综述：柑橘皮废弃物作为复杂食物基质用于植物源性类外泌体纳米颗粒的提取

《Food Bioscience》：Citrus peel waste as a complex food matrix for plant-derived exosome-like nanoparticle recovery

　　

摘要

柑橘皮废弃物是柑橘加工业中大量产生的副产品，也是植物源性类外泌体纳米颗粒（PELNs）的潜在来源。目前的研究已证明柑橘组织中存在囊泡相关纳米颗粒。从柑橘皮中回收PELNs仍然具有挑战性，因为果皮是一种复杂的食物基质，由富含果胶的多糖、膳食纤维、精油、膜材料及多种植物化学物质组成。这些组分影响纳米颗粒的释放、提取效率、纯化性能和表征结果。提取过程中的组织破坏会产生异质性纳米颗粒群体，包含细胞外囊泡、细胞内囊泡、膜碎片、质体来源颗粒、富脂结构及其他胶体材料。传统的分离方法，包括超速离心、沉淀、过滤和色谱，可基于物理化学性质富集纳米颗粒组分，但在囊泡性和非囊泡性颗粒之间的区分能力有限。柑橘品种、组织来源、提取程序和纯化策略的差异进一步限制了各研究报告之间的比较。本综述审视柑橘皮作为PELNs回收的复杂食物基质，重点探讨基质异质性、基质-颗粒相互作用、组织破坏、纯化局限性以及囊泡真实性验证。本文提出基质特异性分离流程、候选分子标志物、定量纯度指标和互补分析策略，以提高柑橘PELNs制备的可靠性和可比性。分离标准化、质量属性及可扩展加工被确定为将柑橘皮PELNs回收转化为可重复生产和可持续柑橘废物增值的优先方向。

引言

柑橘皮是柑橘汁和食品加工过程中产生的主要副产品，约占果实总质量的50–60%（Bampidis & Robinson, 2006; Wedamulla et al., 2022）。它是果胶、膳食纤维、精油、类黄酮、酚类化合物及其他有价值成分的重要来源，已被广泛应用于食品和工业领域（Dubey et al., 2023; Mahato et al., 2018; Sharma et al., 2022）。柑橘皮也被鉴定为植物源性类外泌体纳米颗粒（PELNs）的来源，这些纳米级膜包被颗粒含有脂质、蛋白质、核酸和代谢物（S. Li et al., 2023; Pocsfalvi et al., 2018; Raimondo et al., 2015）。这些组分影响基质在提取、分离和下游加工过程中的物理化学行为，也可能影响PELNs的回收和表征。PELNs已从多个柑橘品种中分离获得，包括柠檬、葡萄柚、甜橙和橘子（Bruno et al., 2021; S. Li et al., 2023; Pocsfalvi et al., 2018; Raimondo et al., 2015）。这些颗粒通常范围为30至200纳米，携带多种分子货物，赋予其报道的生物学活性（Bruno et al., 2021; S. Li et al., 2023）。因此，柑橘皮废弃物已成为天然纳米颗粒的潜在来源，可能在食品、营养保健品和生物医学系统中有应用前景。

从柑橘皮中回收PELNs与从果汁等较简单的液态基质中回收有所不同。在组织破坏过程中，富含果胶的细胞壁材料、膳食纤维、残余精油、膜碎片、蛋白质及其他胶体组分与纳米颗粒群体一同释放。这些材料影响提取效率、促进聚集、干扰基于膜的分离过程，并导致非囊泡性颗粒的共分离。柑橘来源的纳米颗粒组分可包含异质性群体，由细胞外囊泡、细胞内运输囊泡、膜碎片及其他颗粒物质组成（Pocsfalvi et al., 2018）。因此，柑橘皮基质的组成不仅影响纳米颗粒的回收，还影响颗粒纯度、表征以及生物学功能的解释。

大多数关于PELNs的综述侧重于生物学功能、治疗应用、药物递送潜力、货物组成及分子作用机制（Gao et al., 2025; C. Li et al., 2025; Song et al., 2025; Woith et al., 2019; T. Yang et al., 2025）。涉及提取和纯化技术的综述也主要强调分离效率、下游应用及不同植物来源的方法学优化（Cheng & Zhu, 2025; Huang et al., 2021; Nueraihemaiti et al., 2025）。对于食物基质特征如何影响纳米颗粒回收、纯化性能、表征结果及囊泡真实性，关注较少。本叙述性综述审视柑橘皮废弃物作为PELNs回收的复杂食物基质。重点探讨果皮组成、提取和纯化过程中的基质相关挑战、纳米颗粒异质性、表征局限性，以及改善回收和认证的新兴策略。

PELNs的术语尚不统一，文献中使用了植物细胞外囊泡（EVs）、植物源性囊泡（PDVs）和植物纳米囊泡等术语。这些术语并不必然等价，因为从受破坏植物组织中回收的颗粒可能包括EVs，同时还包含细胞内膜衍生颗粒、细胞器衍生结构、脂滴及其他纳米级组分（Pocsfalvi et al., 2018; Woith et al., 2019）。遵循细胞外囊泡研究最低信息报告规范（MISEV）2018和2023的命名原则，当从植物材料中回收的纳米级囊泡样颗粒制备物未明确证实其细胞外来源或特定生物发生时，本综述中统一使用"PELNs"作为标准化术语（Théry et al., 2018; Welsh et al., 2024）。据此，原始描述为EVs、PDVs、PLENs或植物纳米囊泡的颗粒，在本综述中均称为PELNs，除非其细胞外来源与讨论内容直接相关。该术语在不对从柑橘皮回收的异质性纳米颗粒群体假定已确认的细胞外来源或特定生物发生机制的前提下，提供了一致性。

章节摘要

柑橘皮的解剖与生化结构

柑橘皮由两个主要解剖区域组成，即外层果皮（外果皮）和内层果肉（中果皮），各自具有独特的结构和生化特征（Maqbool et al., 2023; Sharma et al., 2022），如图1所示。果皮含有角质层蜡、色素、油腺和分泌腔，负责挥发性化合物的合成和储存；而果肉主要由富含果胶的薄壁组织构成。

影响柑橘皮中PELNs回收的基质组分

第2节所述的柑橘皮结构和生化复杂性还受到其加工历史的影响。柑橘皮通常作为榨汁、精油回收、干燥、压榨或其他工业加工操作的副产品而回收。如前文所述，这些过程改变了组织结构、破坏了细胞结构、修饰了多糖网络、去除或重新分布了脂质组分，并促进了生物活性物质的氧化。

源自柑橘皮废弃物的PELNs

从葡萄柚、柠檬、橙子、橘子及果皮衍生材料中回收的PELNs，包含具有不同组成的可回收纳米颗粒群体（Bruno et al., 2021; Kilasoniya et al., 2023; S. Li et al., 2023）。这是因为来源的复杂性存在差异。回收的PELNs可能含有与膜结构相关的蛋白质、脂质、核酸、代谢物、碳水化合物和植物化学物质（S. Li et al., 2023; Pocsfalvi et al., 2018; Raimondo et al., 2015）。

组织破坏与囊泡释放

从柑橘皮中回收PELNs与从生物流体中回收不同，因为纳米颗粒被包裹在固体植物组织中。为释放这些颗粒，必须首先通过均质、研磨、搅拌、压榨或破碎来破坏果皮。大多数关于柑橘来源PELNs的研究使用组织破坏后接差速离心、过滤和超速离心来从果实或果皮材料中回收纳米级颗粒（S. Li et al., 2023; Mu et al., 2023）。

基质特异性分离策略

未来从柑橘皮中回收PELNs的进展需要实现从以颗粒为中心向以基质为中心的工艺设计转变。大多数当前的分离流程是从哺乳动物细胞外囊泡系统或果汁衍生的植物基质中借鉴而来，这些系统中颗粒是从相对简单的液态环境中回收的（Cheng & Zhu, 2025; Huang et al., 2021; Nueraihemaiti et al., 2025）。相比之下，柑橘皮表现为一种由多种组分构成的复杂基质。

结论

现有证据证实柑橘皮废弃物可作为PELNs的来源。然而，与较简单的植物基质不同，柑橘皮是一种复杂的食物基质，其中富含果胶的多糖、亲脂性组分、膜材料及其他胶体成分影响纳米颗粒的释放、回收和纯化。这些基质相关组分导致异质性纳米颗粒群体的共分离，使得囊泡真实性成为一个主要挑战。

CRediT作者贡献声明

Joncer Naibaho：撰写——初稿、可视化、软件、方法学、调查、概念化。Mega Safithri：撰写——审阅与编辑、验证、项目管理、经费获取、概念化。Anggraini Barlian：撰写——审阅与编辑、验证、项目管理、经费获取、概念化。Christofora Hanny Wijaya：撰写——审阅与编辑、验证、项目管理、方法学、调查、经费获取、数据。

未引用参考文献

Wang et al., 2025.

利益冲突

无

竞争利益声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

本研究由印度尼西亚教育基金会（LPDP）代表印度尼西亚高等教育部、科学和技术部提供资助，并在EQUITY项目下管理（合同号：4297/B3/DT.03.08/2025及42011/IT3/HK.07.00-4/P/B/2025）。

Christofora Hanny Wijaya|Joncer Naibaho|Mega Safithri|Anggraini Barlian|Diah Ratnadewi|Widowati Siswomihardjo|Ika Dewi Ana|Noviana Vanawati

印度尼西亚博戈尔IPB大学工程与技术学院食品科学与技术系