《Applied Food Research》：Valorisation of Agri-Food By-Products into Bioactive Compounds: Green Extraction, Microbial Biotransformation and Circular Biorefinery Strategies
农产品加工过程产生大量副产物，尽管其中含有酚类化合物、肽类、多糖、类胡萝卜素、膳食纤维及其他功能性成分，但这些副产物仍未得到充分开发。这些侧流代表着在循环食品系统内开发功能性食品配料、天然添加剂、营养保健品化合物和活性包装材料的战略性生物资源。本综述通过将基于Scopus的文献计量学绘图与绿色提取、微生物生物转化和级联生物精炼策略的过程导向评估相结合，批判性地审视了农产品加工副产物的增值化利用。采用受PRISMA启发的筛选流程，构建了包含2000年至2025年间发表的2327篇英文文章和综述的文献计量数据集。VOSviewer分析揭示了该领域的快速增长，尤其是在2020年之后，2025年记录了476篇出版物。国家合著分析确定西班牙、巴西、意大利、印度、中国、葡萄牙和美国为主要贡献者和合作节点，而作者关键词分析显示了生物活性化合物回收、酚类、抗氧化剂、绿色提取、发酵、封装和生物精炼发展之间的强主题关联。从技术角度来看，超声辅助提取(UAE)、脉冲电场(PEF)、高压加工(HPP)、微波辅助提取(MAE)、超临界和加压溶剂提取、酶辅助提取(EAE)、膜分离和微生物发酵在回收效率、生物活性保持、安全性、可扩展性、可持续性和工业就绪度方面得到了评估。该综述强调，尽管这些策略可以提高资源效率并支持食品级生物活性成分的开发，其工业应用仍受限于原料变异性、安全和监管要求、下游纯化、有限的技术经济证据以及产品标准化不足。总体而言，本综述提供了一个以食品为中心的框架，用于将农产品加工副产物转化为安全、功能性且可扩展的循环食品系统解决方案。
1. Introduction
全球人口快速增长和食品系统压力加剧了人们对资源效率、环境可持续性和长期食品安全的关注。在传统的线性“获取-制造-使用-处置”模式下，大量食品和加工残余物从价值链中流失，而非作为次级资源回收。2022年全球约有10.5亿吨食物被浪费，这不仅是环境负担，也意味着错失了从生物材料中回收营养、功能和技术价值的机会。食品损失与浪费(FLW)涉及整个供应链，加工行业产生的果皮、果渣、麸皮、油籽饼、籽、茎秆、压榨残渣及酿造副产物等侧流，因来源相对明确和成分可预测，更适合进行受控的回收和转化。低效管理造成环境和经济损失，而循环经济方法旨在通过预防、回收、再利用和级联增值来保留材料和价值。成功增值的关键在于开发能够从复杂生物质基质中回收、转化、稳定和纯化生物活性化合物的高效加工和生物精炼策略。许多生物活性物质被束缚在细胞壁或木质纤维素结构中，常规溶剂提取效果有限，且热敏性化合物易降解。因此，超声辅助提取(UAE)、脉冲电场(PEF)、微波辅助提取(MAE)、高压加工(HPP)、超临界流体提取(SFE)、加压液体提取(PLE)、亚临界水提取、酶辅助提取(EAE)、膜分离和天然深共熔溶剂(NADES)等先进绿色提取技术受到广泛关注。此外，微生物发酵和酶促生物转化可将副产物转化为更高价值化合物，如释放结合酚、生成生物活性肽、有机酸和胞外多糖等，但需应对菌株安全性、可重复性、污染控制和监管接受度等挑战。近期文献显示该领域已从简单的减废转向绿色提取、微生物转化、生物活性回收、功能配料和循环生物精炼等专门研究，但仍缺乏将文献计量证据与技术性能、食品安全、生物可及性、法规适宜性、技术经济可行性及最终食品系统应用相结合的综合综述。本综述旨在通过文献计量与过程导向的整合分析填补这一空白，框架如图1所示，重点聚焦食品、营养保健品和包装应用。
2. Objectives and scope of this review
本综述基于全球对食品损失、浪费和未充分利用的加工侧流的关注，聚焦农产品加工副产物作为食品相关应用生物活性化合物来源的增值化。主要强调功能食品配料、天然添加剂、营养保健品化合物和活性包装系统；农业应用（如生物刺激素和激发子样用途）仅作为循环食品系统策略的补充延伸。具体目标包括：定量绘制该领域的科学演进图谱，包括出版趋势、国际合作模式、主要贡献者和新兴关键词；批判性定位本综述与近期文献的关系，识别知识空白；比较主要提取、分馏和生物转化策略的机制、目标化合物、操作要求及适用性；评估技术性能与工业相关性（提取效率、生物活性保持、溶剂和能量需求、可扩展性、技术就绪度、可持续性指标和技术经济可行性）；评估从副产物生物活性物质向食品、营养保健品和包装系统转化的主要障碍（原料变异性、安全风险、菌株适宜性、污染物控制、生物可及性、生物利用度、法规遵从、产品标准化和消费者接受度）；定义短期、中期和长期研究优先事项。
3. Methodology: bibliometric approach and narrative synthesis
本综述结合文献计量绘图与叙述性综合。文献计量部分用于绘制领域科学结构、识别趋势和主题集群；叙述性综合用于批判性评估食品相关增值路径，包括生物活性回收、发酵转化、级联生物精炼、功能配料开发、安全与法规及工业实施。文献计量搜索于2026年6月28日在Scopus数据库进行，使用标题、摘要和关键词字段，检索2000年至2025年文献，最终查询式包含三类强制性概念组：农产品副产物或侧流、生物活性或功能化合物、创新增值或加工技术。采用PRISMA启发的筛选流程，初始检索获得2618条记录，经文献类型筛选（排除会议论文、书籍章节等）后保留2362篇，再排除非英文记录35篇，最终数据集包含2327篇英文文章和综述（1946篇原始研究文章，381篇综述）。未进行全文资格筛选，因为文献计量旨在绘图而非系统评价。数据导出后进行关键词统一化处理，例如合并“valorisation/valorization”、“UAE/ultrasound-assisted extraction”等。使用VOSviewer 1.6.20进行国家合著分析（以国家为分析单位，分数计数，最小文档数10，得到64国、9集群、499链接、总链接强度784）和作者关键词共现分析（全计数，最小出现阈值29，从14385个作者关键词中保留312个）。引文和来源分析使用Scopus引文计数，但谨慎解释因引文滞后等因素。叙述性综合优先使用原始研究文章讨论定量性能，综述用于概念框架。方法局限性包括单一数据库来源、英语过滤、关键词选择影响、引文滞后等。
4. Bibliometric Questions and Results
4.1. Dataset profile and publication trend
最终数据集包含2327篇文献，其中原始研究文章1946篇，综述381篇。出版趋势显示：2000-2009年仅58篇，2010-2019年525篇，2020-2025年1744篇，占总数据集约四分之三。2025年达到峰值476篇。这表明该领域已从狭窄的废物管理话题发展为与循环生物经济、可持续食品系统、绿色提取、功能配料、微生物生物转化和生物精炼相关的广泛研究领域。
4.2. Geographical distribution and country collaboration
国家层面分析显示，产出最高的国家为西班牙、巴西、意大利、印度、中国、葡萄牙、墨西哥、美国、希腊和哥伦比亚。VOSviewer网络包含64个国家、9个集群、499个链接和总链接强度784。西班牙、巴西、意大利、印度、中国、葡萄牙和美国是重要的贡献者和合作节点。网络显示出欧洲、地中海、拉丁美洲和亚洲研究群体之间的紧密联系，但部分非洲和中低收入国家在合作网络中可见度较低，需加强国际伙伴关系和技术转移。
4.3. Author keyword co-occurrence and thematic structure
作者关键词共现分析经清洗和阈值筛选后保留312个关键词，形成5个集群。集群1（102个关键词）围绕绿色提取和生物活性回收，高频词包括“抗氧化剂”、“酚类化合物”、“提取”、“水果”、“生物活性化合物”、“超声辅助提取”等。集群2（102个关键词）与发酵、酶转化和生物精炼相关，包括“发酵”、“农业工业废物”、“固态发酵”、“果胶”、“苹果渣”、“生物质”、“生物精炼”等。集群3（55个关键词）以酚类化合物、葡萄渣、抗氧化活性和化合物表征为主。集群4（45个关键词）涉及营养、膳食纤维、消化和生物学评价。集群5（8个关键词）与橄榄副产物和脂质富集组分相关，包括“橄榄渣”、“羟基酪醇”、“超滤”等。整体而言，关键词网络证实该领域已从一般性废物增值转向涉及绿色提取、发酵、生物活性回收、封装和生物精炼整合的应用导向主题。
4.4. Temporal evolution and emerging research themes
叠加可视化显示，较早的成熟主题包括发酵、固态发酵、果胶、酚类化合物、抗氧化活性和一般提取；较新的主题包括绿色提取、深共熔溶剂、NADES、脉冲电场、加压液体提取、超滤、封装、生物利用度、循环生物经济和功能食品应用。这表明研究正从单纯化合物回收转向综合、更清洁和面向应用的增值策略。与生物利用度、封装和功能食品相关的术语出现表明对实际应用的关注增加。然而，技术经济评估、法规批准、消费者接受度和工业放大相关主题可见度较低，是未来研究的重要空白。
4.5. Source distribution and citation influence
来源期刊分析显示，最常见期刊包括Foods、Food Chemistry、Molecules、Antioxidants、LWT、Food Research International、Bioresource Technology和Food Bioscience等，印证了该主题在食品科学、化学、生物技术、可持续性和生物加工领域的多学科性。高被引文献主要涉及超声辅助提取、固态发酵、果胶回收、柑橘废物增值、酿酒副产物和酚类化合物绿色提取。引文解释需谨慎，因存在引文滞后。
5. Processing strategies for the recovery and transformation of bioactive compounds from agri-food by-products
该部分从加工角度出发，强调评估增值策略需超越实验室提取率，考虑基质兼容性、目标化合物选择性、回收效率、溶剂比、溶剂回收、水和能量需求、加工时间、温度暴露、生物活性保持、下游纯化、微生物和化学安全、产品标准化、法规兼容性和技术就绪度等标准。文献计量结果显示加工相关主题是领域核心。绿色提取和生物活性回收是主导关键词集群之一，发酵、酶转化和生物精炼是另一主要集群。近期叠加术语表明研究正从简单化合物回收转向综合加工策略。
5.1. Agri-food by-products as sources for bioactive compounds
农产品加工副产物是生物活性化合物的重要但未充分利用的资源。其增值不仅减少废物，还因许多侧流保留抗氧化、抗菌、结构、营养或技术功能特性而具有科学意义。副产物不应被视为统一原料，而应视为需要针对特定原料的提取、转化和安全策略的可变加工基质。来自受控食品加工操作的侧流（如果渣、柑橘皮、葡萄残渣、油籽粕、谷物麸皮、啤酒糟、甜菜浆和甘蔗渣）通常更均匀、可追溯且成分可预测，更适合食品级回收。但即使这些侧流也受品种、成熟度、季节、产地、加工强度和储存条件影响。植物基副产物通常含有木质纤维素材料，以及可提取或结合的生物活性化合物（多酚、类黄酮、类胡萝卜素、生育酚、有机酸、果胶、低聚糖、膳食纤维和生物活性肽）。这些化合物常集中在果皮、籽、壳、果渣和压榨饼中，但结构组织也可能限制回收。例如酚类可能结合细胞壁多糖，类胡萝卜素与脂质部分相关，果胶需要受控水解，蛋白质或多肽需要酶或微生物转化。水果和蔬菜副产物（如芒果、牛油果、葡萄、柑橘和咖啡加工残渣）已被报道为多酚、原花青素、类胡萝卜素等的有前景来源，但成分丰富本身并不保证工业价值。只有以可接受的产率、保持的生物活性、可管理的纯化需求、食品级安全和可重复质量回收或转化目标化合物时，副产物才具有技术相关性。许多研究仅报告抗氧化活性或总酚含量，很少将产物与质量平衡、溶剂回收、能量输入、储存稳定性、感官影响、生物可及性或法规适宜性关联。文献计量结果支持这一解释：抗氧化剂、酚类化合物、提取等关键词主导，同时发酵、固态发酵、果胶、酶活性和生物精炼的出现表明领域正走向转化和级联方法。高效利用还受物流、成分和安全因素制约。季节性可用性和地理分散可能限制连续加工，需要干燥、青贮、冷冻等稳定化预处理，但稳定化本身可能改变生物活性化合物、增加能量需求和改变技术功能特性。干燥可提高储存稳定性但可能减少热敏化合物，湿储减少能量输入但增加微生物风险。对于食品应用，还需从安全和法规角度评估，副产物可能含有农药残留、重金属、霉菌毒素、不良微生物负荷、过敏原或加工诱导污染物。因此，展示抗氧化或抗菌特性本身不足，还需原料可追溯性、污染物筛查、卫生稳定化、微生物控制和毒理学评估。副产物支持多功能增值路径，结构性木质纤维素部分可作为酶水解或发酵底物，可提取化合物可作为功能食品配料、天然防腐剂、营养保健品和活性包装化合物的前体。级联生物精炼方法更为工业现实，因经济可行性常依赖从同一原料产生多个价值流。总体而言，副产物应被视为战略但技术上有挑战性的生物资源，有效增值需要整合原料表征、稳定化、工艺选择、提取或转化效率、安全评估、下游纯化、产品标准化和技术经济评价。
5.2. Technological strategies for the recovery and transformation of bioactive compounds from agro-industrial by-products
加工技术的选择应基于原料结构、目标化合物类别和预期食品应用之间的相互作用。对富含酚类的果渣有效的技术可能不适合富含脂质的籽、富含蛋白质的压榨饼或木质纤维素残渣。评估应不仅基于提取率，还包括选择性、溶剂需求、能量输入、加工时间、热暴露、生物活性保持、纯化负担、微生物和化学安全、可扩展性和法规兼容性。文献计量显示绿色提取、发酵、酶转化、生物精炼、封装、生物利用度和功能食品应用是相互关联的主题。当前研究趋势强调开发温和、选择性、节能技术，以及在级联生物精炼框架内整合多个加工步骤。这些方法可大致分为三类：(i)微生物生物转化，(ii)物理和绿色提取技术，(iii)综合混合系统。
5.2.1. Biological transformation approaches
微生物发酵和酶促生物转化是将农业工业残渣转化为具有改善功能性的生物活性化合物的通用方法。与主要回收预先存在化合物的提取方法不同，微生物过程可以修饰天然分子、释放结合酚、改善肽可用性、减少抗营养因子，并产生具有抗氧化、抗菌、风味调节或健康促进特性的新代谢物。发酵可以改变基质结构、促进复合底物的酶水解，从而提高生物利用度和生物活性。微生物酶可降解木质纤维素和蛋白质基质，增加酚类、低聚糖、肽、有机酸、维生素等的可及性。受控发酵还可能刺激色素、有机酸、酶、胞外多糖和生物活性肽等特殊代谢物的产生。先进发酵策略（优化培养条件、共培养、激发子辅助发酵）可扩展选定微生物的代谢潜力，激活沉默生物合成基因簇，产生隐秘代谢物。乳酸菌、酵母、特定芽孢杆菌属和丝状真菌可将农业工业残渣转化为具有不同功能特性的化合物，包括抗菌肽、有机酸、挥发性化合物、胞外多糖和抗氧化代谢物。然而，食品相关增值需要仔细选择菌株；应优先选择具有公认GRAS或QPS状态的食品级微生物，而非食品级或机会性属需更严格评估致病性、毒素产生、抗生素耐药性、不良代谢物形成以及加工后活细胞或微生物残留的命运。一些微生物代谢物（如环状脂肽、吩嗪和挥发性有机化合物）可能作为农业系统中的信号分子，产生生物刺激素或激发子样效应，但在本综述中这些农业应用是补充性循环生物经济延伸，而非主要焦点。尽管有潜力，微生物生物转化面临底物变异性、菌株安全性、过程可重复性、污染控制、下游纯化和放大等挑战。产品一致性受原料组成、发酵模式、过程参数和稳定化方法强烈影响。成功实施需要受控生物过程设计、经过验证的微生物安全性、标准化质量标准以及与上游提取或预处理步骤在级联生物精炼系统中的整合。
5.2.2. Physical and green extraction technologies for bioactive recovery
生物转化侧重于代谢转化，而高效回收细胞内生物活性化合物通常需要破坏植物细胞结构并改善传质。先进的物理加工技术（通常称为绿色提取方法）已被探索作为传统溶剂提取的替代方案。这些方法可减少加工时间和溶剂用量、提高提取效率并帮助保护热敏化合物。然而，其可持续性不应仅因是非传统技术而被假设，而应使用可测量指标（能量输入、溶剂与固体比、回收效率、生物活性保持、加工时间、下游纯化要求和可扩展性）进行评估。绿色提取技术的适用性高度依赖基质和化合物。UAE和MAE适合加速提取动力学并减少溶剂需求，尤其适用于富含酚类的残渣，但两者都需要仔细控制能量输入和温度以避免热敏化合物降解。PEF更应被视为改善湿润导电基质细胞通透性的非热预处理，其效率取决于电导率、场强、脉冲数、腔室设计和比能量输入。HHP可在保持热敏化合物的同时支持提取，但高压设备成本和批处理操作可能限制其对低价值残渣的使用。SFE有利于选择性回收亲脂性化合物和无溶剂提取物，但高压操作和资本成本使其更适合高价值组分。DES/NADES和水性两相系统提供可调溶剂环境，但粘度、溶剂回收、毒理学评价和食品级法规接受度是主要障碍。膜分离在浓缩和纯化方面更接近工业实施，但膜污染、清洗需求和基质依赖性选择性仍是重要限制。PEF、UAE、MAE、欧姆加热(OH)、HHP、加压液体提取、亚临界水提取和SFE已应用于植物基残渣和农产品副产物的增值。这些方法通过电穿孔、声空化、快速内部加热、压力诱导结构修饰、溶剂极性调节和选择性溶解等机制增强传质，从而改善多酚、类胡萝卜素、精油、果胶、色素等功能化合物的回收。PEF通过电穿孔提高提取效率，增加细胞膜通透性，促进胞内化合物释放，特别适合作为湿润导电植物基质的预处理。高压技术可在限制热降解的同时促进生物活性化合物释放，但高资本成本、批处理操作和压力容器限制是重要约束。OH和MAE主要通过快速体积加热改善提取，但需仔细控制功率、时间和基质电导率以避免热降解。UAE是研究最广泛的提取技术之一，声空化破坏细胞结构并增强溶剂渗透，但放大后空化强度可能不均匀，需在试点或工业规模评估能量效率。SFE和加压溶剂方法提供额外选择性，SFE使用CO?适合精油、类胡萝卜素等亲脂性化合物，加压液体或亚临界水提取可通过改变溶剂性质改善极性和半极性化合物回收，主要限制是设备成本、压力操作、严重条件下可能降解以及高效下游纯化需求。总体而言，物理和绿色提取技术可改善高价值化合物回收，但实际相关性取决于技术与基质、目标化合物和预期应用的匹配。对于食品和营养保健品用途，提取性能应与能量需求、溶剂减少、生物活性保持、安全性、法规适宜性、纯化要求和技术就绪度一起评估。
5.2.3. Integrated and hybrid processing strategies for cascading biorefineries
综合和级联生物精炼策略日益被认为是改善农产品副产物增值的有前景方法。这些系统不是依赖单一提取或转化步骤，而是按顺序组合多种技术，以最大化资源回收并从同一原料产生多种增值产品。在典型级联策略中，首先应用PEF、UAE、MAE或OH等物理预处理，以增强易提取生物活性化合物（酚类、色素、果胶、精油等）的回收。然后通过酶水解、微生物发酵、膜分离或稳定化过程进一步处理残余生物质，以产生肽、有机酸、酶、多糖或富含纤维的组分。这一逐步逻辑对木质纤维素残渣特别相关，其中可溶性化合物和结构部分可通过不同技术路线增值。级联系统的主要优势是通过在同一过程链中连接化合物回收、残渣转化和下游稳定化来改善整体资源效率，可减少残余废物并支持多样化产品流。然而，工业转化仍具挑战性：组合多种技术会增加过程复杂性、水和能量管理要求、下游纯化成本和资本投资。此外，经济成功不仅取决于技术产率，还取决于原料物流、全年供应、溶剂和水循环、产品标准化、法规接受度以及所有回收部分的稳定市场。因此，综合和混合加工策略应使用技术和系统级标准进行评估，包括提取或转化效率、生物活性保持、能量输入、溶剂回收、过程兼容性、安全性、可扩展性和技术就绪度。近期过程导向研究说明为何工业相关性不能仅从提取率推断。例如，红葡萄渣PEF辅助固液提取的技术经济评估显示PEF可减少材料和能量需求并改善多酚回收的经济性，但葡萄渣的季节可用性仍是放大限制。苹果渣增值已使用多标准过程设计和技术经济分析评估，表明需要共同优化提取技术、操作模式和过程条件，而非孤立比较产率值。废弃橄榄渣的多产品生物精炼研究表明，在综合过程中回收抗氧化提取物、木质素和生物乙醇时，工业可行性会提高。
5.3. Economic and scale-up considerations
农产品副产物向高价值生物活性化合物增值在技术上可行，但其工业实施强烈依赖经济可行性、技术就绪度和过程整合。先进提取和转化技术可提高回收效率并减少溶剂或加工时间，但这些优势不会自动转化为更低总成本，因为资本支出、设备复杂性、能量需求、下游纯化和产品标准化会强烈影响工业可行性。讨论的技术处于不同就绪阶段：常规溶剂提取、超临界CO?提取和膜处理已在选定的工业应用中建立，而PEF辅助提取、NADES基提取和一些混合生物精炼系统仍需更广泛的试点或演示规模验证。近期技术经济研究已开始解决这一空白，例如红葡萄渣PEF辅助多酚提取的技术经济评估和废弃橄榄渣多产品生物精炼评估强调将实验室数据扩展到现实工业场景的重要性。苹果渣增值的多标准过程设计表明技术选择不仅应考虑提取性能，还应考虑成本、环境影响和过程稳健性。从过程工程角度看，经济可行性取决于整个价值链而非单一提取步骤。原料收集、季节可用性、干燥或稳定化、颗粒尺寸减小、溶剂或水循环、提取效率、纯化、浓缩、封装和废物流管理都影响CAPEX和OPEX。集中加工可通过更高吞吐量降低单位成本，而分散或模块化系统可能更适合季节性和地理分散的残渣。因此最佳放大策略取决于原料物流、产品价值、当地基础设施和预期市场。生命周期和生态效率评估也是必要的，因为实验室规模描述为“绿色”的技术在考虑能源使用、溶剂回收、水需求和下游纯化后可能不再环境友好。近期关于农产品废物向酚类化合物转化的LCA研究和苹果渣提取技术比较评估确认需要将环境负担与回收性能一起评估。这对于低价值残渣尤其重要，除非在级联生物精炼中回收多种产品流，否则经济利润率往往很窄。总体而言，成功放大需要在提取效率、产品价值、过程成本、环境绩效和法规适宜性之间取得平衡。技术更可能在整合到多级联系统时变得工业相关，以回收多种组分、循环溶剂或水、最小化残余废物并产生具有稳定质量和明确市场需求的产品。因此，未来研究应不仅报告提取率和抗氧化活性，还应报告比能量输入、溶剂消耗、回收效率、下游纯化要求、产品稳定性、安全合规性和技术经济指标。总体而言，膜浓缩、常规溶剂提取和超临界CO?提取更接近选定高价值流的工业实施，而PEF辅助提取、NADES基系统和复杂混合生物精炼仍需更强的试点验证和产品特定经济评估。
6. Application of agri-food-derived bioactive compounds in food systems and related sustainable applications
从农产品副产物中回收的生物活性化合物可用于多种食品系统应用，包括功能食品、营养保健品配料、天然防腐剂、活性包装和可食用涂层。然而，其应用不应仅基于提取率或抗氧化活性来评估。对于食品用途，回收化合物还必须证明在加工和储存过程中的稳定性、可接受的感官影响、生物可及性、安全性、标准化组成和法规适宜性。因此，本节主要聚焦食品和食品接触应用，而农业用途仅作为可能不适合直接食品应用的组分的补充性循环经济延伸进行讨论。
6.1. Functional food and nutraceutical applications: evidence strength and bioavailability
农产品副产物是酚类化合物、类胡萝卜素、花青素、膳食纤维、果胶、肽、有机酸等具有功能食品和营养保健品应用潜力化合物的来源。水果和蔬菜副产物、柑橘残渣、葡萄渣、苹果渣、橄榄副产物和谷物加工残渣已被广泛研究。然而，健康相关功能的证据应根据验证水平进行解释。许多研究使用化学测定、体外消化模型或细胞系统证明抗氧化、抗菌或抗炎潜力，而在动物模型或人体干预试验中确认生理效应的研究较少。因此，与心脏代谢保护、抗炎作用或疾病风险降低相关的声明应作为潜在机制呈现，除非有人体数据支持。例如，葡萄渣多酚提取物已在一项初步随机人体研究中被调查，但此类证据仍有限。生物利用度是另一个关键限制。回收生物活性化合物并不自动意味着消费后的生物学功效。加工、食品基质相互作用、消化、肠道吸收、代谢和可达到的摄入水平影响这些化合物是否保持生物可及和生物活性。封装、微囊化、纳米乳液和载体系统可改善酚类、花青素、柑橘类黄酮等敏感化合物的稳定性、分散性和受控释放，但这些系统也必须评估感官效果、剂量、消化行为和法规适宜性。因此，最强的食品应用可能是那些回收化合物提供可测量的技术或营养益处，如抗氧化富集、纤维强化、颜色增强、脂质氧化控制、益生菌支持或改善功能饮料配方。未来研究应超越总酚含量和自由基清除测定，包括稳定性测试、感官评估、体外消化、生物可及性、毒性筛查以及适当的人体验证。
6.2. Bioactive compounds in food processing, preservation, and packaging systems
源自植物材料和农产品副产物的生物活性化合物（包括酚类、精油、肽和维生素）越来越多地被纳入食品加工系统，特别是活性和可食用包装。这些应用旨在延长货架期、增强食品安全并减少对合成添加剂和石油基塑料的依赖。近期研究集中于开发富含生物活性化合物的可生物降解生物聚合物基质，特别关注受控释放机制和循环经济原则在残渣增值中的整合。酚类因其双重抗氧化和抗菌特性而受到大量关注。将其掺入活性包装材料和可食用薄膜中，可通过同时抑制氧化降解和微生物生长来改善食品保存的有效策略。酚类化合物天然丰富于水果、蔬菜、油和香料中，也大量存在于农业工业副产物中，使其成为可持续且易于获取的食品应用资源。富含源自食品加工残渣的生物活性化合物的生物聚合物基可食用薄膜和涂层为传统包装材料提供了有前景的替代方案。这些系统通过减少对不可生物降解塑料的依赖来降低环境影响，同时通过固有生物活性增强包装功能。副产物的使用不仅最小化废物产生和环境污染，还能在不与初级食品资源竞争的情况下生产增值材料。对于活性和可食用包装，关键限制不是天然提取物的可用性，而是它们在现实食品储存条件下维持包装性能的能力。源自副产物的酚类、精油和富含多糖的组分可能改善抗氧化或抗菌活性，但也可能改变薄膜结构、降低机械强度、增加水敏感性、改变颜色或气味，并影响消费者接受度。因此，包装应用应使用拉伸强度、断裂伸长率、氧气和水蒸气渗透性、受控释放、抗菌性能、脂质氧化控制、迁移行为和真实食品货架期测试进行验证。食品接触安全同样重要。掺入薄膜或涂层的活性化合物可能迁移到食品中，其迁移取决于薄膜基质、化合物极性、食品组成、储存温度和接触时间。未来研究应结合材料表征与迁移测试、毒理学评估、感官评估和遵守相关食品接触法规。如表4总结，副产物衍生化合物对活性包装和可食用涂层有前景，但工业相关性需要功能性能和食品接触安全两方面的证据。
6.3. Circular agricultural extensions in food-system valorisation
将农产品副产物衍生的生物活性物质转化为食品配料、营养保健品制剂、天然防腐剂和活性包装系统仍受若干相互关联的障碍限制。原料异质性、季节可用性、地理分散和加工历史强烈影响回收化合物的浓度、组成和功能，使产品标准化困难。对于食品应用，必须通过原料表征、可追溯性、污染物筛查、卫生稳定化和批次间质量标准来控制这些变化。因为副产物可能含有农药残留、重金属、霉菌毒素、不良微生物、过敏原或过程相关污染物。第二个限制是需要在现实应用条件下证明功能。对于功能食品和营养保健品，总酚含量或自由基清除活性不足以支持生物学相关性。加工和储存稳定性、感官影响、生物可及性、生物利用度、剂量标准化和安全性也必须评估，尤其当提出健康相关声明时。同样，对于活性包装和可食用涂层，副产物衍生化合物的掺入应得到拉伸强度、断裂伸长率、氧气和水蒸气渗透性、释放动力学、抗氧化或抗菌活性、迁移行为和食品接触安全证据的支持。工业实施还受可扩展性、经济可行性和环境性能制约。绿色提取、发酵、封装和膜基过程可提高回收效率或减少溶剂使用，但其优势必须在试点或工业规模通过技术经济分析和生命周期评估确认。资本投资、能量需求、水和溶剂循环、下游纯化、产品浓缩、稳定化和市场价值决定增值路径是否商业现实。消费者接受度是另一关键因素，因为副产物衍生配料必须被传达为安全、可持续和增值的，而非废物衍生材料。近期使用水果副产物于发酵乳制品系统的研究强调了将功能性与感官质量和消费者感知联系起来的重要性。在此食品系统框架内，农业应用应保留为补充性循环经济延伸而非中心焦点。其重要性在于为可能不符合食品级组成、感官或法规要求的低纯度提取物、水解物、发酵残渣或微生物代谢物提供增值出口，但这些可能仍具有植物生长促进、生物肥料或激发子样潜力。早期工作证明了角豆残渣酶解提取物作为生物肥料材料的潜力，综合柑橘皮生物精炼研究表明加工残渣可转化为精油、果胶、琥珀酸和肥料组分等多种输出。近期研究也支持使用农产品废物发酵生产具有生物刺激素潜力的细菌胞外多糖和真菌来源的植物防御反应
