《Foods》：Food Waste as a Resource for Functional Food Development: From Recovery and Processing to Food Application
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食品生产与加工过程会产生异质性副产物（side-streams），包括果皮、种子、果渣、饼粕、粉料、谷物组分、咖啡残渣及乳品共产物（dairy co-products）。尽管这些物料常被视为废弃物，但许多仍保留具有营养、工艺或生物活性潜力的膳食纤维、蛋白质、脂
食品生产与加工过程会产生异质性副产物（side-streams），包括果皮、种子、果渣、饼粕、粉料、谷物组分、咖啡残渣及乳品共产物（dairy co-products）。尽管这些物料常被视为废弃物，但许多仍保留具有营养、工艺或生物活性潜力的膳食纤维、蛋白质、脂质、矿物质及植物化学物（phytochemicals）。对其进行回收可减轻处置负担，同时为食品生产提供新原料。然而，其组成随物种、品种、成熟度、加工历史及贮藏条件而变化，因此仅凭有价值化合物的存在并不足以确立某副产物适合作为食品配料使用。在本社论中，"副产物"一词被广义地用于涵盖仍可能适合增值化（valorization）的加工副产物及残余组分；这并不意味着目前被归类为废弃物的每一种物料都能重新进入食物链。因此，增值化需要一系列相互关联的操作：首先必须对原料进行表征与稳定化处理；随后须在食品兼容条件下回收或生成目标化合物或功能组分；最后所得配料须在食品基质中表现可靠。回收策略还应尽量减少溶剂使用、能量需求及目标化合物的降解。这些要求既支撑了从食品废弃物中回收高价值组分的既有框架，也支撑了绿色提取（green extraction）的原则。此外，还需区分富含生物活性物质的实验室提取物与功能性食品。后者需要证据表明加工过程保留了相关成分、配料安全且与产品工艺兼容、任何声称的生理功效均获得适当的功效测试支持。因此，感官品质、货架稳定性、法规状态及经济可行性是功能性食品开发的组成部分，而非次要考虑因素。本期特刊"Food Waste as Ingredients in Functional Food Development: Sources, Extractions and Functionality"汇集了四篇综述与六篇研究论文，涵盖上述进程。相关贡献涉及植物源与乳源副产物、组成表征、干燥、绿色提取、微生物发酵及配制食品中的整合应用。综合来看，这些研究表明成功的升级利用（upcycling）取决于将每种基质的特性与适当的加工路线及预期食品应用相匹配。
研究背景方面，食品生产与加工产生大量异质性副产物，包括果皮、种子、果渣、饼粕、粉料、谷物组分、咖啡残渣及乳品共产物（dairy co-products）。这些物料虽常被作为废弃物处理，但许多仍保留膳食纤维、蛋白质、脂质、矿物质及植物化学物（phytochemicals）等具有营养、工艺或生物活性潜力的成分。然而，副产物的组成随物种、品种、成熟度、加工历史及贮藏条件而变化，仅凭有价值化合物的存在并不能确立其作为食品配料的适用性。此外，富含生物活性的实验室提取物与功能性食品之间存在重要区别：后者需要证据表明加工过程保留了相关成分、配料安全且工艺兼容、声称的生理功效获得适当功效测试支持。因此，感官品质、货架稳定性、法规状态及经济可行性均为功能性食品开发的组成部分。基于上述问题，研究人员开展了本项研究，旨在系统探讨食物副产物从回收到加工再到食品应用的全链条增值化（valorization）路径。研究得出以下结论：最适宜的增值化策略取决于起始基质的特性与最终配料的预期功能；未来进展有赖于标准化原料规格、食品级且资源高效的加工、安全与法规评估、生物可及性（bioaccessibility）、生物利用度（bioavailability）及生物功效的证据，以及在实际食品系统中的验证。该研究的重要意义在于，通过从产品开发伊始即整合上述要素，食品加工副产物可从有前景的实验室规模材料转化为可靠的功能性配料，从而支持功能性食品创新及向更循环的食品系统转型。
在技术方法方面，研究人员开展的研究涉及以下主要关键技术方法：组成表征与比较分析（包括膳食纤维、矿物质、脂肪酸、单体酚类及抗氧化活性测定）；对流干燥（convective drying）的多响应分析；绿色提取技术比较（包括常规提取、超声辅助提取（ultrasound-assisted extraction）及流体动力空化（hydrodynamic cavitation））；微生物发酵（包括酵母、醋酸菌及乳酸菌 consortium 发酵）；以及挤压（extrusion）工艺优化与感官评价。研究样本来源包括阿根廷 Isabella 葡萄与意大利 Cabernet 葡萄果渣、鳄梨种子、柠檬加工副产物、烘焙咖啡银皮（coffee silverskin）、乳清（whey）、胡萝卜渣粉与蓝玉米粉、以及 myrobalan 果丹（fruit leathers）等。
研究结果方面，各贡献的主要发现如下：在"从食物副产物到功能性配料"部分，Guardianelli 等（Contribution 1）通过比较阿根廷 Isabella 葡萄与意大利 Cabernet 葡萄果渣粉，发现二者在膳食纤维、矿物质、脂肪酸、单体酚类及抗氧化活性方面存在差异，Cabernet 果渣富含膳食纤维及多种矿物质，而 Isabella 果渣含较高水平的不饱和脂肪酸及显著更高浓度的多种酚类化合物（包括儿茶素、表儿茶素、咖啡酸衍生物及花青素），表明葡萄果渣应按应用目的区别使用而非作为统一配料处理。Ramírez-Aguirre 等（Contribution 2）通过多响应分析考察鳄梨种子的对流干燥，鉴定出分别针对富含植物化学物浓缩物、可溶性配料及持水基质的独立加工情景，表明当目标食品功能不同时单一全局最优可能并不适宜；研究还表明较低干燥温度并不必然意味着较低估算能耗，因为较长处理时间可抵消较低热负荷。Nemli 等（Contribution 3）综述了植物油脂加工残渣（包括果渣、饼粕、粉料、种子、果皮及废水），指出这些物料可提供酚类、木脂素（lignans）、纤维、蛋白质及矿物质，但其利用需要合适的回收方法、有效的组成变异性管理及符合安全与法规要求。Pagnotta 等（Contribution 4）聚焦含硫代葡萄糖苷（glucosinolate）的 Brassicales 物种，描述了农业残渣与加工副产物如何提供功能性配料，并强调农艺措施、采后处理、加工及发酵对硫代葡萄糖苷及其生物活性水解产物的影响。上述贡献强化了按组成、加工历史及预期功能而非仅按来源定义配料的必要性。在回收工艺方面，Ballistreri 等（Contribution 5）首先优化柠檬加工副产物酚类回收的水-乙醇比例，然后在相同溶剂系统下比较常规提取、超声辅助提取与流体动力空化；与常规提取相比，超声辅助提取使总黄烷酮（flavanone）回收率提高 25.9%、总多酚提高 20.5%；在测试条件下流体动力空化相对超声辅助提取使黄烷酮进一步提高 12.0%、总多酚提高 5.2%；该工作还强调，当溶剂组成、固液比、温度及提取后处理受控时，关于提取技术的结论更为可靠。在生物加工方面，Foti 等（Contribution 6）综述了发酵与微生物工程从食品及农食副产物生产生物活性分子的应用，并指出当这些方法走向工业应用时，发酵剂选择、过程控制、安全性、标签及法规接受度至关重要。Guzińska 等（Contribution 7）以烘焙咖啡银皮为实验对象，采用酵母、醋酸菌及乳酸菌 consortium 发酵，使总酚含量增加、抗氧化能力在 ABTS 法中提高约 28%、DPPH 法中提高约 20%；发酵物料还在模拟肠道条件下支持益生菌活力；这些发现值得进一步研究，但尚未证明体内益生元或健康效应，作者据此将生物学验证、感官测试及真实食品基质评估确定为必要后续步骤。Selmi 等（Contribution 8）将生物加工视角扩展至乳清，综述了回收乳清蛋白、肽类、乳糖衍生化合物、有机酸、聚合物等的分级与发酵路线，同时指出适口性、脱盐、安全控制及技术经济与生命周期评估为持续挑战。在食品应用方面，Sánchez-Nu?o 等（Contribution 9）将胡萝卜渣粉、蓝玉米粉及鞣花酸（ellagic acid）整合入挤压零食，基于理化、抗氧化及感官响应优化模头温度与螺杆转速，选定 144 °C 与 207 rpm 的操作条件在膨化度、质构、水相关特性、抗氧化能力及感官响应方面产生可接受的组合，表明配方与加工必须协同优化，而产品的任何健康相关效应仍需直接生物学与临床证据。S?poi 等（Contribution 10）开发了富含黑加仑或越橘果渣粉的 myrobalan 果丹，果渣添加改善了酚类含量、抗氧化活性、色泽、滋味及风味，同时糖水平影响质构、酸度、色泽及抗氧化特性；在测试配方中越橘果渣使总酚含量增幅更大；在商业转化前仍需更大规模感官 Panel、包装与贮藏研究及经济与可持续性评估。综上，这些食品应用研究表明，组成强化只有在产品同时满足加工与感官要求时才有意义。
讨论部分总结如下：各贡献确定了下一阶段研究的若干优先事项。第一是标准化：季节、地理、品种及加工差异可改变副产物组成，未来研究应定义原料可接受标准、明确结果以湿基或干基表示、记录贮藏与稳定化条件；若实验性粉末或提取物要成为可重复的食品配料，将需要标志化合物、组成范围及技术功能规格。第二是在与制造相关的规模上进行工艺比较：高提取率本身并不确立可持续性，溶剂回收、水与能耗、通量、设备要求、提取后产生的废弃物及回收组分的稳定性均影响环境与经济结果；中试规模结果虽有前景，但说明放大验证、技术经济评估及生命周期评估应伴随进一步工艺开发；报告能量与质量平衡将使技术间比较更具信息量。第三是安全与法规适宜性需同等早期关注：食品副产物可能富集农药残留、真菌毒素、环境污染物、抗营养因子、过敏原或微生物危害，其 profile 还取决于上游工艺与贮藏条件，因此某来源可能化学上有价值但在无既定控制措施下不适合食品使用；研究应整合污染物筛查、微生物标准、可追溯性、稳定性测试及对所得配料法规状态的评估。第四是功能证据必须超越组成分析与化学抗氧化测定：总酚含量、DPPH、ABTS、FRAP 及 ORAC 测定有助于筛选与工艺比较，但不能证明生物利用度或人体健康效应；应根据拟声称选择模拟消化、肠道转运模型、靶向机制研究、动物研究（在合理情况下）及精心设计的人体试验；功能性食品开发还需现实食用份量及与食品基质相互作用的评估。最后，技术与消费者表现必须在真实食品中评估：整合可改变色泽、风味、质构、水分活度、氧化、微生物稳定性及货架期；需要更广泛的消费者测试与贮藏研究才能推断市场就绪度；食品化学家、微生物学家、工艺工程师、营养科学家、感官科学家及产业伙伴之间的合作将至关重要。核心研究问题已不再是食品副产物是否含有有价值化合物，而是能否将其一致地转化为安全、稳定、可接受且经济可行的配料。
结论部分翻译如下：本期特刊将食品副产物的增值化呈现为一条整合路径而非单一回收步骤。其贡献涵盖组成表征、稳定化、提取、微生物转化、配料开发及食品配制。综合而言，这些贡献表明最适宜的增值化策略取决于起始基质的特性与最终配料的预期功能。进一步进展将取决于标准化原料规格、食品级且资源高效的加工、安全与法规评估、生物可及性、生物利用度及生物功效的证据，以及在实际食品系统中的验证。放大应得到质量与能量平衡、技术经济分析及生命周期评估的支持。通过从产品开发伊始即整合这些要素，食品加工副产物可从有前景的实验室规模材料转化为可靠的功能性配料，从而支持功能性食品创新及向更循环的食品系统转型。
