜力。尽管如此，在生物精炼框架内对菜籽粕的全面利用仍然有限。现有文献主要集中在使用传统溶剂萃取方法提取单一成分上，但这些方法通常会导致较长的处理时间、较高的溶剂消耗、杂质共提取以及敏感生物分子的降解。此外，在扩大其他有价值成分的提取规模和制定顺序应用策略方面仍存在重大工业挑战。为了解决这些问题，本综述旨在提供对菜籽粕可持续提取方法的全面和综合科学评估。本文系统地比较了传统提取技术与新兴的绿色提取技术，如超声波辅助提取、微波辅助提取、酶辅助提取、深共晶溶剂提取和超临界流体提取，并阐述了这些方法的优点和局限性。菜籽粕的合理利用有助于废物管理、支持粮食安全，并在循环经济框架内促进联合国可持续发展目标（SDGs）的实现。
引言
全球人口的持续增长，加上快速的城市化和消费模式的变化，引发了人们对食品供应、粮食安全、气候变化和可持续经济系统的担忧（Bekavac等人，2025年；Tamasiga等人，2023年）。随着食品生产的快速增长，农业食品产业在收获、加工、储存和分销阶段产生了大量废弃物和副产品。根据联合国粮食及农业组织（FAO）的数据，2023年约有30%（约13亿吨）用于人类消费的食品被损失或浪费（Xu等人，2025年；Onyeaka等人，2025年）。这些废弃物的不当处理在营养和能源损失方面带来了重大挑战，同时也对环境造成了严重影响（Ahmad等人，2024年）。因此，迫切需要开发和实施创新的废物管理系统，以大幅减少整个供应链中的农业食品损失，从而实现可持续发展目标（SDGs）。例如，联合国可持续发展目标（SDGs）中的目标2（零饥饿）和目标12（负责任的消费和生产）通过促进食品浪费减少、预防策略以及资源利用的提高，支持这些努力（Sarker等人，2024年）。
农业食品废弃物的利用是循环生物经济原则中的一个重要步骤，它能够有效地将废弃的食品材料转化为具有经济价值的产品，包括增值食品、回收的生物活性化合物、可生物降解的包装材料、生物燃料、生物能源、堆肥和动物饲料（Rani等人，2023年；Maqsood等人，2025年；Alazaiza等人，2025年）。在这些不同的利用策略中，提取高价值的生物活性成分和功能性材料被认为具有很大潜力，因为它们在健康和工业应用方面具有多种用途。农业食品废弃物包括多种材料，如作物残渣、油籽粕或压榨饼、壳、果肉皮、籽皮或外壳、蒸汽以及乳制品、肉类和饮料行业的加工残余物。这些副产品通常富含蛋白质、膳食纤维、多糖、脂质、色素和重要的生物活性化合物，这些成分通过降低慢性疾病的风险和促进整体健康对人体健康有显著影响。然而，这些有益成分也会影响细胞功能，并可能具有治疗潜力，其抗氧化特性有助于中和自由基，从而减少氧化应激（Karmakar等人，2025年）。尽管这些废弃物具有丰富的营养和功能性成分，但由于废物管理基础设施不足和技术应用有限，它们往往未被充分利用。因此，这导致了环境退化和与气候相关的影响（Tenore等人，2020年；Xu等人，2025年）。这突显了重新评估食品废弃物流并将其转化为高价值产品的必要性。在这种背景下，从传统的“获取、制造、消费和处置”线性模型转向循环经济框架，有助于在供应链中循环利用废弃物。此外，它还促进了环境友好型工艺的发展，如图1所示（Islam等人，2024年；Maqsood等人，2025年；Ligarda-Samanez等人，2025年）。这种转变势头强劲，因为基于循环生物精炼的系统支持接近零废弃物的过程、高效的生物质利用以及有价值化合物的回收，从而减少了环境影响和废物管理成本（Panesar等人，2025年）。在农业食品废弃物利用的更广泛背景下，油籽副产品因其丰富性和复杂的生化组成而引起了所有研究人员和食品技术专家的极大兴趣。在油籽副产品中，菜籽粕是最丰富但利用率最低的资源之一。这种副产品在菜籽油加工过程中大量产生，占种子总质量的近一半（50%）。预计2024-2025年全球菜籽粕产量将达到约4901万吨（MMT）。印度是第四大生产国，产量约占全球总量的13%，仅次于欧盟（EU）、中国和加拿大（美国农业部，2025年）。尽管产量可观，但由于其高蛋白质含量和相对较低的市场价格，菜籽粕主要用于动物饲料。例如，菜籽的价格约为100美元，相对于大豆粕来说较为便宜（George等人，2021年）。然而，其更广泛的应用受到多种抗营养因子（ANFs）的限制，包括硫代葡萄糖苷、植酸、酚类和木质纤维素纤维。这些成分对溶解性能和蛋白质消化率有负面影响，还可能导致形成对动物营养和健康有害的代谢物（Wongsirichot等人，2022年；Wongsirichot等人，2024年；Dastar等人，2025年）。例如，单胃动物如猪可以耐受饲料中高达50%的菜籽粕，但不推荐用于家禽（Wongsirichot等人，2022年）。因此，大量这种副产品未被充分利用，最终被作为废物丢弃，给企业带来了经济负担，并推高了主要产品的生产成本（Kalaydzhiev等人，2020年）。尽管如此，菜籽粕含有多种高价值成分，如多酚、蛋白质、脂质、膳食纤维（纤维素、半纤维素和木质素）、果胶以及必需的微量元素和主要矿物质。其高效利用可以带来额外的社会经济效益，强化循环经济原则，并为创新和可持续商业模式创造机会（Uppal等人，2025年）。这些化合物的有效回收在很大程度上取决于提取技术的选择（Dygas等人，2023年；Xu等人，2025年）。
广义上，提取方法可以分为传统方法或非传统（新兴或绿色）技术。传统提取方法因其简单性和相对较低的操作成本而被广泛采用。这些方法通常涉及使用水或有机溶剂（如水、乙醇或甲醇）处理原材料，并在较高温度下进行以增强传质（Zhang等人，2018年）。这些方法主要依赖于溶剂性质、热能和机械搅拌来实现有效提取（Boateng & Clark，2024年）。常见的例子包括溶剂提取、索氏提取、浸渍、碱性提取和盐辅助提取。尽管效果显著，但传统提取方法存在一些局限性，如高溶剂消耗、能源密集型处理以及产生环境有害废物（Usman等人，2023年）。为了克服这些挑战，人们逐渐转向可持续的绿色提取技术，这些技术在研究和工业应用中都取得了进展。“绿色提取”的概念强调更快的过程、使用可再生和更安全的溶剂、更高的提取效率，同时防止有害化合物的形成、避免热降解，并总体上减少溶剂的使用（Usman等人，2023年；Chaudhary等人，2024年；Xu等人，2025年；Khalid等人，2025年）。
虽然菜籽粕的利用被广泛认为是一种有前景的可持续性策略，但现有文献往往缺乏全面和最新的概述。本综述通过提供对菜籽粕这一未充分利用副产品的全面和批判性评估，填补了这一空白。它不仅巩固了目前关于菜籽粕营养成分和生物活性潜力的知识，还对比和机制化了传统提取技术和新兴提取技术。此外，它还强调了这些技术的提取效率、局限性及其可持续性影响。这些提取方法的安全性和环境方面也得到了系统的评估。总体而言，本综述提供了一个综合和全面的框架，专注于循环经济视角下的可持续提取策略。
部分摘录
全球菜籽生产和菜籽粕的生成状况
菜籽作为印度的主要油籽作物，具有巨大的重要性和潜力。它在缓解食用油供需不平衡方面发挥了重要作用，同时为国家的农业和经济体系做出了重大贡献。根据ICAR-DRMR的报告，菜籽是第三大食用油来源，约占全球总产量的14%，仅次于大豆油和棕榈油（ICAR-DRMR，2023年；FAOSTAT，2022年）
菜籽粕的营养成分
菜籽粕是油提取过程中产生的富含30-50%蛋白质和33-40%纤维的副产品，使其成为有价值的饲料成分。其蛋白质部分主要包括储存蛋白napin和cruciferin，合计约占总蛋白质含量的80-90%（Di Lena等人，2021年；Albe-Slabi等人，2022年；Yahbi等人，2024年）。与其他植物来源的蛋白质相比，菜籽蛋白的赖氨酸含量相对较低，而赖氨酸是一种生理上重要的氨基酸
传统方法
传统或传统的提取技术被广泛用于从固体食品基质中分离生物活性和功能性成分。这些技术基本上基于有机或水溶剂来溶解和回收目标成分。尽管使用广泛，但这些方法通常与较长的处理时间、较高的能量消耗、需要大量溶剂和较高温度相关
其他技术
使用非热技术（如高压均质化（HPH）、脉冲电场（PEF）和冷等离子体）提取生物活性化合物的方法因其众多的技术和环境优势而受到关注。这些方法通过破坏细胞结构有效地使酶和微生物失活，同时最大限度地减少溶剂使用和能源消耗，同时保护热敏感的生物活性化合物（Chaudhary等人，2025年）。然而，
结论
将菜籽粕转化为有价值的资源是一种实用且可持续的废物管理方式，同时创造了新的商业机会。从单一成分提取转向顺序处理可以回收多种高价值成分，包括蛋白质、多酚、膳食纤维和生物活性肽。然而，传统的溶剂提取、碱提取和盐提取方法仍被广泛用于分离这些成分
资金声明
本研究未获得任何公共、商业或非营利部门的特定资助。
未引用的参考文献
(Chalhoub等人，2014年；Koysuren等人，2021年；Tileuberdi等人，2020年)
CRediT作者贡献声明
帕尔姆吉特·S·帕内萨尔（Parmjit S. Panesar）：撰写——审稿与编辑、可视化、监督、概念化。阿什米塔·乌帕尔（Ashmita Uppal）：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、数据整理、概念化。苏德什·K·亚达夫（Sudesh K. Yadav）：撰写——审稿与编辑、监督、资源提供、数据整理。利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢印度朗戈瓦尔工程技术学院（SLIET）提供的基础设施支持。
利益冲突
本文作者声明他们没有任何可能影响本文工作的利益冲突。
