新加坡南洋理工大学的科学家开发出一种可持续的方法

新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的科学家开发了一种新技术，可将羽衣甘蓝废物转化为健康和个人护理产品，从而减少食物浪费和排放。

全球每年有数百万吨食品和蔬菜被丢弃。对于羽衣甘蓝和生菜等叶类蔬菜，农民在收获时会剪掉外层叶子，以便出售尺寸完美且美观且没有损坏或泛黄迹象的蔬菜。这种商业做法导致大量完美的可食用叶子被丢弃。新加坡 2021 年产生了约 817,000 吨食物垃圾，其中近一半是水果和蔬菜。

植物中发现的植物化学物质可以防止体内细胞受损，并广泛用于消费品中。其中包括促进健康的补充剂，如抗氧化剂和叶黄素，以及含有羽衣甘蓝提取物的面部磨砂膏和洗发水。

目前从羽衣甘蓝中提取植物化学物质的过程是能源密集型的，需要高压和高温，这会向环境排放额外的CO 2 。此外，工业提取过程每次仅针对单一类型的植物化学物质。

为了寻求一种更可持续、更有效的方法将蔬菜废物变“宝”，南洋理工大学的研究人员着眼于天然衍生的天然低共熔溶剂(NADES)——由植物基化合物(如氨基酸、糖和有机物)组成的无液体。植物油副产品 - 寻求答案。

虽然 NADES 长期以来一直在食品和制药行业的分离技术方面进行研究，但人们对其从蔬菜废物中提取不同类别的生物活性化合物的能力知之甚少。

南洋理工大学研究小组专注于羽衣甘蓝中的生物活性化合物，探索了一系列 NADES，将它们与加工过的羽衣甘蓝废物混合，以观察分子之间如何反应。

经过反复测试，研究人员建立了最佳的 NADES 溶剂，以实现生物活性化合物的最佳提取。南洋理工大学研究小组发现，当羽衣甘蓝废物和NADES混合物搅拌并放在一边时，它会自然分层，从而有助于轻松从羽衣甘蓝中提取植物化学物质(多酚、类胡萝卜素和叶绿素)，而无需加热。

由于不需要加热或预处理羽衣甘蓝废物，例如通过冷冻干燥，因此更简单的提取过程的成本得以降低。南洋理工大学的研究团队相信，他们新开发的方法将具有可扩展性，并且在成本方面对行业具有吸引力。

该研究的主要作者、南洋理工大学材料科学与工程学院 (MSE) 和南洋环境与水研究所 (NEWRI) 可持续化学与材料项目主任胡晓教授表示：“使用无和我们的方法中的天然溶剂使其成为食品安全技术。同时，我们的方法保留了提取的活性成分的效力，使其对行业采用极具吸引力。提取的营养物质可用于个人护理产品、化妆品、食品补充剂和草药提取物。”

南大研究团队表示，他们的废物资源化方法既解决了食物浪费问题，又减少了排放，支持联合国《巴黎协定》中概述的零废物循环经济的发展。

这项研究于 7 月发表在科学杂志《分离与纯化技术》上，与南大 2025的研究支柱相一致，南洋理工大学的五年战略计划旨在利用创新研究来减轻人类对环境的影响。

NTU无高产技术

从植物中提取有益化合物的既定工业方法涉及使用甲醇等有害化学物质，这可能会带来重大的健康和安全风险。相比之下，南洋理工大学研究团队的方法使用天然衍生的无NADES。

新开发的工艺首先将羽衣甘蓝废物混合成糊状(或冷冻干燥并研磨成粉末形式)。然后，研究人员将羽衣甘蓝糊(或粉末)与专门配制的 NADES 溶剂混合，并在室温下机械搅拌，然后过滤混合物以提取有益化合物。整个低能耗过程与目前需要高热量的工业方法不同，速度也很快，可在 30 分钟内完成。

研究人员表示，由于生物活性营养化合物对温度敏感，并且会随着加热而降解，因此南洋理工大学的方法有助于避免降解。

在实验室实验中，研究小组发现，与使用甲醇的传统方法相比，他们的方法成功提取出的多酚含量丰富 2.2 倍。此外，生物活性植物化学物质在4摄氏度下储存30天后仍保持“活性”，具有出色的保质期。

第一作者、NEWRI 环境化学和材料中心研究员Lee Sze Ying博士在进行这项研究时表示：“我们的提取方法是独特的，因为它可以同时从蔬菜中回收和分离多种有价值的化合物。在不使用热量的情况下，在一个过程中进行废物处理。此外，富含多酚的提取物在提取溶剂中保持稳定，这意味着制造商可以简单地将提取物直接添加到其化妆品配方中，无需进一步加工，从而减少生产时间。”

合著者、NEWRI 环境化学与材料中心高级研究员梁彦南博士解释说：“我们的方法本质上是操纵 NADES 和其他绿色溶剂的化学性质，以最大限度地提高羽衣甘蓝中生物活性化合物的提取效率。这种方法可以同时从羽衣甘蓝中回收多种植物化学物质，并且可以很容易地适用于其他类型的蔬菜和水果废物。此外，我们已经证明，即使我们要消除羽衣甘蓝废物的能源密集型冷冻干燥，我们的方法仍然可行，从而使我们的技术更环保、更便宜，并且可扩展用于工业用途。”

研究其他农作物废弃物的利用方法

该团队已在新加坡为这项创新申请了专利。对于下一步，研究人员正在研究应用他们新开发的方法从其他类型的水果和蔬菜以及火龙果、菠菜和生菜等药用植物中提取有益化合物的可行性。

用于该研究的羽衣甘蓝废物由新加坡高科技城市农业公司Sustenir Agriculture提供。用于研究的羽衣甘蓝叶不符合商业质量标准，打算作为废物丢弃。