果皮生物活性成分的发掘与功能机制研究：从废弃物到高值化利用

《Food Chemistry: X》：Discovery and mechanistic profiling of novel kokumi peptides from Wuding chicken soup

本文针对果品加工业产生大量果皮废弃物的现状，系统综述了橙子、石榴、香蕉、芒果等水果果皮中富含的多酚、类黄酮、类胡萝卜素等生物活性成分及其健康功效。研究人员通过分析超声辅助提取、微波辅助提取等先进技术，证实果皮生物活性成分具有抗氧化（如DPPH清除率>80%）、抗炎、抗菌等特性，在功能食品和药物开发中展现出巨大潜力，为农业废弃物资源化利用提供了新路径。

　　

在全球果品加工业快速发展的背景下，每年产生的大量果皮废弃物（占果实总质量的30%-50%）已成为不容忽视的环境问题。这些曾被视作低价值副产品的果皮，如今被发现是蕴藏丰富生物活性成分的"宝库"，其中包含的多酚（如没食子酸、儿茶素）、类黄酮、类胡萝卜素、维生素（维生素C和维生素E）、膳食纤维和果胶等成分，展现出卓越的抗氧化（如DPPH自由基清除活性>80%）、抗炎、抗菌和抗癌特性。随着消费者对天然健康产品需求的日益增长，如何将这些废弃果皮转化为高附加值产品，不仅关系到农业可持续发展，更是实现循环经济的重要途径。

本研究系统探讨了常见水果如果橙、石榴、香蕉和芒果等果皮中生物活性成分的功能特性及其在食品、医药和化妆品等领域的应用前景。论文发表于《Food Chemistry: X》，为果皮资源的高值化利用提供了科学依据。

研究人员主要采用文献综述法，系统梳理了近年来关于果皮生物活性成分的研究成果，重点分析了超声辅助提取（UAE）、微波辅助提取（MAE）和酶辅助提取（EAE）等先进提取技术对生物活性成分得率和纯度的影响。同时，通过整合分析体外实验和临床前研究数据，评估了这些成分的健康促进作用和潜在应用价值。

2. 果皮化学成分

研究显示，果皮中的生物活性成分包括酚类化合物（槲皮素、儿茶素、芒果苷）、类黄酮（橙皮苷、柚皮苷）、类胡萝卜素（β-胡萝卜素、番茄红素）、维生素（维生素C和维生素E）、膳食纤维和精油（柠檬烯、柠檬醛）等。这些成分在抗氧化、抗菌和抗炎活性方面表现出协同作用。例如，芒果皮富含具有抗癌和抗糖尿病活性的芒果苷，苹果皮含有抗炎和心血管活性的槲皮素，香蕉皮则富含促进肠道健康的膳食纤维和抗性淀粉。

2.1. 酚类化合物

酚类化合物特别是类黄酮是果皮中最丰富且研究最广泛的生物活性成分。苹果、石榴和葡萄皮中含有大量的多酚，如槲皮素、儿茶素和没食子酸。研究表明，苹果皮中的槲皮素能够诱导癌细胞凋亡，柑橘皮中的橙皮苷和柚皮苷则对心血管健康具有支持作用。

2.2. 类胡萝卜素

类胡萝卜素是脂溶性色素，具有抗氧化特性，是维生素A的前体。芒果皮中的β-胡萝卜素有助于视觉健康，番茄皮中的番茄红素则与降低前列腺癌和心血管疾病风险相关。

2.3. 维生素

果皮富含维生素C、维生素E和B族维生素等必需维生素。柑橘皮是维生素C的良好来源，有助于皮肤健康和紫外线损伤防护，香蕉皮则富含合成神经递质所需的维生素B₆。

2.4. 膳食纤维

果皮中的结构性多糖（纤维素、半纤维素、木质素和果胶）是重要的膳食纤维。柑橘皮中的果胶可调节肠道微生物并降低胆固醇水平，苹果皮中的纤维则有助于预防肥胖和控制食欲。

2.5. 精油

柑橘皮中的精油主要含有柠檬烯、芳樟醇和柠檬醛等挥发性化合物，具有抗菌、抗真菌和抗炎活性。研究表明，柠檬烯具有抗癌潜力，柑橘精油可作为有效的天然食品防腐剂。

3. 健康益处

3.1. 抗氧化潜力

果皮中的类黄酮、多酚和抗坏血酸具有显著的抗氧化活性。柑橘皮中的橙皮苷和苹果皮中的槲皮素能够清除活性氧（ROS），石榴皮和芒果皮中的成分可通过激活Nrf2等关键通路增强细胞抗氧化防御能力。

3.2. 抗菌活性

果皮对多种细菌、真菌和病毒表现出显著的抗菌能力。柑橘皮精油（柠檬烯、柠檬醛）和石榴皮单宁（鞣花酸、安石榴苷）对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌等病原体具有抑制作用，葡萄柚皮提取物对单纯疱疹病毒1型（HSV-1）也显示出抗病毒效果。

3.3. 抗炎作用

果皮中的多酚和类黄酮成分通过抑制促炎细胞因子和NF-κB通路发挥抗炎作用。苹果皮中的槲皮素和石榴皮中的鞣花酸能够降低肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白介素-6（IL-6）等炎症因子水平，有助于缓解慢性炎症相关疾病。

3.4. 其他健康功能

果皮成分在抗癌（番茄皮番茄红素、柑橘皮类黄酮）、消化辅助（香蕉皮抗性淀粉、柑橘果胶）和免疫调节（芒果和柑橘皮多酚）等方面也显示出潜力。这些成分可诱导癌细胞凋亡、改善肠道健康并增强免疫反应。

4. 不同行业的生物活性化合物应用

4.1. 食品工业应用

果皮生物活性成分作为天然抗氧化剂、着色剂和防腐剂在食品工业中具有广泛应用。柑橘皮提取物中的类黄酮可抑制脂质氧化，延长食品货架期；芒果皮类胡萝卜素可作为天然着色剂替代合成染料；石榴皮和柑橘皮提取物对食源性病原体具有抑制作用，可用于食品保鲜。

4.2. 营养保健品和药物应用

果皮生物活性成分在营养保健品和药物领域展现出广阔前景。石榴皮提取物具有抗炎和改善心血管健康的作用，苹果皮多酚支持消化和代谢功能，芒果皮中的芒果苷可抑制乳腺癌和结肠癌发展。纳米载体等新型递送系统可提高这些成分的生物利用度和治疗效果。

5. 挑战与未来展望

尽管果皮生物活性成分应用前景广阔，但仍面临成分含量变异大、提取纯化技术成本高、生物利用度低、安全性评价不足等挑战。未来研究应致力于开发标准化提取工艺，通过纳米包裹等技术提高生物利用度，加强临床验证和安全性评估，并建立统一的监管框架。

6. 结论

果皮作为生物活性成分的丰富来源，在食品、医药和化妆品等领域具有重要应用价值。其含有的多酚、类黄酮、类胡萝卜素等成分通过抗氧化、抗炎、抗菌等机制，对预防心血管疾病、癌症、糖尿病等慢性病具有积极作用。通过先进提取技术和递送系统的优化，果皮生物活性成分的应用潜力将得到进一步发挥。果皮的资源化利用不仅有助于减少农业废弃物、促进循环经济发展，还能为健康产品开发提供天然、可持续的原料来源，实现环境效益与健康效益的双赢。