《Foods》：Upcycling Chili Pepper Processing Waste into a Capsaicinoid-Rich Spicy Oleoresin Food Ingredient: A Review of Ultrasound-Assisted Extraction Studies
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对辛辣食品以及由辣椒（Capsicum spp.）工业化生产辣酱和辛辣调味品日益增长的需求，产生了大量副产物，主要由胎座、种子和纤维组织构成，这些副产物仍保留较高浓度的辣椒素类化合物（capsaicinoids）及其他有价值的植物化学物（phytochemic
对辛辣食品以及由辣椒（Capsicum spp.）工业化生产辣酱和辛辣调味品日益增长的需求，产生了大量副产物，主要由胎座、种子和纤维组织构成，这些副产物仍保留较高浓度的辣椒素类化合物（capsaicinoids）及其他有价值的植物化学物（phytochemicals）。这些残渣是开发高价值食品配料中尚未充分利用的资源。本综述批判性审视了通过回收富含辣椒素类化合物的油树脂（oleoresins）实现辣椒加工副产物增值利用的研究，尤其关注采用乙醇基溶剂（ethanol-based solvents）的超声辅助提取（UAE）。文中讨论了超声强化传质（ultrasound-enhanced mass transfer）及工艺参数、提取率、油树脂辣度和可放大性挑战。既往研究表明，UAE可显著缩短提取时间，同时提高工艺效率，并能够生产高辣度油树脂。在8–20 min超声处理时间和35–65 °C温度条件下，油树脂得率范围为19%–28%（干基，dry basis），具体取决于辣椒品种和加工条件。由Carolina Reaper辣椒品种副产物获得的油树脂辣度值达到953,920斯科维尔辣度单位（Scoville Heat Units, SHU）。同时讨论了超声技术在工艺标准化和放大方面的局限性。总体而言，UAE是将辣椒工业废弃物转化为天然辛辣配料的一项有前景的技术。
1 Introduction to Spicy Foods, Spicy Sauces and Spicy Ingredients Obtained from Chili Peppers
全球辛辣食品市场持续增长，主要受消费者对天然产品、多样风味和新型感官体验的需求驱动；论文给出2025年全球辛辣食品市场约57亿美元、2034年预计84亿美元、复合年增长率（CAGR）约4.27%的数据。 “spicy food”尚无统一定义，可泛指使用孜然、黑胡椒、姜、蒜等芳香香料调味的食品，也可指由辣椒及其衍生物提供辛辣感的食品。辣椒（Capsicum spp.）属茄科，原产中南美洲，16世纪后经贸易传播至非洲、阿拉伯和亚洲；主要栽培种包括C. annuum、C. chinense、C. baccatum、C. frutescens和C. pubescens。辣椒具有文化和 gastronomic 意义，辣酱和辛辣调味品是主导产品类别，主要生产国包括美国、中国、印度和日本，年产量约800万单位，代表性品牌包括Tabasco、Frank’s RedHot和Sriracha。辣酱生产通常将辣椒与蒜、洋葱、番茄衍生物、醋、香草和盐等配料混合，经热处理、过滤或乳酸发酵延长货架期；鲜椒的果肉含量、成熟度、颜色、辣度和无病虫害等品质属性至关重要。辣椒还可提供天然食用色素，如capsanthin、capsorubin、β-胡萝卜素和叶绿素。辣椒油树脂是富含辣椒素类化合物（主要为辣椒素和二氢辣椒素）的浓缩提取物；辣椒加工副产物因此成为可持续生产高价值油树脂的重要原料。本综述目标是评估UAE从辣椒副产物生产油树脂并作为食品配料的应用。
2 Spicy Capsaicinoid Compounds: Biological Properties and Applications
辣椒素类化合物是辣椒特有的生物碱类辛辣成分，主要位于胎座，是辣椒及其制品商业和功能价值最高的化合物群。其辛辣感源于激活瞬时受体电位香草酸亚型1（TRPV1），产生口腔和鼻黏膜的温热与灼烧性三叉神经感觉。
2.1 Capsaicin and Dihydrocapsaicin, and Assessment of Spiciness Intensity
辣椒素（capsaicin）和二氢辣椒素（dihydrocapsaicin）是主要辣椒素类化合物，合计约占辣椒总辛辣成分的90%；其他微量成员包括nordihydrocapsaicin、homocapsaicin和homodihydrocapsaicin，辣度通常较低。其结构由芳香族香草基（vanillyl group）经酰胺键（amide bond）连接长度和饱和度可变疏水脂肪酸链构成，这种两亲性结构解释其对脂质基质的亲和力及在水相食品体系中的功能行为。生物合成上，辣椒素类化合物由香草酸等酚类前体与脂肪酸衍生物缩合形成；不同Capsicum品种的辣度差异取决于辣椒素类化合物的多样性和相对浓度。辣度以斯科维尔辣度单位（SHU）表示，纯辣椒素和二氢辣椒素理论值为16,000,000 SHU；Jalape?o（Capsicum annuum L.）约33,000 SHU，Habanero（Capsicum chinense Jacq.）约860,000 SHU，Carolina Reaper（Capsicum chinense Jacq. hybrid）可超过1,300,000 SHU。消费者对辛辣食品的需求促进了高辣椒素含量品种选育。SHU依赖感官评价，精度和重现性有限；高效液相色谱（HPLC）、酶联免疫吸附测定（ELISA）和实时直接分析（direct analysis in real time）等技术用于更准确量化辣椒素类化合物，但SHU仍是广泛使用的实用基准。
2.2 Biological Properties of Capsaicinoids and Applications of Capsicum Oleoresins
Capsicum油树脂为亲脂性提取物，富含辣椒素类化合物和类胡萝卜素，以辣椒素含量（对应SHU）和色值等参数表征。其首要应用是赋予食品、调味品和酱料辛辣感；可减少食品配方中的盐而不改变消费者对咸味的感知，并契合天然、非合成食品添加剂趋势。油树脂还抑制不良微生物生长，延长货架期；对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、大肠杆菌（Escherichia coli）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、白色念珠菌（Candida albicans）和黑曲霉（Aspergillus niger）等有抗菌活性，机制涉及膜破坏、代谢干扰和生物膜抑制，依浓度和食品基质表现为抑菌或杀菌。辣椒素类化合物与酚类、类胡萝卜素协同可抑制脂质过氧化（lipid peroxidation），提高食用油和富脂基质的热氧化稳定性。药理方面，辣椒素类化合物可诱导产热（thermogenesis）、增加能量消耗，具有抗肥胖潜力，并有镇痛、抗炎、抗癌/抗肿瘤化学预防及清除活性氧（ROS）等作用；但多数研究为临床前研究，药理效应的大小和重现性仍取决于油树脂中辣椒素类化合物浓度和应用条件。
3 Upcycling Waste from Chili Pepper Sauce Industry into Valuable Oleoresin Using Ultrasound-Assisted Extraction (UAE)
本节聚焦采用乙醇基溶剂，从辣椒副产物及全辣椒中经UAE回收油树脂的研究。
3.1 Perspectives on Waste Valorisation Towards Economic Circularity and Sustainability
尽管辣椒商业价值高，全球约18%的辣椒产量损失或浪费，主要与鲜椒出口和酱料工业的严格质量标准有关。辣椒选择、去梗、去籽、过滤和制浆等工序中，约5–20%的加工物料转化为废物流，残渣主要为胎座组织、纤维和种子。辣椒加工废弃物仍含辣椒素类化合物，胎座位于果实中轴，是近90%辣椒素类化合物合成和储存的部位，因此含胎座副产物是回收富辣椒素油树脂的优质原料。动物饲料利用受到欧洲食品安全局（EFSA）2025年毒性关切限制，部分动物饲料中最大限量为6.5 mg/kg，猫等物种为5.3 mg/kg。甜椒废弃物堆肥有效，但辣椒有机物料因抗菌特性可能影响土壤微生物活动和生态系统。循环经济将此类废物流视为可重回食品价值链的副产物；欧盟“地平线2020”（Horizon 2020）等项目优先研究植物副产物作为高价值提取物、富集组分和纯化生物活性物来源。辣椒残渣可作为富含生物活性物、纤维、维生素和蛋白质的低成本配料；油树脂无论来自鲜果还是加工废弃物均保留生物价值。就地增值可强化闭环供应链、减少运输排放并支持低碳生产。Jalape?o副产物油树脂加入奶酪配方获得较好消费者接受度（平均感官评分7/9）。工业应用还需满足食品安全和法规要求，包括卫生、可追溯性、污染物控制和溶剂残留，需使用食品级提取溶剂、标准化加工条件和质量保证体系。
3.2 Methodology for Selecting the Original Papers Reviewed
文献检索在Scopus中进行，时间范围为1960年前至2026年9月，仅纳入原创结果论文，排除综述。纳入标准为评估UAE从辣椒酱和调味品工业加工副产物中回收富含辣椒素油树脂的研究；排除叶、种子、茎等不代表工业辣椒加工副产物的研究，也排除甜椒研究。检索基于标题、摘要和关键词，关键词组合包括chili pepper、spicy pepper、spicy sauce、by-product、residue、chili waste、oleoresin、ultrasound extraction、capsaicin、capsaicinoid。采用乙醇基溶剂的研究纳入，甲醇研究不纳入。由于直接针对真实辣椒加工副产物UAE的文献有限，相关全辣椒果实研究也被纳入以支持讨论，并在跨研究比较时保持副产物与全果的区分。
3.3 Ultrasound-Assisted Extraction of Capsaicinoid-Rich Capsicum Oleoresins
辣椒素类化合物热稳定性通常高于类胡萝卜素和某些酚类化合物，但传统提取存在效率较低、时间长、溶剂用量大和碳足迹较高等局限。替代技术包括脉冲电场（PEF）、微波辅助提取（MAE）、超临界流体萃取（SFE）和UAE；UAE因商业化实施、成本较低、可放大、处理快速和操作简单而突出。辣椒废弃物含种子、胎座和果皮等多种固体组织，也适合采用超声。UAE通过高强度（10–100 W·cm
?2）、低频（20–40 kHz）声波在液体或半固体介质中传播，诱导声空化（acoustic cavitation），使植物细胞破裂并提高提取效率。效率受设备参数（超声功率/声功率密度、时间、超声变幅杆直径、容器构型和体积）、基质参数（固液比、颗粒尺寸）和溶剂亲和性等影响；超声可通过水浴间接或探头/变幅杆直接施加。纳入研究显示，副产物油树脂辣度为6880–953,920 SHU，全果油树脂为10,000–360,000 SHU。Red Habanero辣椒废弃物经探头UAE优化（8 min、0.87 W/mL、96%乙醇、终温65 °C）得到26%得率和465,920 SHU，较5 h索氏提取（Soxhlet）节能约95%；相同条件用于Carolina Reaper副产物得到26%（干基）得率、59.62 mg/g（干基）和953,920 SHU，与商业油树脂500,000–1,500,000 SHU相当；Jalape?o同条件得到28%得率和348,800 SHU。水浴间接超声处理Red Habanero二、三级果干片（100 W、30 min、50 °C、70%乙醇、1:5 w/w）得到31%得率和52,640 SHU。Jalape?o副产物非优化探头提取（10 min、乙醇、1:8固液比）为19%（干基）得率和76,000 SHU；优化14 mm探头（8 min、65 °C、150 W、0.87 W/mL、约175 mL、96%乙醇）为28%（干基）得率和348,800 SHU。另有研究以橄榄油替代溶剂从Red Jalape?o煮后去籽干磨酱中提取（160 W、15 min、40 °C、2.3 W/mL），得到约17,600 SHU。总体上，96%乙醇优于纯乙醇，65 °C较室温提高辣椒素浓度和辣度；超声时间高度依赖系统（水浴与探头）、温度和功率密度。品种、提取方法和条件差异妨碍对各参数影响的定论；探头系统通常比水浴效率更高。研究间条件差异大，需协调方法和报告标准。
4 Conclusions and Recommendations for Future Work
辣椒加工副产物，尤其含胎座组织者，是可通过UAE回收并转化为高价值Capsicum油树脂的辣椒素类化合物来源，有助于减少废弃物并支持辛辣食品领域循环生物经济。综述表明UAE可显著缩短提取时间，并产生具有商业相关辣度和得率的油树脂；副产物油树脂得率可达24%–28%，辣度可达953,920 SHU，食品级乙醇基提取体系对食品应用具有吸引力。但现有证据主要来自实验室规模研究，涉及8个辣椒品种、不同副产物辣度组成、两种超声系统（水浴与探头）、1:5至1:50（干基）的固液比、100–480 W超声功率和35–65 °C提取温度，部分研究未详述UAE条件；方法异质性限制跨研究比较和稳健工艺建议，因此UAE应被视为有前景的技术而非成熟工业方案。未来研究应聚焦提取方案标准化、工艺放大（包括大容器中空化场衰减、探头侵蚀和金属污染）、溶剂回收、技术经济评价和生命周期评价（LCA）；建立Capsicum油树脂标准提取方案和质量指标以促进技术转移和工业采用；评估辛辣Capsicum油树脂配料的功能性、感官接受度、贮藏稳定性、法规符合性和商业食品应用安全性；将UAE与封装（encapsulation）等稳定化策略集成可增强富辣椒素油树脂的工业适用性。总体证据支持基于UAE的增值策略将辣椒加工废弃物从处置难题转化为食品配料和其他增值产品的可持续来源。
