《Metabolites》：Bioactive Compounds from Cucurbita spp. and Their Processing By-Products: A Critical Review
南瓜（Cucurbita spp.）加工过程产生果皮、种子、种皮、果渣和压榨饼，其中含有类胡萝卜素、酚类化合物、蛋白质、不饱和脂质、生育酚（tocopherols）、植物甾醇（phytosterols）、多糖和膳食纤维。本批判性叙述性综述将不同解剖部位的成分与分析表征、提取技术、加工效应、生物学证据和应用成熟度进行了整合评估。常规提取、压榨、超临界二氧化碳（SC–CO2）、深共熔溶剂（DES）、酶辅助提取、超声、微波、脉冲电场（PEF）和高压均质（HPH）在选择性、回收率和可放大性方面存在差异。所综述的证据并未确立绿色提取技术在环境方面的优越性，除非进行完整的工艺层面评估。加工可提高可提取性或模拟生物可及性，但也可能导致降解或损失；除水后的浓度升高并不代表真实保留率。实验研究支持潜在的抗氧化、抗炎、血糖相关、抗菌和抗增殖活性，但大多数证据仍基于化学、细胞或动物层面。人体证据具有制剂特异性，且以下尿路症状的研究最为充分；针对血糖及其他系统性结局的对照证据仍有限或不一致。近期机遇包括食品配料、油脂、蛋白质组分、色素递送及特定包装材料。成果转化要求经过鉴定的植物材料、验证的分析指纹图谱、标准化的制剂、安全性和稳定性测试、充分把握度的临床试验以支持健康宣称，以及质量、能量、经济性和生命周期评估。
论文主体内容总结
1. 引言
南瓜属（Cucurbita）原产于新大陆，隶属葫芦科（Cucurbitaceae），包含五个驯化种：C. argyrosperma、C. ficifolia、C. maxima、C. moschata 和 C. pepo。其中 C. pepo、C. maxima 和 C. moschata 主导国际商业化生产。根据FAOSTAT数据，2024年全球“南瓜、笋瓜和西葫芦”类产品产量约达3460万公吨，收获面积225万公顷。南瓜加工产生的果皮、种子、种皮、纤维果渣和压榨饼虽常被视为低价值残渣，但保留有蛋白质、不饱和脂质、类胡萝卜素、生育酚、植物甾醇、酚类化合物和结构多糖。南瓜各解剖部位成分互补：果肉主要提供类胡萝卜素和碳水化合物；种子及种子油提供蛋白质、不饱和脂肪酸、生育酚、植物甾醇和酚类化合物；果皮、果渣、种皮和压榨饼保留色素、纤维、残余脂质和蛋白质。传统医学中，南瓜种子被用作驱虫剂，C. ficifolia 果实用于血糖控制，C. pepo 种子制剂用于良性前列腺增生相关的下尿路症状（LUTS）。综述强调需区分可提取性、模拟生物可及性和人体生物利用度，并指出新兴提取技术如超临界二氧化碳（SC–CO2）、酶辅助水相提取（EAAE）、深共熔溶剂（DES）、超声、微波、脉冲电场（PEF）和高压均质（HPH）虽可缩短处理时间或改变选择性，但任何技术均非普遍优越，环境效益声明需以质量平衡、能量消耗、水资源使用、废物产生和生命周期评估数据为支撑。
2. 综述方法
本文为批判性叙述性综述而非系统综述或荟萃分析。文献通过PubMed、Crossref索引记录和出版商数据库的结构化迭代检索获得，辅以FAOSTAT及欧洲监管文件。初始检索覆盖截至2026年7月20日可在线获取的文献。优先纳入同行评审的原始研究用于定量成分、提取性能、加工效应、机制和人体结局。研究保留条件为能够明确识别 Cucurbita 物种或基质、干预或工艺以及所测结局。证据按解剖部位和证据层级组织，包括化学或酶测定、培养细胞、动物模型、非对照人体研究、对照试验或汇总临床分析。提取技术评估不仅依据浓度或产率，还考虑选择性、溶剂和能量需求、下游分离、残留控制、可放大性和产品用途。加工数据区分为含量、真实保留率、可提取性或体外生物可及性。综述未使用预注册方案、双人筛选或正式偏倚风险评估工具，因此不应视为符合PRISMA规范的系统性清单。
3. 化学成分、植物化学分析与质量评估
3.1 果肉：多糖与类胡萝卜素
果肉是南瓜果实最大的可食部位，提供碳水化合物、膳食纤维、矿物质及多类生物活性化合物。在 C. moschata 中，优化超声辅助水相提取后乙醇沉淀获得16.04 ± 0.53%的粗提物产率。类胡萝卜素赋予果肉特征性黄至深橙色，主要色素包括α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、叶黄素和玉米黄质。在11个 C. maxima 品种果肉中，β-胡萝卜素浓度为38.67–115.29 μg/g干重（DW），叶黄素为87.20–388.79 μg/g DW，玉米黄质为19.57–192.53 μg/g DW。煮沸或蒸制可破坏细胞结构并提高类胡萝卜素可提取性，而强烈或长时间加热可能促进异构化和氧化降解。
3.2 种子与种子油
南瓜种子和籽仁是营养最密集的部位，含约14–38%蛋白质、22–55%脂质及可观膳食纤维。种子含葫芦巴碱（cucurbitine），一种非蛋白氨基酸。脂质部分以亚油酸和油酸为主，不饱和脂肪酸通常占总脂肪酸70%以上。种子油含生育酚，C. pepo 油中γ-生育酚常占优势，某些 C. maxima 品种报道较高δ-生育酚浓度。植物甾醇包括β-谷甾醇、菠菜甾醇和豆甾三烯醇，角鲨烯亦为不皂化物组分。脱脂种子饼保留大量蛋白质、纤维和酚类化合物，是蛋白质浓缩物开发的理想底物。
3.3 果皮、外皮与果渣
南瓜果皮和外皮常被丢弃，但含有浓缩色素、酚类化合物和膳食纤维。多个品种果皮中β-胡萝卜素和总类胡萝卜素浓度高于果肉，个别研究差异可达约十倍。果皮富含纤维素、半纤维素和果胶多糖，其纤维和果胶组分具有水结合、凝胶形成和胆汁酸结合特性。果汁或果泥生产产生的果渣含残余果肉、果皮和种子的可变比例，结合可溶性和不溶性纤维及残余类胡萝卜素和酚类化合物，其异质组成使表征和标准化至关重要。
3.4 花、叶与生物活性蛋白
南瓜花是可食用但利用不足的组织，含多酚、黄酮、类胡萝卜素和矿物质。C. moschata 种子产生α-和β-moschins，为富含精氨酸/谷氨酸的翻译抑制蛋白。C. maxima 种子中分离出具有体外抗真菌活性的碱性多肽P2249、P4650和P11696。C. ficifolia 中分离的蛋白水解酶和南瓜果肉中获得的稳定过氧化物酶在食品和生物技术应用中具有价值。
3.5 葫芦素：分布与安全性考量
葫芦素（cucurbitacins）为强烈苦味的高度氧化四环三萜类化合物，主要作为植物防御代谢物。野生和非驯化种如 C. texana 和 C. andreana 可积累高浓度葫芦素B、D、E和I。现代 C. maxima、C. moschata 和 C. pepo 栽培品种通常已选育为可食组织中低葫芦素浓度。异常苦味的栽培果实不应食用，因偶发葫芦素积累可导致急性胃肠毒性。纯化葫芦素在实验模型中显示抗增殖、促凋亡和抗炎活性，但不等同于含葫芦素食品或未标准化提取物的治疗功效。
3.6 分析表征与提取物质量评估
化学表征应超越总含量测定。类胡萝卜素最宜采用高效液相色谱-二极管阵列检测（HPLC-DAD）或液相色谱-质谱联用（LC-MS）进行异构体和酯化物识别；酚酸和黄酮需色谱指纹图谱和可用标准品；脂肪酸、甾醇和挥发性化合物常用气相色谱（GC）方法分析；生育酚可用高效液相色谱（HPLC）结合荧光或质谱检测定量。多糖的生物学解释需要分子量分布、单糖组成、连接或甲基化分析及结构光谱。质量评估应将分析谱图与可重复材料关联，研究报告应注明经鉴定的物种、品种、解剖部位、成熟度、来源、储存历史、预处理、提取产率、浓度基准和定量标记化合物。
3.7 比较视角与增值化潜力
Cucurbita 各解剖部位具有互补成分特征：果肉以类胡萝卜素和多糖为主；种子以蛋白质、不饱和脂质、生育酚、植物甾醇和酚类化合物为特征；果皮和果渣提供类胡萝卜素、结构多糖和残余酚类。葫芦素作为专一性防御代谢物和毒理学标志占据独特地位。有效增值化依赖于起始材料的严格表征和标准化。
4. 提取技术与溶剂
4.1 常规提取与机械压榨
索氏提取、浸渍、热回流提取和搅拌固液提取广泛用于实验室规模表征。含水乙醇适用于酚酸和黄酮，甲醇主要用于分析提取，己烷和石油醚等非极性溶剂有效提取固定油，丙酮和混合溶剂常用于类胡萝卜素分析。机械压榨提供无溶剂路线获得初榨南瓜籽油，但回收效率强烈依赖种子水分、热预处理或焙烤、粒径、螺杆构型和施加压力。在 C. moschata 基因型压榨研究中，饼残油约为干基14%至18%。
4.2 超临界CO2提取
超临界二氧化碳（SC–CO2）提取通常在约40–60°C和20–40 MPa条件下研究。SC–CO2主要呈非极性，适合甘油三酯、植物甾醇、生育酚和类胡萝卜素；极性酚类通常需要乙醇等改性剂或单独提取阶段。Hrabovski等报道在40°C和40 MPa下油产率约36%，低于己烷的约43%和石油醚的45%，但SC–CO2油总植物甾醇浓度为294 mg/100 g油，较己烷提取物高约30%。SC–CO2减少有机溶剂暴露，但存在高压设备资本成本、CO2压缩和循环能量需求及极性化合物回收有限等局限。
4.3 深共熔溶剂
深共熔溶剂（DES）由氢键受体和氢键供体按特定比例组合形成显著熔点降低。天然来源组分构成的体系常称为天然深共熔溶剂（NADES）。极低蒸气压可减少挥发性有机物排放，但本身不确立低毒性或低总体环境影响。Stupar等结合超声和基于辛酸/癸酸3:1摩尔比的可切换疏水性NADES从南瓜材料中回收β-胡萝卜素。后续筛选九个天然疏水性DES配方，确定DL-薄荷醇/乳酸（1:2）为南瓜皮类胡萝卜素最有效组合，在匹配筛选条件下回收约94%的丙酮所得β-胡萝卜素，但仅约为丙酮彻底提取估计类胡萝卜素含量的25%。高粘度可限制传质并增加泵送需求，目标化合物与DES分离、溶剂再生、残留溶剂规格和食品监管接受度须逐一评估。
4.4 酶辅助水相提取
酶辅助水相提取（EAAE）使用水及细胞壁或储存基质降解酶，包括纤维素酶、果胶酶、半纤维素酶和蛋白酶。Konopka等报道水酶法获得的南瓜油在甾醇、角鲨烯和生育酚方面比冷压油更丰富，但氧化稳定性较低。主要技术难点是稳定油-水-蛋白质乳液的形成，需离心、膜分离、破乳或后续机械压榨。酶成本、水解时间、pH调节、微生物控制和废水处理影响工艺可行性。
4.5 超声和微波辅助提取
超声辅助提取（UAE）通过声空化改善传质。微波辅助提取（MAE）利用偶极旋转和离子传导加热。Sharma和Bhat报道在玉米油中进行的UAE和MAE比常规己烷/异丙醇程序获得近两倍高的总类胡萝卜素浓度。由于物理处理和提取介质均不同，增益不能单独归因于超声或微波能量。
4.6 混合与新兴工艺
混合策略组合互补机制。在 C. maxima cv. Hokkaido果泥中，高压均质（HPH）和酶辅助处理将类胡萝卜素转移至汁液部分分别提高至约90–98%和72–90%，而脉冲电场（PEF）未产生显著改善。增加的细胞破坏可能同时释放果胶、蛋白质或细颗粒，使澄清、过滤或破乳复杂化。
4.7 工艺选择与展望
工艺选择应匹配目标组分和下游产品需求。SC–CO2适合高价值亲脂性提取物；EAAE提供同时回收油、蛋白质和纤维流的选项；UAE和MAE强化提取；HPH和PEF可作为预处理。Massironi等比较了水和乙醇/水提取路线从 C. pepo 种壳中提取葫芦巴碱，以含1 kg葫芦巴碱提取物为功能单位，生命周期评估（LCA）估计水提取路线碳足迹低37%。
5. 加工对成分、生物可及性和质量的影响
5.1 机械预处理、热烫与冷冻
去皮去除可能含有不同浓度类胡萝卜素、酚类和纤维的外层组织。切分和制泥减小粒径并释放细胞内成分，但增加与氧气和内源酶的接触。榨汁将不溶性纤维和颗粒结合化合物分配于液体和果渣之间。热烫常用于冷冻或干燥前抑制多酚氧化酶、过氧化物酶等内源酶。在Butternut Rugosa（C. moschata）、Nelson F1（C. maxima）和Hokkaido 'Uchiki Kuri'（C. maxima）三个品种比较中，冷冻前热烫减少了后续损失，但保护程度具品种依赖性。冷冻减缓微生物和化学劣变但不消除储存期间反应。
5.2 发酵与微生物生物转化
乳酸菌（LAB）和酵母消耗可溶性糖并产生有机酸和挥发性代谢物。菌株特异性糖苷酶可能释放酚类苷元或转化酚酸。Janiszewska-Turak等在热处理和未处理果汁中比较五种LAB菌株，所有菌株均产生酸化，Latilactobacillus sakei 显示较好适应性，但细胞生长仍需优化。混合培养发酵中，Saccharomyces cerevisiae、Lactobacillus helveticus 和 Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus 联合体在35°C孵育27 h，将pH从6.01降至3.81，产生约7.37 log CFU/mL活菌数，增加测得总酚并改变挥发性谱。光合细菌 Rhodobacter sphaeroides 发酵南瓜汁被研究为辅酶Q10富集途径。
5.3 热处理、烹煮与种子焙烤
热处理在组织崩解和化学劣变之间取得平衡。加热软化富含果胶的细胞壁，可从有色体相关结构释放类胡萝卜素。Koh和Loh发现烹煮降低所测南瓜中β-胡萝卜素浓度，而深炸显著增加百分比生物可及性；煮沸和蒸制的增加无统计学显著性。百分比生物可及性计算为B (%) = 100 × (a/b)，其中a为模拟消化后胶束部分回收的β-胡萝卜素，b为相应未消化食品样品中的总β-胡萝卜素。Piepiórka-Stepuk等的三品种实验中，浸没烹煮对所选水溶性生物活性化合物最不利，损失在受影响最严重的品种-化合物组合中达约80%，蒸制总体更有利。Provesi等在 C. moschata 'Menina Brasileira' 和 C. maxima 'Exposi??o' 果泥生产中报道主要维生素A原类胡萝卜素加工后真实保留率高于75%，叶黄素和堇菜黄素等叶黄素类稳定性较低。在 C. pepo 种子于120、160或200°C焙烤10 min的研究中，测得总酚、黄酮和抗氧化活性随温度升高，同时检测到美拉德产物和脂质过氧化产物；160°C在该实验设计中给出最佳蛋白质质量结局。
5.4 压力辅助及其他强化保藏处理
高压辅助热处理（HPTP）结合静水压力与中等或升高初始温度。在Butternut南瓜果泥中，García-Parra等比较300、600或900 MPa与60、70或80°C初始温度组合处理1 min。微生物灭活随压力和温度增加，大多数处理降低多酚氧化酶活性同时维持或增加可提取类胡萝卜素和酚类。该实验设计中600 MPa/70°C产生最大多酚氧化酶降低及有利的生物活性化合物和抗氧化响应，但加工后果泥仍需低温储存。
5.5 干燥与脱水
干燥降低水分活度并实现货架稳定产品生产，同时浓缩非挥发性固体并使基质暴露于热、氧、光和长时间停留时间组合。与新鲜材料比较必须使用干物质基准或真实保留率计算。在籽用型 C. maxima 南瓜果肉中，冻干材料显示更好颜色和更高β-胡萝卜素及抗坏血酸保留率，而远红外干燥产生最高测得多酚含量和自由基清除活性。Monteiro等将南瓜片干燥至约0.022 g水/g干固体和0.438水分活度，微波-真空干燥需1.28 h，微波多闪蒸干燥需1.32 h，而空气干燥需16.33 h，冻干需16.67 h。复水性能依赖干燥方法和复水温度。
5.6 综合解释与工艺选择
加工应根据预期产品结局评估：营养保留、消化生物可及性、微生物安全、感官质量、储存稳定性或成分功能性。组织破坏可增加类胡萝卜素释放，而长时间热和氧暴露可降低保留率。比较应明确颗粒几何形状、加工介质、氧暴露和完整处理条件，并采用湿重和干重基准及质量平衡或真实保留率计算。
6. 生物活性、人体证据与转化优先事项
6.1 解释生物学证据的框架
机制研究用于产生和细化假设，但本身不确立临床功效。酶抑制测定可证明在限定实验室条件下对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、5α-还原酶等靶标的抑制，但抑制浓度是否可通过普通膳食摄入在相关部位达到需要暴露和生物利用度数据。分子对接预测计算层面的配体-靶标相互作用，未经实验验证不应视为生化抑制证据。培养细胞研究补充摄取、细胞毒性和信号传导信息，但无法再现消化、代谢、组织分布或整体生物体毒性。动物研究提供干预可影响生物系统的证据，但许多 Cucurbita 实验使用化学诱导疾病、高剂量和短处理期。人体功效最好在随机试验中评估，需适当对照、预设结局、充分把握度和足以复制的制剂表征。
6.2 血糖控制与代谢结局
在链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠中，干燥 C. moschata 和 C. maxima 果肉水提物以500 mg/kg/天口服六周降低血糖，C. maxima 提取物效应更大。有限的人体直接证据包括：十名2型糖尿病成人单次接受生 C. ficifolia 果实提取物（4 mL/kg），血糖从基线约217 mg/dL降至给药后五小时151 mg/dL；一项八周随机试验中80名2型糖尿病成人分配至100 g/天绿 C. ficifolia 果实、益生菌酸奶、二者组合或仅膳食建议，C. ficifolia 组空腹血糖和糖化血红蛋白（HbA1c）相对对照组下降，但每组仅20人、未设盲、随访短且缺乏果实制剂成分标准化。一项非对照前后研究包括20名危重糖尿病患者的冻干 C. maxima 果肉5 g每日两次共三天，平均血糖从补充前三天约215 mg/dL降至补充期间178 mg/dL，胰岛素需求减少无统计学显著性。种子制剂方面，C. maxima 种子水提物体外抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶，半数抑制浓度分别为7.00 ± 0.29和8.11 ± 0.36 mg/mL。一项随机单盲交叉试验中15名正常血糖成人摄入匹配高碳水餐，添加65 g南瓜种子使两小时增量血糖曲线下面积相对对照餐降低约35%。2026年一项系统综述纳入九项对照临床试验共316名成人，因研究在物种、解剖部位、制剂、剂量、持续时间和结局方面差异显著，将临床证据定性为不一致。
6.3 抗氧化与抗炎反应
类胡萝卜素、酚类和生育酚可在化学和膜系统中清除自由基或中断脂质氧化。标准体外测定如DPPH、ABTS和FRAP的结果不应描述为疾病保护。在佐剂性关节炎大鼠中，埃及 C. moschata 和欧洲 C. pepo 种子油在所测条件下减少爪水肿并改变肿瘤坏死因子α（TNF-α）、红细胞沉降率和氧化应激标志物。一项八周随机试验在2型糖尿病成人中评估了 C. ficifolia 的高敏C反应蛋白。
6.4 抗菌与抗寄生虫活性
提取物和分离种子蛋白在体外抑制选定细菌、酵母或丝状真菌。在人类绦虫病社区研究中，南瓜种子联合槟榔提取物产生89%驱除率且作用快于任一制剂单独使用，但该结果适用于组合而非南瓜单药，且短暂恶心和头晕常见。
6.5 前列腺与下尿路症状
下尿路症状（LUTS）是人体证据最充分的领域。12个月德国GRANU研究中1431名良性前列腺增生（BPH）相关LUTS男性随机分配至整南瓜种子（5 g每日两次）、南瓜种子提取物（500 mg每日两次）或安慰剂。响应定义为12个月后国际前列腺症状评分（IPSS）降低≥5分。意向性分析采用末次观测结转，安慰剂对比整种子的响应比值比（OR）为0.65（95% CI 0.50–0.84），支持整种子；安慰剂对比提取物的OR为1.06（95% CI 0.82–1.37）。整种子比较因预设分层检验程序中前序提取物-安慰剂比较不显著而作描述性解释，整种子组无法设盲。较小12个月试验中南瓜籽油组平均IPSS从20.7降至8.7，组内降低12.0分，但组间差异无统计学显著性，仅47名男性完成研究。2021年单盲比较中三个月组内平均IPSS变化为南瓜籽油?3.19分（95% CI ?4.40至?1.98）和他索罗辛?5.33分（95% CI ?6.69至?3.97），组间比较支持他索罗辛（p = 0.020），但研究无安慰剂组。膀胱过度活动症证据较弱：45名志愿者每日10 g C. maxima 籽油12周，膀胱过度活动症症状评分自基线下降，但为非对照研究。2013年欧洲药品管理局（EMA）专论承认 C. pepo 种子制剂在医生排除严重疾病后用于缓解BPH或膀胱过度活动症相关LUTS的传统用途，并非基于充分确立的临床功效的批准。
6.6 抗增殖与化学预防观察
施蒂利亚 C. pepo 种子水醇提取物在所测条件下使多个增生和癌细胞系活力降低约40–50%，非增生成纤维细胞系也显示约20%生长抑制。其他溶剂组分改变PC-3前列腺癌细胞增殖、细胞周期分布或自噬。从野生或非食用 Cucurbita 材料中分离的葫芦素可破坏培养肿瘤细胞的细胞骨架或信号通路，但纯化化合物不能推广至可食南瓜果肉、种子或油。
6.7 神经行为、肝脏与血液学结局
南瓜种子提供蛋白质、镁、锌和色氨酸，但营养组成本身不确立抗抑郁或神经保护效应。在小鼠中，烘焙 C. moschata 制剂（Sweetme Sweet Pumpkin?）口服28天减少强迫游泳试验不动时间。人体证据包括七人随机交叉试点中脱油葫芦籽蛋白伴碳水化合物与一项客观焦虑指标改善相关；另一项40名年轻女性研究评估南瓜籽、葵花籽和黑桑葚混合物伴或不伴运动的记忆结局，无法归因于南瓜籽单独作用。肝脏和脂质效应主要为临床前：在致动脉粥样硬化小鼠模型中，以富含多不饱和脂肪的南瓜籽油替代膳食饱和脂肪减弱了所选的脂肪变性和动脉粥样硬化指标。人体脂质证据包括12周随机试点试验中35名绝经后女性比较南瓜籽油（2 g/天）与小麦胚芽油，南瓜籽油组内高密度脂蛋白胆固醇（HDL）升高。八名健康女性每日摄入30 g南瓜籽仁和30 g铁强化谷物共四周，血清铁和转铁蛋白饱和度升高、总铁结合力降低，但血红蛋白和铁蛋白未确立贫血纠正。六个月的群随机研究中，学龄前儿童 C. moschata 种子糊与南瓜果肉比较，报道了选定铁状态生物标志物的改善，但组间效应报告不一致且缺乏血红蛋白测量。
6.8 综合评估与转化优先事项
生物学证据在不同结局间不均衡。LUTS的人体研究最充分，但整种子、提取物和油之间结果不同。一项患者级汇总分析报道调整后IPSS差异0.7分（95% CI 0.1–1.2）支持专有软提取物，但两个组成试验结果矛盾且分析由产品制造商资助。临床开发应从明确定义的干预开始，按前述标准表征，并采用适合预期食品、补充剂或药理学用途的剂量。整食物、粗提物和纯化成分需分别评估。试验应预注册临床意义明确的主要结局、论证样本量、使用可信对照并报告依从性、饮食、伴随治疗、不良事件和阴性结果。血糖研究应使用空腹血糖、HbA1c或连续血糖监测评估持续效应。泌尿研究应将验证的症状评分与客观尿流或残余尿量测量结合，并采用适当设盲。
