《Foods》：Sechium edule: Phytochemistry, Biological Activities, Potential Health Effects, Food-Industry Applications, and Future Perspectives
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佛手瓜（Sechium edule (Jacq.) Sw.）是广泛种植于热带及亚热带地区的被忽视且未充分利用的葫芦科作物，其作为促进健康的食品成分来源正受到越来越多的关注。本综述基于PubMed、Scopus、Web of Science、ScienceDir
佛手瓜（Sechium edule (Jacq.) Sw.）是广泛种植于热带及亚热带地区的被忽视且未充分利用的葫芦科作物，其作为促进健康的食品成分来源正受到越来越多的关注。本综述基于PubMed、Scopus、Web of Science、ScienceDirect及Cochrane Library收录的2000年至2026年发表的研究，系统梳理了佛手瓜的植物学特征、基因组特征、营养价值、植物化学组成、生物活性、安全性及食品工业应用。佛手瓜的不同部位（果实、叶片、种子、块根及果皮）含有多种生物活性化合物，包括黄酮类、酚酸类、葫芦素类、果胶多糖及类胡萝卜素。已报道的生物活性涵盖抗氧化、抗炎、降血糖、心脏保护、抗增殖及衰老保护效应，其作用机制部分通过核因子E2相关因子2（Nrf2）介导的抗氧化信号通路及沉默调节蛋白（SIRT1/3/5/6）的上调实现。值得注意的是，一项系统荟萃分析显示，代谢综合征及2型糖尿病患者连续3个月摄入佛手瓜后，血清葡萄糖水平显著降低（MD = ?20.56；95% CI：?29.35至?11.77），糖化血红蛋白（HbA1c）水平也同步下降。在工业应用方面，佛手瓜已被开发为发酵产品、淀粉及果皮来源的生物活性薄膜、超声辅助提取果胶、具有α-淀粉酶抑制活性的种子蛋白分离物及益生菌包埋体系。近期基因组研究进一步揭示了佛手瓜的染色体级别基因组组装、全基因组复制事件及可追溯至墨西哥瓦哈卡地区的驯化历史。综上，现有证据将佛手瓜定位为食品、营养保健品及生物医学领域极具潜力的未充分利用资源，同时研究也指出了关键缺口：亟需开展标准化临床试验、生物利用度研究及全面的安全性评价。
1. 引言
全球粮食系统面临营养不安全、膳食多样性不足及非传染性疾病负担加重的挑战，被忽视和未充分利用的物种因此受到越来越多的关注。佛手瓜（Sechium edule (Jacq.) Sw.），又名菜梨、米兰顿、choko、christophine及chow-chow，是一种多用途植物，其果实、叶片、块根、种子及嫩梢均可食用且具有较高的营养价值。该物种起源于中美洲，最新证据证实墨西哥南部的瓦哈卡生物地理省是其驯化中心。目前佛手瓜已在美洲、亚洲、非洲及欧洲的多个热带和亚热带地区广泛种植。与苦瓜、黄瓜、甜瓜及西瓜等主要葫芦科作物相比，尽管佛手瓜具有悠久的民族药用价值、广泛的烹饪用途及有限的专利关注度，但其科学研究仍相对匮乏。墨西哥、中美洲、亚洲及非洲的传统社区世代使用佛手瓜辅助管理高血压、糖尿病、肾脏疾病及炎症性疾病。近期药理学研究也支持这些传统用途，在不同实验模型中证实了佛手瓜的抗氧化、降血糖、抗增殖、抗炎及心脏保护作用。重要的是，最新的荟萃分析临床证据也表明，佛手瓜对老年2型糖尿病（T2DM）或代谢综合征（MetS）患者的血糖有显著改善作用。从食品科学角度来看，佛手瓜作为功能性食品配料具有巨大潜力：其果胶的流变学及抗氧化性能优于商业苹果果胶；块根淀粉可改性用于生物可降解包装材料；叶片富含类胡萝卜素及杨梅素；种子蛋白分离物具有较高的消化率及酶抑制活性；发酵可进一步提高佛手瓜产品中黄酮苷元及抗氧化物质的含量，提示其在开发功能性发酵食品中的应用潜力。佛手瓜基因组研究的最新进展已完成606.42 Mb的染色体级别基因组组装，包含14条染色体及28237个蛋白质编码基因，同时鉴定到约2500万年前的全基因组复制事件，并揭示了黄酮类生物合成、果实发育及驯化历史的相关机制，这些基因组资源为分子育种计划及解析佛手瓜植物化学多样性的遗传基础提供了支撑。尽管近年来关于佛手瓜的研究证据不断增加，但现有综述鲜有将基因组、植物化学、临床及工业应用方面的证据整合于单一综述中，已有研究要么学科范围狭窄，要么相对于后续发表的大量文献存在滞后性。本综述通过系统梳理2000年至2026年的研究填补了这一空白，重点解决了此前综述未涉及的三个关键缺口：一是将2019年后的基因组发现与植物化学及生物活性数据整合；二是对近期荟萃分析临床证据及其潜在分子机制进行批判性评估；三是系统覆盖上一部综合综述发表以来新兴的食品工业应用。综述内容涵盖佛手瓜的植物学与基因组特征、营养与植物化学组成、基于证据分级的食源性生物活性、安全性特征，以及发酵、生物可降解包装、果胶提取、淀粉改性及蛋白分离等主要食品工业应用，特别关注临床证据质量及支持其功能性食品开发的潜在机制。
2. 检索方法
本综述检索了PubMed、Scopus、Web of Science、ScienceDirect、Cochrane Library及Google Scholar中2000年1月至2026年7月发表的佛手瓜相关文献。检索策略结合了受控词汇（适用时采用MeSH术语）与自由文本关键词，涵盖物种及其常用名（Sechium edule、佛手瓜、choko、mirliton、christophine），通过布尔运算符AND将其与主题术语（植物化学、营养组成、抗氧化、抗糖尿病、抗癌、抗炎、果胶、多糖、淀粉、发酵、食品应用、生物活性薄膜、基因组、临床试验、代谢综合征）连接，并通过布尔运算符OR连接各概念组内的同义或相关专业术语。不同数据库采用适配其语法的检索式：PubMed采用（“Sechium edule”[MeSH术语] OR “Sechium edule” OR 佛手瓜 OR choko OR mirliton OR christophine）AND（植物化学 OR “营养组成” OR 抗氧化 OR 抗糖尿病 OR 抗癌 OR “抗炎” OR 果胶 OR 多糖 OR 淀粉 OR 发酵 OR “生物活性薄膜” OR 基因组 OR “临床试验” OR “代谢综合征”）；Scopus采用TITLE-ABS-KEY（“Sechium edule” OR 佛手瓜 OR choko OR mirliton OR christophine）AND TITLE-ABS-KEY（植物化学 OR 抗氧化 OR 抗糖尿病 OR 抗癌 OR 果胶 OR 多糖 OR 淀粉 OR 发酵 OR 基因组 OR “临床试验”）；Web of Science采用TS =（“Sechium edule” OR 佛手瓜 OR choko OR mirliton OR christophine）AND TS =（植物化学 OR 抗氧化 OR 抗糖尿病 OR 抗癌 OR 果胶 OR 淀粉 OR 发酵 OR 基因组 OR “临床试验”）。ScienceDirect、Cochrane Library及Google Scholar采用适配平台语法的等效自由文本组合。经相关性筛选、全文可及性及方法学质量评估后，最终纳入134篇同行评议文献，涉及植物病理学、昆虫学及粮食安全的研究也被纳入，以提供栽培挑战、生产限制或使用模式的相关背景信息。
3. 植物学、地理学与基因组特征
佛手瓜是葫芦科多年生雌雄同株攀援草本植物，主要识别特征包括卷须、块根及特殊的生殖特性：单粒内生顽拗型种子可在果实内发生胎萌。植株高度可达10–15 m，叶片互生，呈戟形至卵形，花小且呈钟状白色，果实多为绿色至白色梨形，单果重约200–500 g。不同种质间形态变异显著，果实颜色可从白色、浅绿色到深绿色或具刺类型，单果重介于60–560 g，刺密度、果肉质地及糖含量等性状在不同地方品种及栽培种间也存在广泛差异。佛手瓜已在40余个国家种植，主要产区包括墨西哥、哥斯达黎加、巴西、中国、日本及印度。基于全基因组单核苷酸多态性的系统发育基因组学分析将Sechium edule鉴定为栽培佛手瓜的最近野生近缘种，其驯化可追溯至更新世的瓦哈卡生物地理省，且存在 ongoing 种间基因流，导致该属物种界限难以界定。野生类群较低的遗传多样性及有效种群规模凸显了作物野生近缘种保护的紧迫性。佛手瓜通常通过胎萌种子或营养扦插繁殖，RITA?生物反应器中的微繁方案相较于半固体培养基可显著提升植株活力及生物量；半硬枝扦插采用1.0 g/L吲哚-3-丁酸（IBA）处理泥炭基质时生根率最高（94.33%），外源IBA可促进养分代谢、抗氧化酶活性及内源激素调控。佛手瓜的染色体级别基因组组装大小为606.42 Mb，包含14条染色体， scaffold N50为46.56 Mb，共注释到28237个蛋白质编码基因及65.94%的重复序列，该组装通过Nanopore第三代测序结合Hi-C数据完成。比较基因组学显示，佛手瓜与蛇瓜拥有共同祖先，后与丝瓜分化，且佛手瓜约在25±4百万年前发生了全基因组复制事件。对8种葫芦科基因组的孤儿基因分析表明，佛手瓜的孤儿基因含量最低（1.63%），提示其基因组高度保守，这些孤儿基因主要在雄花中呈现组织特异性表达，可能参与葫芦科特有的适应性功能。对包括佛手瓜在内的10种葫芦科物种的GATA转录因子全基因组鉴定发现，10个物种共存在281个GATA基因，分为A–D四个亚组，其扩增主要依赖片段复制及胁迫响应顺式元件。近期佛手瓜系统发育基因组学研究也为其驯化历史、进化关系及遗传多样性提供了重要见解，凸显了其作为被忽视和未充分利用作物的价值，支持加强对佛手瓜的基因组表征、野生近缘种保护及种质资源可持续利用。简单重复序列（SSR）标记分析鉴定到363156个SSR基序，筛选出42对多态性引物，平均每个位点3.64个等位基因，可将中国种质资源分为两个主要遗传类群，果皮颜色及刺密度是区分度最高的性状。MADS-box基因家族分析共鉴定到70个基因（14个I型，56个II型），部分MADS基因参与雌雄花发育及块根形成。
4. 营养与植物化学组成
佛手瓜的显著特点是低热量密度（约19 kcal/100 g）、极高水分含量（93–95%）及突出的叶酸含量，优于大多数常见蔬菜。佛手瓜果实含有维生素C（7.7 mg/100 g）、钾（125 mg/100 g）、钙（17 mg/100 g）及丰富的膳食纤维（1.2–1.7 g/100 g）。相较于果实，嫩梢部分的灰分、纤维、钙、钾、镁、磷、铁、锌等矿物质，以及酚类、黄酮类及抗坏血酸含量更高，叶片则富含类胡萝卜素。种子含有均衡的必需氨基酸谱（315.63 mg/g蛋白质），蛋白质消化率高达80.3%；同时块根是重要的淀粉储备器官（15–25%），其结构特征与马铃薯及木薯淀粉相似。研究人员采用高效液相色谱-电喷雾电离-飞行时间质谱（HPLC-ESI-TOF-MS）、超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）等分析平台广泛研究了佛手瓜的酚类组成。一项基于非靶向超高效液相色谱-电喷雾电离-四极杆飞行时间质谱（UHPLC-ESI-QTOF-MS）及靶向HPLC的代谢组学研究比较了驯化与野生佛手瓜，发现驯化过程伴随显著的代谢重编程，涉及黄酮类、萜类、苯丙素类、脂质、核苷酸及氨基酸相关通路。70%乙醇提取的酚类物质得率最高，达188±2 mg/100 g干重。腌制佛手瓜在90天自然发酵过程中，定量到15种酚类化合物，木犀草素、芹菜素、香叶木素及异鼠李素等黄酮苷元含量显著升高；植物乳杆菌（Lactobacillus alimentarius）及L. futsaii发酵可增加芹菜素衍生物含量，而膜璞毕赤酵母（Pichia membranifaciens）则促进黄酮苷元的形成。佛手瓜叶片也具有丰富的酚类谱，超声辅助提取（UAE）-HPLC分析检测到26种酚类化合物，其中黄酮醇占总量的55%，主要为杨梅素；酚酸约占35%，包括阿魏酸、绿原酸及（+）-儿茶素；叶黄素占类胡萝卜素总量的42–85%。佛手瓜果实三个贮藏阶段的代谢组学与转录组学分析鉴定到57种黄酮类化合物，其中42种苷类呈现显著差异性积累，外源苯丙氨酸可通过候选R2R3-MYB转录因子（FSG0057100）上调总黄酮含量及生物合成基因的表达。佛手瓜中鉴定到的关键酶包括β-葡萄糖苷酶（EC 3.2.1.21），其纯化后部分特征为116 kDa蛋白（两个58 kDa亚基），与黄瓜β-葡萄糖苷酶具有同源性，米氏常数（Km）为4.88 mM，最适pH为4.0，最适温度为50 °C，且耐受尿素及碘乙酰胺。β-葡萄糖苷酶的独特亚型II通过疏水氨基酸相互作用（39%非极性残基）形成分子聚集体，其机制不同于禾本科已知的β-葡萄糖苷酶聚集因子（BGAF），Km为4.59 mM，催化常数（kcat）为10087 μM·min?1。佛手瓜果实中苯丙氨酸含量为32.67 mg/100 g，在非常规食用植物中处于较低水平，适合纳入苯丙酮尿症患者的膳食以改善饮食多样性。葫芦素是葫芦科丰富的三萜类化合物，存在于苦味/野生栽培种及Sechium杂交种中，具有强效抗增殖活性。佛手瓜果胶（CP）被结构表征为阴离子杂多糖（CP-2），主链为→4)-β-d-半乳糖基-(1→3,6)-β-d-半乳糖基-(1→3)-β-d-半乳糖基-(1→4)-α-d-半乳糖醛酸基-(1→，侧链为α-l-阿拉伯呋喃糖基及β-d-葡萄糖基。佛手瓜水溶性多糖（WSP）含有果胶同型半乳糖醛酸及I型鼠李半乳糖醛酸主链、半纤维素葡甘露聚糖、木葡聚糖及葡萄糖醛酸（阿拉伯）木聚糖。对佛手瓜不同可食用器官的液相色谱-光电二极管阵列-质谱（LC-PDA-MS）分析鉴定到8种黄酮类化合物，包括3种C-糖苷及5种O-糖苷黄酮，总黄酮含量以叶片最高（35.0 mg/10 g干重），其次为根（30.5 mg/10 g）及茎（19.3 mg/10 g）。
5. 先进提取方法与传统溶剂提取方法的比较
新兴绿色提取技术在减少溶剂消耗、缩短提取时间及降低环境影响的同时，可提高植物化学物质的分离效率。研究人员探索了传统溶剂提取法与新型绿色提取技术从佛手瓜中提取生物活性植物化学物质的效果，发现提取方法对植物化学物质的回收率及后续生物活性有显著影响。传统方法如浸渍法、索氏提取法及回流法因操作简便且无需昂贵仪器而被广泛使用，但与先进方法相比，其植物化学物质得率较低且处理时间更长。针对同一植物基质（如佛手瓜果皮中绿原酸的提取）的比较研究显示，超声辅助提取（UAE）得率达9.34%，显著高于微波辅助提取（MAE，6.56%）及传统浸渍法（6.88%）。叶片组织中也呈现类似规律，UAE得率为11.80±1.32%，高于MAE（9.01±1.70%）及传统浸渍法（7.18±1.02%）。这些配对比较在控制基质及溶剂条件下进行，直接证明了空化驱动的细胞壁破坏方法相较于传统浸渍法可改善酚类、类胡萝卜素及黄酮类物质的传质效率。除得率外，先进提取技术因选择性更强，对热不稳定及结构复杂的生物活性物质提取更有效。佛手瓜叶片UAE提取物的抗氧化物质种类更丰富（杨梅素、芦丁、槲皮素、绿原酸、阿魏酸、β-胡萝卜素、叶黄素及α-生育酚），在ABTS及FRAP assay中表现出更强的抗氧化活性。超声辅助碱法提取佛手瓜种子蛋白的得率达88%，高于传统碱法（58%）及超声水浴法（72.4%），且热效应极小，可防止蛋白质变性。所得分离物纯度最高（66.7%），酚含量最高（7.22 mg GAE/g DW），且α-淀粉酶抑制活性达74%。类似地，超声辅助提取可有效回收佛手瓜果实中的细胞壁多糖，经超声处理（180 W，70 °C，40 min）及色谱纯化后得到两个多糖组分：CP-1（41.1 kDa）及CP-2（15.6 kDa）。传统加热提取也被用于回收及表征佛手瓜的非淀粉多糖（NSP）。传统溶剂法在极性分馏为主要目标而非单纯追求得率时仍具有实用价值。采用极性递增的溶剂进行顺序提取及回流提取，可系统解析佛手瓜的植物化学物质分布，其中乙酸乙酯组分表现最优：果实中酚含量最高（3.21 g GAE/100 g提取物），叶片中黄酮及类胡萝卜素含量最高（分别为11.64 g QE/100 g及12.73 g β-胡萝卜素当量/100 g），且果柄组织的自由基清除活性最强（DPPH IC50 = 1.3 μg/mL）。采用甲醇及乙酸乙酯对佛手瓜果肉及叶片进行极性分馏，发现总酚含量（TPC，mM g?1提取物）与抗氧化能力（mM TE g?1提取物）呈强相关性（r = 0.99），乙酸乙酯组分的抗氧化能力达951.73±29.14 mM TE g?1提取物。佛手瓜块根的乙醇:水（60:40或70:30）醇水浸渍法被广泛用于获取肉桂酸及香豆酸衍生物，这类物质与血管舒张及降压活性相关，独立研究中提取率可稳定在8.9%左右。结果表明，在以极性驱动的化合物类别选择性为目标的生物活性导向分离策略中，传统浸渍法在方法学上仍具有适用性。两种提取范式的另一差异在于化合物稳定性及下游生物活性的保留。UAE提取时间短且可在较低或可控温度下操作，相较于果皮及叶片基质中的传统方法，能更好地保留热不稳定抗氧化剂及结构复杂的糖苷类物质，表现为UAE对类胡萝卜素及生育酚的回收率更高。相比之下，传统提取及烘烤或蒸煮过程会降低佛手瓜果皮、叶片及果肉提取物中的酚含量及相关生物活性，表明这类化合物对长时间热暴露敏感，与提取技术无关。但部分传统方法在选择性提取特定非酚类生物活性类别时具有独特价值：索氏脱脂结合乙醇浸渍不仅可提取生物碱及皂苷，还可提取强心苷及蟾蜍甾二烯，这类物质并非超声优化方案的靶向目标。全果的顺序己烷-甲醇提取可通过色谱分离获得葫芦素组分，其对乳腺癌细胞模型具有抗增殖活性；进一步的甲醇分馏可分离到葫芦素B、D、E、I及一系列对HeLa细胞具有活性的黄酮类化合物。这些发现提示，佛手瓜提取方法的选择不应仅基于最大化得率，还需考虑目标化合物类别。现有研究表明，先进与传统提取方法并非互斥，而是具有互补功能。UAE在从佛手瓜果皮及叶片中回收酚类等生物活性物质方面优于MAE及传统浸渍法，从种子中获得的蛋白分离物得率及功能特性也优于传统碱法，且UAE在保留多糖的抗氧化特性及结构稳定性方面具有额外优势。而传统方法如回流、索氏提取或顺序溶剂浸渍在提取葫芦素、生物碱及皂苷等特定类别化合物方面更为成熟。未来研究若能在响应面优化的UAE或MAE方案与传统方案结合的基础上，全面报告得率及组成数据，将极大促进比较结论的得出，并为佛手瓜高值化利用中按化合物类别合理选择提取方法提供依据。
6. 生物活性与潜在健康效应
6.1. 抗氧化活性
氧化应激是指活性氧（ROS）生成与内源性抗氧化防御之间的失衡，是2型糖尿病、心血管疾病、神经退行性疾病及衰老过程中生理功能衰退的关键致病因素。水果和蔬菜是膳食抗氧化剂的重要天然来源，可通过 redox 敏感信号通路减轻氧化损伤，因此受到广泛关注。佛手瓜因富含酚类、黄酮类、葫芦素、类胡萝卜素及维生素C等具有抗氧化特性的物质，成为研究关注的食品。佛手瓜不同部位（叶片、嫩梢及果实）在多种标准抗氧化 assay 体系中均表现出显著的抗氧化活性，其中叶片在DPPH、ABTS及FRAP三种 assay 中的活性均高于果实及茎，这归因于其较高的总酚含量及黄酮含量。研究人员对甲醇及醇水提取物进行了生物活性导向的植物化学研究，发现绿原酸、芦丁、槲皮素、柚皮素、杨梅素、高良姜素及葫芦素是清除自由基及减轻氧化应激的关键植物化学物质。一项与佛手瓜相关的植物病原筛选研究中，导致佛手瓜叶片坏死症状的金黄杆菌（Chryseobacterium sp.）被列为测试菌株，从墨西哥云雾林植物中鉴定到的香草醛、反式肉桂酸、东莨菪素及伞形花素等酚类化合物对该菌具有抑菌活性。这些抗氧化效应具有明确的化学基础，并在细胞及动物模型中可检测到生物学效应。佛手瓜嫩梢提取物可有效降低细胞内氧化应激并激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK），这与脂质代谢增强及代谢稳态改善相关。在苯并[a]芘诱导的微核小鼠模型中，未过滤的新鲜佛手瓜汁可提供约70%的基因组保护作用，这被认为源于膳食纤维与多酚类成分的协同效应。类似地，佛手瓜根部的醇水提取物可预防血管紧张素II诱导的内皮组织氧化应激，通过维持一氧化氮生物利用度、减少内皮ROS生成及改善内皮功能发挥作用。临床证据也支持抗氧化特性在人体中同样存在：黑色刺佛手瓜变种（Sechium edule var. nigrum spinosum，500 mg，每日三次，持续6个月）可显著提升代谢综合征老年人群的总抗氧化状态（TAS）及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活性，同时降低总氧化状态（TOS）及氧化应激指数，并使Nrf2 mRNA表达上调约47%。抗氧化能力还受加工方式影响，发酵腌制佛手瓜的总酚含量、总黄酮含量及DPPH/ABTS自由基清除活性均显著高于未发酵原料，且发酵产物提取物不会诱导H2O2处理的HepG2细胞发生氧化损伤，表明发酵后ROS积累减少，内源性抗氧化能力增强。Sechium杂交种中发现的同类植物化学物质也表现出类似的抗氧化及抗炎特性，包括降低脂质过氧化、提升GPx活性、抑制肿瘤坏死因子-α（TNF-α）生成、增强白细胞介素-10（IL-10）水平及保护次氯酸诱导的膜损伤。佛手瓜富含酚类、黄酮类及维生素C等抗氧化剂，有助于减轻与代谢综合征、糖尿病及心血管疾病相关的氧化应激，临床及动物研究均证实佛手瓜补充可改善抗氧化标志物、减少氧化损伤及改善内皮功能。发酵等加工方式可进一步提升其抗氧化活性，其中绿原酸及槲皮素等抗氧化化合物也贡献了其抗菌活性。
6.2. 抗糖尿病活性
佛手瓜的抗糖尿病活性得到了临床试验数据及大量药理学、实验与机制证据的支持。一项纳入三项临床试验的系统综述与荟萃分析显示，佛手瓜补充剂可显著降低老年2型糖尿病或代谢综合征患者的空腹血清葡萄糖水平：补充3个月后合并均数差（MD）为?20.56 mg/dL（95% CI：?29.35至?11.77；p < 0.0001），6个月后为?12.96 mg/dL（p = 0.004），对应HbA1c在相同时间点分别降低1.12%及0.92%。另一项独立临床研究显示，老年2型糖尿病患者补充佛手瓜6个月可显著提升沉默调节蛋白基因mRNA表达（SIRT1 +52%，SIRT3 +69%，SIRT5 +62%，SIRT6 +69%），改善 redox 状态，使总氧化状态降低50%的同时总抗氧化状态提升44%。需要注意的是，这两项试验的研究人群均为老年2型糖尿病患者，存在重叠且样本量较小。sirtuin及 redox 发现仅为临床观察结果，其机制尚未在临床层面明确，现有动物及机制证据仅能部分解释其与降血糖效应的因果关系。临床前糖尿病动物模型证据为临床信号提供了生物学合理性，但模型与人体试验之间的转化关联仍较间接。在db/db小鼠中，佛手瓜果胶处理8周可增加胰高血糖素样肽-1（GLP-1）分泌及肝糖原储存，降低稳态模型评估胰岛素抵抗指数（HOMA-IR），同时改善肠道菌群组成：增加瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）、毛螺菌科（Muribaculaceae）、异普雷沃菌属（Alloprevotella）、里肯菌属（Rikenella）、副拟杆菌属（Parabacteroides），降低厚壁菌门/拟杆菌门比值。在链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠模型中，甲醇H387-07果实提取物可降低糖化血红蛋白及空腹血糖，改善脂质代谢，并保护肝、肾及胰腺组织免受糖尿病相关组织病理学损伤。在大鼠模型中，新鲜佛手瓜汁预处理可显著减轻淀粉诱导的餐后血糖升高，尽管果汁具有抗氧化活性，但其降糖效应并非源于多酚含量，提示蛋白质及其他宏量或微量营养素可能参与其中。值得注意的是，这三项动物研究采用了三种不同的制剂：果胶提取物、甲醇果实提取物及新鲜果汁，其植物化学组成存在显著差异，活性成分也可能不同。这种异质性意味着动物证据虽与临床试验方向一致，但不能视为单一已验证的干预措施，反而提示佛手瓜的多种潜在独立生物活性组分可能共同贡献血糖效应，这对未来的标准化工作具有重要启示。体外酶学 assay 为碳水化合物消化相关机制提供了证据，佛手瓜果皮提取物对α-淀粉酶的抑制活性IC50为0.2 mg/mL。该体外发现与大鼠实验中新鲜佛手瓜汁预处理显著降低淀粉诱导的餐后血糖升高的结果方向一致，但由于研究采用不同实验体系，机制关联仍为推断性。综上，临床、动物及体外证据指向多种互补机制：通过增加GLP-1分泌、激活PI3K/Akt及AMPK通路增强肠促胰岛素及胰岛素增敏信号；通过果皮提取物抑制α-淀粉酶实现消化酶抑制；通过调节肠道菌群改善细菌种群结构；通过上调sirtuin基因表达及改善氧化还原状态实现抗氧化与 redox 调节。现有机制证据的主要局限在于佛手瓜制剂及实验系统的多样性，限制了研究间的直接比较。在db/db小鼠中，佛手瓜果胶通过肠-肝轴的多个相互关联的通路发挥作用，包括肠道菌群/短链脂肪酸（SCFAs）/GLP-1、PI3K/AKT/FoxO1及GPR43/AMPK/FoxO1信号通路。而佛手瓜果皮提取物在体外可抑制α-淀粉酶，新鲜佛手瓜汁在降低淀粉诱导的餐后血糖时，对测试的碳水化合物消化酶（包括淀粉酶、α-淀粉酶）无抑制作用。老年2型糖尿病患者补充黑色刺佛手瓜变种粉末（1.5 g/天）后，sirtuin基因表达及 redox 相关参数发生变化。目前尚无法直接比较不同制剂及实验模型间的机制，现有机制图景是基于不同实验系统拼凑的推断，而非经过验证的统一通路，这一区分至关重要，因为它直接影响当前证据所能支持的机制确定性。尤其是临床观察到的sirtuin/redox变化，其机制仍未明确，现有证据基础中尚无动物或体外研究证实佛手瓜诱导的sirtuin上调是降血糖效应的因果驱动因素，还是补充后的平行相关反应。总体而言，三个证据层级（临床血糖及HbA1c降低、动物模型血糖及肝脏改善、体外酶抑制）的方向一致性为佛手瓜作为全食品或提取物干预的抗糖尿病活性提供了合理的生物学合理性。但现有证据基础尚无法确定佛手瓜的哪种组分（果胶、富含多酚的果汁或全果提取物）负责哪种临床观察到的效应，这一缺口应作为未来机制与标准化研究的优先方向，同时需开展更大规模的多中心临床试验以确认长期疗效并建立可靠的剂量推荐方案。
6.3. 抗炎活性
慢性低度炎症是代谢综合征、肥胖、动脉粥样硬化、高血压及2型糖尿病的重要病理标志。炎症信号通路的激活会导致慢性内皮功能障碍、氧化应激、脂质积累及血管重塑，进而增加心血管风险。因此，可同时影响炎症介质与氧化应激的膳食策略受到广泛关注，佛手瓜在实验及临床研究中显示出良好的抗炎及心脏保护作用。从佛手瓜中分离的水溶性多糖可抑制巨噬细胞介导的炎症反应，在动脉粥样硬化的防治中具有重要意义。在胆固醇晶体激活的THP-1巨噬细胞中，水溶性多糖可强效抑制IL-1β及促炎趋化因子分泌，减少细胞内脂质积累，增加肝脏X受体-α（LXRα）表达，抑制基质金属蛋白酶-9（MMP-9），阻断NLRP3炎症小体启动并降低caspase-1活化。基于这些结果，佛手瓜多糖可通过正向调节胆固醇外流及抑制炎症小体驱动的炎症，延缓动脉粥样硬化进展。这些抗炎活性也得到了临床研究的证实。在代谢综合征老年人群中，补充佛手瓜6个月可显著降低收缩压、舒张压、HbA1c、硫代巴比妥酸反应物（TBARS）、8-异前列腺素、8-羟基-2′-脱氧鸟苷（8-OHdG）及氧化应激评分，同时升高高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、总抗氧化状态、超氧化物歧化酶及抗炎细胞因子IL-10水平。这些生化改善伴随代谢综合征诊断标准数量的减少，提示整体 cardiometabolic 健康得到改善。其他探索性临床研究也显示，长期佛手瓜补充可显著降低循环TNF-α水平，进一步证实其全身性抗炎效应。实验研究揭示了支持上述观察结果的互补分子机制。值得注意的是，Sechium杂交种提取物可抑制小鼠TNF-α生成，增强谷胱甘肽过氧化物酶及IL-10活性，提示其可调节炎症及抗氧化通路。结果表明，酚类、黄酮类及葫芦素通过协同作用调节炎症细胞因子平衡。实验性高血压模型也提供了心血管保护的证据：Lombardo-Earl等发现佛手瓜根部的醇水提取物可有效降低血管紧张素II诱导的高血压大鼠的平均动脉压，并诱导大鼠主动脉环显著舒张。生物活性导向分馏表明，降压活性主要源于肉桂酸衍生物及相关酚类化合物。Trejo-Moreno等研究显示，佛手瓜根的丙酮组分可改善血管紧张素II诱导的血管功能障碍小鼠的内皮功能，提取物可抑制血管组织氧化应激并增强内皮反应性，提示其可保护高血压及心血管疾病导致的内皮损伤。这些观察结果近期已扩展至肝脏及代谢炎症领域：Alvarado-Ojeda等发现，醇水根提取物可显著降低血管紧张素II诱导的非酒精性脂肪性肝炎（NASH）小鼠模型肝脏中TNF-α、IL-1β、IL-6及转化生长因子-β（TGF-β）的细胞因子浓度，同时降低肝脏甘油三酯浓度及肝纤维化程度。结果表明，佛手瓜的抗炎效应不仅限于血管组织，还延伸至与 cardiometabolic 疾病密切相关的代谢组织。综上，佛手瓜表现出显著的抗炎及心脏保护特性，其多糖可抑制巨噬细胞介导的炎症并降低动脉粥样硬化形成相关标志物水平。临床试验中，佛手瓜提取物可降低代谢综合征老年人群的血压、氧化应激标志物及TNF-α，同时升高IL-10等抗炎细胞因子。动物研究也支持这些益处，表明佛手瓜提取物具有广泛的 cardiometabolic 效应，包括降低血管及肝脏组织的炎症细胞因子水平、改善内皮功能及降低血压。
6.4. 抗增殖与抗癌活性
尽管化疗、放疗、靶向治疗及免疫治疗已取得显著进展，但这些治疗的有效性常受限于全身毒性、多药耐药、肿瘤复发及对恶性细胞的选择性不足。因此，研究人员越来越关注可同时调节多个致癌通路且对正常组织毒性较低的植物源生物活性化合物。佛手瓜是处于临床前研究阶段的食用植物，其葫芦素及多酚类化合物在实验性癌症模型中表现出显著的抗增殖活性。目前的临床前研究已在多种癌细胞系（包括宫颈癌、乳腺癌、白血病及纤维肉瘤模型）中评估了佛手瓜的生物活性化合物，证实其可调节凋亡、细胞周期调控、氧化应激及增殖信号通路。但需注意，现有证据几乎全部来自体外细胞系研究及有限的动物实验，尚无对照临床试验评估佛手瓜在人体的抗癌疗效，这些发现应被解读为初步的、用于生成假设的探索性结果，而非治疗成熟的证据。佛手瓜提取物的体外抗增殖活性似乎具有基因型依赖性，并受植物化学组成、提取溶剂及葫芦素和黄酮类浓度影响。在这些实验模型中，野生及杂交基因型始终表现出显著高于商业栽培种的体外活性，凸显了种质选择作为未来药理学研究及功能性食品开发资源的重要性。这种变异性归因于次级代谢产物谱的差异，包括葫芦素B、D、E、I及芦丁、槲皮素、杨梅素、柚皮素、根皮素、芹菜素及高良姜素等黄酮类化合物。生物活性导向分馏进一步显示，富集的色谱组分比粗提物具有显著更高的抗增殖活性，提示在实验条件下纯化有效植物化学物质可增强生物活性。宫颈癌细胞系是多项体外研究的焦点：Perla Negra栽培种由黑色小佛手瓜变种与苦味野生佛手瓜变种杂交育成，在体外对HeLa细胞表现出显著的细胞毒活性（IC50 = 1.85 μg/mL），同时对正常人淋巴细胞的毒性显著更低（IC50 ≈ 30 μg/mL），提示其具有良好的治疗选择性指数。进一步色谱分离研究显示，体外抗增殖活性集中于特定生物活性组分而非所有组分，提示活性成分富集可能是未来临床前优化的有效策略。乳腺癌细胞系也被作为佛手瓜植物化学物质的体外靶点进行研究：二氯甲烷果实提取物对MCF-7细胞表现出高活性（IC50 = 0.58 μg/mL），在与阿霉素比较的相同体外条件下，低至0.07 μg/mL的浓度即可观察到可测量的抗增殖活性。后续研究显示，甲醇提取物及高甲醇含量的色谱组分可有效抑制三阴性MDA-MB-231及雌激素受体阳性MCF-7乳腺癌细胞系的增殖，提示其抗增殖效应并非局限于雌激素受体表型，可能涉及多个细胞靶点而非单一共同通路。H-387-07-GISeM基因型的甲醇提取物对P388、J774及WEHI-3等白血病细胞系的增殖表现出显著抑制作用，体外IC50值低于1.3 μg/mL。值得注意的是，在相同实验系统中，这些提取物对正常骨髓单个核细胞的细胞毒性极低，提示其对恶性细胞具有选择性活性。形态学及生化分析鉴定到凋亡细胞死亡的经典特征，包括凋亡小体形成、磷脂酰丝氨酸外翻及DNA片段化，表明观察到的细胞毒性涉及程序性细胞死亡通路的激活，而非单纯的非特异性毒性，但这一解读仍仅基于体外观察。已报道的分子事件包括磷脂酰丝氨酸外翻、DNA片段化、凋亡小体形成、线粒体功能障碍、细胞色素c释放及caspase-3激活，与内源性线粒体凋亡通路的激活一致。宫颈癌细胞模型中鲜有报道外源性caspase-8通路的参与，提示内源性凋亡通路可能在这些特定体外系统中占主导。多项研究报道，凋亡伴随细胞活力的剂量依赖性降低，这与葫芦素作为多靶点三萜类化合物的已知生物学活性一致，其可促进凋亡、调节细胞周期进程、细胞骨架组织及多种癌症细胞模型中的致癌信号。初步毒理学及药代动力学数据为后续研究提供了一些早期支持，但范围仍有限。对黑色刺佛手瓜变种甲醇果实提取物的急性毒性研究显示，CD-1小鼠给药剂量达5000 mg/kg时仍未观察到死亡，最高测试剂量下未观察到明显的急性效应或血液化学及血细胞计数的显著变化，但骨髓细胞有丝分裂指数升高。该提取物对P388白血病细胞的细胞毒性显著高于正常骨髓单个核细胞，提示其在实验条件下具有一定的生物学选择性。类似地，佛手瓜植物化学物质对恶性细胞的选择性细胞毒性，及对正常淋巴细胞和骨髓单个核细胞影响极小的体外观察结果，是初步但令人鼓舞的发现，需要在更全面的体内毒理学及疗效研究中确认，才能提出任何转化声明。药代动力学数据同样处于初步阶段：动物模型中口服H387-07果实提取物（125 mg/kg）后，葫芦素B被快速吸收并分布至体循环，1小时达到峰浓度（Cmax）约37.56 μg/mL。葫芦素IIA（CIIA）也首次在血浆中被鉴定到，表明生物活性葫芦素在该动物模型中口服后可实现系统生物利用度。这一发现虽对未来药代动力学表征具有前景，但其本身并不能确立佛手瓜在体内的抗癌疗效或安全性，更不用说在人体中的效果。总体而言，现有累积证据支持佛手瓜植物化学物质在多种体外癌症模型中具有可证实的临床前抗增殖及细胞毒活性，并辅以有限的动物研究早期药代动力学及急性毒性数据。这一证据体系支持开展持续的临床前研究，包括更广泛的体内疗效及毒理学研究，但尚不能构成支持佛手瓜作为人类癌症治疗候选药物的证据，在阐述这些发现时需始终明确这一区分。佛手瓜通过选择性细胞毒性、线粒体凋亡、DNA片段化、磷脂酰丝氨酸外翻、细胞色素c释放、caspase-3激活、抑制癌细胞增殖及富集葫芦素富集的生物活性组分，表现出广谱抗增殖活性。尽管这些结果令人鼓舞，但现有研究仍主要局限于体外研究，仅有少数研究评估了动物肿瘤模型的疗效，尚无对照临床试验确定佛手瓜在人体的抗癌效应。未来研究应优先考虑标准化提取物制备、全面的植物化学表征、药代动力学及药效学评估、原位及异种移植肿瘤模型的机制验证，最终开展设计良好的临床研究，才能确立佛手瓜在癌症预防及治疗中的潜在作用。
6.5. 衰老保护与抗衰老效应
随着年龄增长，机体经历进行性氧化应激、慢性低度炎症、线粒体功能障碍、基因组不稳定及端粒磨损，这些过程共同导致衰弱、代谢性疾病、心血管疾病及功能衰退。因此，可调节健康衰老相关分子机制的功能性食品受到广泛关注。很少有食用植物在 human 干预研究中显示出对生物衰老标志物的可测量效应，佛手瓜是少数被报道具有此类效应的物种之一。最显著的临床发现是，代谢综合征老年人群补充佛手瓜（1.5 g/天，持续6个月）后端粒缩短减少。补充佛手瓜的参与者端粒DNA丢失显著更少，脂质过氧化物、蛋白羰基、8-OHdG及总氧化状态等氧化损伤标志物水平显著降低，总抗氧化状态水平显著升高。端粒完整性的维持可能与 redox 稳态增强相关，而非直接刺激端粒延长，因为氧化DNA损伤是端粒侵蚀的主要驱动因素之一。这一解读也得到了后续临床研究的支持：补充佛手瓜3个月后血清端粒酶活性未受影响，也未显著升高。维持端粒酶活性可能有助于稳定正常功能，而非促进增殖通路的非受控激活，这一点尤为重要，因为端粒酶活性升高与恶性转化相关，而通过减少氧化应激维持端粒完整性是健康衰老的生理理想通路。进一步的机制支持来自sirtuin表达研究：老年2型糖尿病患者补充佛手瓜6个月可上调SIRT1、SIRT3、SIRT5及SIRT6的mRNA表达，降低系统性氧化应激并增强抗氧化能力。这些蛋白在调节长寿通路中发挥核心作用，可协调线粒体生物能量学、DNA修复、基因组稳定性、细胞代谢及氧化应激的适应性反应。其中SIRT1及SIRT6参与染色质重塑及基因组完整性维持；SIRT3及SIRT5控制线粒体酶活性及活性氧解毒。佛手瓜的衰老保护特性也与其已报道的抗氧化及抗炎活性一致。临床研究显示，抗氧化酶如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶及谷胱甘肽过氧化物酶活性升高，脂质过氧化及氧化DNA损伤降低。此外，佛手瓜补充后Nrf2抗氧化防御通路的激活可能为衰老过程中维持细胞稳态提供了另一种分子机制，因为Nrf2可调控多种细胞保护及抗氧化基因的转录，共同预防衰老相关的氧化损伤。综上，现有证据表明佛手瓜的衰老保护活性通过多种互补机制介导：减少氧化DNA损伤、减轻脂质及蛋白质氧化、增强内源性抗氧化防御、激活Nrf2信号通路、上调SIRT1、SIRT3、SIRT5及SIRT6表达、维持端粒酶稳态及保留端粒完整性。佛手瓜并非靶向衰老的单一通路，而是影响细胞韧性及代谢相关的多个相互关联的通路。但现有证据主要来自针对患有代谢性疾病的老年人群的小型临床试验，未来需在健康衰老人群中开展研究，延长干预周期，并纳入线粒体功能、细胞衰老、表观遗传调控、蛋白稳态及免疫衰老等其他衰老相关结局指标，以进一步阐明佛手瓜作为健康长寿功能性食品的作用。佛手瓜表现出显著的衰老保护特性：临床试验中，补充佛手瓜与代谢综合征老年人群端粒缩短及氧化DNA损伤减少相关，其机制可能并非直接刺激端粒酶活性，而是通过改善 redox 平衡实现。此外，补充可上调sirtuin家族关键长寿相关基因（SIRT1、SIRT3、SIRT5及SIRT6）的表达，这些基因负责线粒体功能、DNA修复、基因组稳定性及降低系统性氧化应激。这些抗衰老效应与佛手瓜的抗氧化活性一致，包括Nrf2通路及抗氧化酶活性的激活，但这些效应仅在患有代谢性疾病的老年人群的小型临床试验中被报道。
7. 食品系统中的应用
佛手瓜在食品系统中具有多种应用：发酵可提高酚含量、生物利用度及叶酸等功能代谢物的生成；果胶提取可生产富含酚类及抗氧化物质的优质配料，具有益生元及抗糖尿病特性；淀粉及副产物高值化可制备具有抗菌及抗氧化特性的生物可降解包装薄膜；种子、嫩梢及叶片被高值化为蛋白分离物、动物饲料及高营养价值的废弃物来源配料；干燥与涂膜技术可延长佛手瓜基产品的货架期及稳定性，进一步推动其作为可持续功能性食品配料在食品工业中的广泛应用。
7.1. 发酵与功能性产品
发酵可通过提升佛手瓜的生物活性潜力，增强其营养与功能价值。大规模自然发酵生产腌制佛手瓜的过程中，植物乳杆菌（Lactobacillus alimentarius）是主要细菌物种，而Kazachstania humilis及膜璞毕赤酵母（Pichia membranifaciens）是主要酵母物种。微生物代谢网络分析显示，细菌与真菌群落共同塑造了产品的理化特性并生成特征风味化合物。结合基因组与代谢组学分析，植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）被鉴定为代谢基因及挥发性代谢物（包括醛类、酯类及醇类）的主要来源，其代谢主要通过苯丙氨酸代谢、Ehrlich通路及脂肪酸生物合成通路实现。另一项研究中，乳酸菌发酵佛手瓜叶-菠萝冰沙在模拟肠道消化过程中总酚回收率提升了65.96%，基于透析的生物利用度达53.58%。此外，从发酵佛手瓜果皮中分离到的产叶酸益生菌株Lactiplantibacillus plantarum MGKMVIT11在优化条件下可产364 μg/mL叶酸，并表现出抗氧化、抗炎及针对HCT-116细胞的抗癌活性。
7.2. 果胶提取与功能特性
佛手瓜果胶已成为高价值功能性配料。超声辅助提取优化后得率达6.19%，果胶酯化度低，摩尔质量高（2.47×106 g/mol），具有非牛顿假塑性流体行为，ABTS抗氧化能力优于商业苹果果胶。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、甲基化分析及核磁共振（NMR）进行的结构分析鉴定到两个细胞壁多糖组分：CP-1（半乳聚糖，41.1 kDa）及CP-2（阴离子杂多糖，15.6 kDa），后者具有复杂的分支主链，包含半乳糖醛酸、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖、葡萄糖、葡萄糖醛酸、甘露糖及木糖。佛手瓜果胶通过PI3K/AKT/FoxO1及GPR43/AMPK/FoxO1轴的肠道调节活性，使其不仅具有流变学应用价值，还具备益生元及抗糖尿病功能的膳食纤维特性。
7.3. 淀粉基薄膜与生物可降解包装
佛手瓜块根淀粉（CTS）作为生物可降解食品包装材料的原料受到关注。掺入肉桂精油（CEO）Pickering乳液（由玉米醇溶蛋白-果胶复合物ZPCO稳定）的CTS复合薄膜表现出更高的断裂伸长率，对食源性病原体抗菌活性更强，抗氧化潜力更高，且水蒸气透过率更低（ZPCO添加量为2%时）。这类薄膜可实现CEO的缓慢持续释放，显著延长碎牛肉的货架期，且在测试浓度下未表现出毒性效应。类似地，向CTS/马铃薯淀粉共混物中添加纤维素纳米颗粒可增强薄膜性能，提高拉伸强度、弹性模量、熔融温度及焓值，同时降低溶解度。基于反应挤出（REX）的佛手瓜根淀粉阳离子化采用3%缩水甘油基三甲基氯化铵（GTAC），成功改性了其理化性质，相较于传统阳离子化方法，该方法更快、更节能且更环境友好。此外，以甘油、山梨醇或乙二醇为增塑剂，由未成熟佛手瓜果皮制备的生物聚合物薄膜玻璃化转变温度为63.29 °C，熔融温度为154.26 °C，表明其热稳定性适合潜在的食品包装用途。Luna-Ni?o等开发了补充迷迭香或肉桂精油的生物可降解佛手瓜淀粉薄膜，其表现出抗菌及抗真菌活性，且力学性能具有水活性依赖性。作为可食用涂膜应用于面包时，这些薄膜在15天贮藏期内延缓了霉菌生长，同时保持了可接受的风味特性，证明其可延长面包货架期。
7.4. 蛋白分离物与高值化配料
佛手瓜种子是相对未被充分探索的营养保健品来源。采用20 kHz超声探头可将蛋白得率回收率提升至88.0±3.2%，佛手瓜种子蛋白分离物（CSPI）的干重蛋白含量达8.2±0.9%。所得CSPI的必需氨基酸评分理想（315.63 mg/g蛋白质），蛋白质消化率为80.3±4.5%，且在100 μg/mL浓度下α-淀粉酶抑制活性达74%。CSPI-U
