综述：通过香蕉皮资源化利用实现可持续食品保鲜：先进提取技术与食品级安全性

《Food Control》：Sustainable Food Preservation through Banana Peel Valorization: Advanced Extraction and Food-Grade Safety

　　

摘要：香蕉（大蕉，Musa paradisiaca）皮因含有多种有益化合物而引起了科学界的关注。香蕉的大规模种植每年产生超过 1.05 亿吨，导致 3600 万吨香蕉皮成为废物。人们过去常将其丢弃或喂给动物。然而，如今以有益的方式利用香蕉皮是一种现代、环保的理念，用于生产天然防腐剂和功能性食品。本综述旨在讨论如何使用溶剂提取、微波辅助提取和酶辅助提取从香蕉皮中提取有益化合物。将这些有益化合物掺入食品中，可增加其抗氧化和抗菌活性，防止新鲜食品变质。本综述将基于这些化合物如何清除自由基和抑制微生物来讨论保存肉类产品、鱼类和烘焙食品的方法。将这些化合物以小比例（5 至 15%）添加到烘焙食品、奶酪产品和饮料中，可增加其膳食纤维和抗氧化剂含量，减缓肉类产品和鱼类中的脂肪氧化，抑制微生物生长，并延长保质期，而不影响其口感或质地。本综述还将讨论欧盟、美国、加拿大和印度关于生物防腐剂的安全问题和法规，以及标准化其提取方法的困难。本综述结合了营养、技术、环境问题和安全性等多个方面的理念，协助科学家、技术人员和领导者将香蕉皮作为食品工业中的天然防腐剂使用。

引言 香蕉属于芭蕉科芭蕉属，被认为是最重要的热带水果之一。它在超过 135 个国家种植，全球拥有超过 100 个品种（Wang 等人，2024）。印度和中国在香蕉产量上领先，其次是印度尼西亚、巴西、菲律宾等。每年全球大约生产 1.05 亿吨香蕉，突显了本研究的重要性（Ahsan 等人，2024）。在全球贸易排名中，香蕉是仅次于谷物、糖、咖啡和可可的第五大重要商品（Othman 等人，2021）。它们在确保粮食安全和显著影响全球经济方面发挥着至关重要的作用，这得益于其卓越的营养价值和广泛的利用。香蕉水果质量在成熟过程中迅速下降，外观的快速变化，特别是由于疾病感染、软化和果皮褐变，显著影响了消费者的偏好（Chen 等人，2024）。此外，由于采后处理不当，大量香蕉腐烂（Viana 等人，2024）。结果后，约 60% 的生物量作为废物残留，其中最重要的废物之一，即香蕉皮，可用于提取果胶（Kalita 等人，2025）。香蕉皮是水果的保护性外层，约占其重量的 40%。估计全球每年产生约 3600 万吨香蕉皮（Yasin 等人，2025）。

香蕉由 60% 果肉和 40% 皮组成；例如，每 18.14 公斤香蕉中，约产生 7.25 公斤皮。皮是富含碳有机化合物的宝贵来源，包括纤维素 (10-21%)、果胶 (7.6-9.6%)、半纤维素 (6.4-9.4%)、木质素 (6-12%) 和各种叶绿素色素。这些成分具有丰富香蕉皮营养和功能特性的潜力，强调了其各种用途的潜力（Ahsan 等人，2024）。香蕉皮含有大量的膳食纤维、类黄酮、酚类化合物和抗氧化剂。根据 Cegledi 等人，香蕉皮提取物中存在的生物活性化合物包括十九种生物活性化合物，如黄烷醇、黄烷 -3- 醇和酚酸。与其他水果的果皮相比，香蕉皮具有相当高数量的酚类化合物和膳食纤维（Taechutrakul 等人，2024）。这些特性具有抑制癌细胞生长和显示相当抗菌特性的潜力（Ahsan 等人，2024）。

香蕉皮废物的增值不仅仅是食品保存的技术解决方案，而是全球资源治理的战略干预。随着农业系统面临资源短缺和地缘政治中断带来的不断增加的压力，副产物的高效利用直接影响社会经济收益和市场稳定性（Jin & Xu, 2025）。农产品定价对于投资者和监管机构一直具有重要意义（Jin & Xu, 2025c）。最近用于农产品价格预测的机器学习模型表明，通过可持续实践减少采后损失对于公平的资源分配和循环经济转型至关重要（Jin & Xu, 2025d, 2025e）。准确的价格预测还支持高效的供应链规划，并有助于减轻财务损失（Jin & Xu, 2025a, 2025b）。

本综述通过综合的跨/多学科框架，全面概述了香蕉皮废物增值的最新进展。本综述侧重于工业应用、经济可行性和法规问题，这些问题在文献中经常被忽视。Ahsan 等人在他们的综述中讨论了从香蕉皮获得的果胶作为松饼中的脂肪替代品，就其理化性质、营养益处和感官评估而言。同样，Viana 等人讨论了从青香蕉果肉、皮及其组合获得的粉的营养、生物活性和技术特性，就其作为功能性食品配料的潜力以及通过消费整个水果来减少食物浪费的潜力而言。在本综述中，讨论了从香蕉皮中提取防腐剂的常规和新兴方法，就其在综合框架下的经济可行性和可持续性而言，该框架强调了跨/多学科方法对于将香蕉皮废物增值为商业可行的生物防腐剂的重要性。本综述旨在填补现有关于香蕉皮衍生防腐剂的潜在营养、提取方法、食品/药品应用以及法规问题讨论的空白。

部分片段：香蕉皮废物的当前全球产量和环境影响
印度是最大的香蕉生产国，占全球供应量的 31.5%，其次是 中国、印度尼西亚、巴西和厄瓜多尔。全球香蕉产量将以 1.5% 的增长率增加，并在 2028 年达到 1.35 亿吨（S. Kumari 等人，2025）。香蕉生产包括两个品种，即食香蕉和烹饪香蕉。食香蕉在成熟阶段采摘，占总产量的 56% 和总出口量的 97%。另一方面，烹饪...

香蕉皮增值策略的关键评估
图示显示了从果皮中分离生物活性化合物所使用的各种策略，如表 2 所示。尽管常规方法简单且成本低廉，但它们的效率和可持续性有限。另一方面，新兴方法具有环境可持续性；然而，高昂的操作成本和技术局限性阻碍了它们的经济和工业化潜力。

自由基清除
小香蕉的小尺寸果皮表现出比正常尺寸果皮更强的抗氧化、抗菌和抗癌活性，正如较低的 DPPH IC50 值所证实的那样，使其成为健康有益提取物的首选来源（Hassanin 等人，2025）。报告指出，绿色果皮在提取物中具有最高的 DPPH 清除活性，而黄色果皮和绿色果肉显示出优越的抗坏血酸和过氧化氢清除能力，突出了与成熟相关的植物化学物质...

香蕉皮天然防腐剂的当前进展
从香蕉皮中开发了不同配方的防腐剂提取物和粉末。一个例子是用碱和 70% 异丙醇提取未成熟香蕉的果皮形成黑色上清液。该溶液可用于预防和治愈疼痛、肿胀、瘙痒、损伤、皱纹和晒伤，从而证实了香蕉皮的药用价值（Gad 等人，2000）。此外，成熟香蕉的乙醇提取物具有高总酚和...

烘焙、糖果和挤压产品
香蕉皮粉已以各种方式用于烘焙产品。例如，通过将 1-10% 的 BPF（香蕉皮粉）替代小麦分来改善面团特性，增加了碳水化合物和灰分，改善了颜色，并在 10% 时提高了酵母活力，尽管蛋白质和面筋减少（Al-Sahlany & Al-musafer, 2020）。另一项研究报告称，含有高达 20% BPF 的薄饼具有更高的酚类和类黄酮含量以及强 DPPH 活性，质地更软...

增值路径的经济可行性
香蕉皮增值的经济可行性得益于原材料的低成本，原材料通常被视为需要处置费的零价值环境负债（Bishnoi 等人，2023）。从单一流应用（如独立的沼气生产）转向综合生物精炼厂模型，通过在进行能量转换之前提取高价值化合物（如果胶、(all-E)-叶黄素和阿魏酸）显著提高了盈利能力（Silva 等人，2026）。

增值路径的生命周期评估（LCA）和环境足迹
香蕉皮增值的工业转型需要从以产量为中心的指标转变为对累积能源需求（CED）和全球变暖潜能值（GWP）的全面评估。前瞻性的 LCA 研究表明，虽然超声波辅助提取（UAE）涉及电力驱动的换能器，但与常规浸渍相比，其整体环境影响减少约 25%，这是由显著缩短的处理时间驱动的。

香蕉皮提取物的毒理学评估
食品样本的毒理学评估评估物质对健康的潜在有害影响。它涉及系统的测试和分析，以识别和表征有毒物质，确定暴露水平并评估风险。为了评估此类风险并在食品中安全应用，Ehigiator 等人口服给予 Sprague Dawley 大鼠 Musa paradisiaca 的甲醇提取物，剂量为 100、200 和 400 mg/kg，以评估其预防、抗炎和镇痛...

局限性与未来展望
将香蕉皮作为天然防腐剂是一种有前景的可持续性策略，因为香蕉皮富含生物活性化合物。存在几个需要解决的挑战，才能有效利用这些化合物，但这是可行的。首先，香蕉皮的成分取决于品种、成熟度和加工方法，因此需要找到新策略以获得一致的结果。除了开发提取过程的新技术外，...

结论
本综述强调了香蕉皮增值作为可持续食品保存和循环资源治理基石的变革潜力。通过整合像 UAE 和 MAE 这样先进的绿色提取技术，可以回收高纯度生物活性组分，且环境足迹显著低于常规方法。然而，实现工业化规模扩大需要解决 B2C 收集的后勤复杂性并建立...

CRediT 作者贡献声明
Prangan Duarah：写作 – 审查与编辑，可视化，验证，方法论，概念化。 : 写作 – 审查与编辑，验证，监督，资源，项目管理，资金获取，概念化。Bhabarnab Bora：写作 – 原稿，验证，软件，方法论，调查，形式分析，数据整理，概念化。

未引用参考文献
《营养与公共卫生档案》，；第 11 章 实验优化方法调查，1978 年；Ra?u 等人，2023 年；Rifqi 等人，2022 年。

利益冲突声明
作者声明以下财务利益/个人关系，这可能被视为潜在的利益冲突：Mihir Kumar Purkait 报告获得了印度国家工程院（印度古尔冈）的财务支持。如果有其他作者，他们声明他们没有已知的竞争性财务利益或可能影响本文报告工作的个人关系。

致谢
该研究由印度国家工程院（INAE/121/AKF/22），印度古尔冈支持。本工作中显示的所有观点、发现和结论均为作者的观点，不一定反映 INAE 的观点。

Bhabarnab Bora|Prangan Duarah|Mihir Kumar Purkait
印度理工学院古瓦哈提分校，阿萨姆邦 -781039，印度化学工程系。