《Food Chemistry: Molecular Sciences》：Nutrition, phytochemical profile, bioactivities and applications in food industry of banana peels: a comprehensive review
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香蕉（Musa acuminata），隶属于芭蕉科（Musaceae），广泛种植于热带和亚热带地区，目前已在超过130个国家栽培，是全球第二大水果作物（Jesus et al., 2024）。2023年该水果的全球产量超过1.39亿吨鲜果，主要产区集中在亚洲（
香蕉（Musa acuminata），隶属于芭蕉科（Musaceae），广泛种植于热带和亚热带地区，目前已在超过130个国家栽培，是全球第二大水果作物（Jesus et al., 2024）。2023年该水果的全球产量超过1.39亿吨鲜果，主要产区集中在亚洲（51.9%）、美洲（23.9%）和非洲（22.5%）（FAO, 2023）。大多数香蕉品种在成熟时因类胡萝卜素积累而呈现黄色果皮，而少数品种如Musa coccinea则积累花青素而呈现红色果皮（Huang et al., 2024）。该果实是多种植物化学物质的重要膳食来源，包括酚类化合物、类胡萝卜素和生物碱（Bashmil et al., 2021; Tongkaew et al., 2022），这些成分共同构成了其作为食品商品的营养和功能品质。
过去十年间，人口的快速增长推动了食品加工业的发展以满足日常消费需求。果汁、果酱和果酒等水果加工通常仅利用原料的特定部分，不可避免地产生大量副产品，包括果皮、种子和果渣，占初始水果质量的25–60%（Shukla et al., 2024）。这些残渣传统上被填埋处理，通过温室气体（尤其是甲烷）排放加剧环境负担，并产生高昂的废弃物管理成本（Aryanfar et al., 2025）。然而，关键在于这些副产品是未充分开发的营养和功能化合物（包括膳食纤维、多酚和生物活性挥发物）的丰富储库，为将其高值化利用为高价值食品配料提供了重要机遇（Bashmil et al., 2021; Wohlt et al., 2025）。
在循环生物经济目标的驱动下，大量研究聚焦于将食品加工副产品转化为经济可行的食品应用（Grasso, 2020）。近期进展展示了有前景的路径，特别是将2–15% w/w的水果源副产品（如香蕉皮、芒果皮、橙白皮层、西瓜籽粕、石榴果渣、番茄皮渣和葡萄籽粉）掺入面包、饼干和挤压膨化零食中，可改善生物活性成分含量、膳食纤维谱和抗氧化能力（Shukla et al., 2024）。类似地，从西番莲果皮、苹果渣、番茄加工废弃物和香蕉皮中工业化回收果胶，为商业柑橘果胶提供了可持续替代方案，在果酱和其他食品体系中具有相当的凝胶功能（Aryanfar et al., 2025）。柑橘皮和浆果果渣的冷压精油可作为功能性食品中的天然防腐剂和风味增强剂，而副产品纤维和蛋白质则可通过靶向结合和质构化特性，实现低热量、低糖和低脂零食的配方化（Grasso, 2020）。这些实例说明了副产品高值化如何同时减少废弃物并在食品链中创造附加值。
在这些残渣中，香蕉皮尤为引人关注。果皮约占整个香蕉果实的约三分之一，在工业加工和家庭消费过程中通常作为食物废弃物被丢弃（Shukla et al., 2024）。然而，香蕉皮含有丰富的有益和营养组分；其干物质是碳水化合物、膳食纤维、淀粉、粗蛋白、粗脂肪、果胶、必需氨基酸和微量营养素的实质性储库，可作为食品生产中的功能性配料再利用（Tsado et al., 2021; Islam et al., 2023; Zahid et al., 2021）。没食子儿茶素（gallocatechin）和儿茶酚胺等生物活性化合物具有强效抗氧化能力，可作为天然防腐剂和功能性添加剂实现双重应用，在改善食品品质的同时延长产品货架期（Anwar et al., 2024; Shafi et al., 2022）。果皮中富含淀粉和纤维素的基质进一步支持了可食膜、涂层和可生物降解包装材料的制备，将该副产品的价值化利用拓展至简单的食品强化之外。
基于上述考虑，本综述验证了以下假说：香蕉皮是一种组成上独特的副产品，其化学和技术特性足以支撑食品工业的高值化利用。据此，本综述系统表征了香蕉（Musa spp.）果皮的营养基质、植物化学特征和食品相关生物活性，并批判性地审视了主要工业高值化路径，包括直接掺入配方食品、提取生物活性组分用作功能性配料，以及开发可食涂层和活性包装以延长货架期。通过上述工作，本综述旨在为将香蕉皮从废物流转化为可靠、安全且经济可行的食品配料和包装材料来源奠定科学基础。
为支撑本叙述性综述，研究人员在Web of Science、Scopus、PubMed、ScienceDirect和Google Scholar上进行了结构化文献检索，覆盖2020年1月至2026年7月。检索结合了三个布尔逻辑关联的概念模块：（i）底物术语（“banana peel”、“Musa spp.”、“banana by-product”、“banana agro-waste”）；（ii）组成和功能术语（“phytochemical”、“phenolic compound”、“carotenoid”、“dietary fibre”、“resistant starch”、“pectin”、“antioxidant”、“antimicrobial”、“anti-inflammatory”、“anticancer”）；以及（iii）应用术语（“food product”、“edible film”、“food packaging”、“functional ingredient”、“valorisation”）。此外，还对所获综述的参考文献列表进行了手工检索以获取更多相关记录。符合条件的记录为英文、同行评审的原创研究论文或综述论文，聚焦于香蕉皮化学、生物活性或食品应用；非英文记录、无全文的会议摘要、书籍章节和重复出版物被排除。原创研究和综述论文均被有意保留：原创研究提供了主要定量证据，而综述论文用于将发现置于背景中并通过其参考文献列表识别更多原始来源。在遇到重叠证据时（例如，同一研究或密切相关数据集产生的多篇报告），优先引用最新或最全面的原始来源。经去重、标题/摘要筛选和全文评估后，保留了100余篇参考文献。证据按营养价值、植物化学组成、生物活性、食品工业应用和安全性等主题进行组织，并以叙述方式综合，定量数据连同品种、成熟阶段和提取条件一并报告，以促进跨研究比较。
2. 香蕉皮的营养价值
香蕉皮的组成因品种而异。香蕉皮含有多种必需营养素，如碳水化合物、脂质和蛋白质，以及大量生物活性物质，包括淀粉、粗纤维、矿物质和植物化学物质。碳水化合物是香蕉皮中的主要化学成分，主要代表为膳食纤维、果胶和淀粉。一项近期研究表明，晒干香蕉皮粉中的单糖主要为葡萄糖（11.14 ± 0.44%）、木糖（10.02 ± 0.35%）、阿拉伯糖（3.21 ± 0.37%）、半乳糖（1.31 ± 0.07%）和麦芽糖（4.60 ± 0.20%）。香蕉中的低聚糖主要为果胶低聚糖、木低聚糖、低聚果糖和纤维低聚糖，具有益生元活性、免疫调节、抗炎、抗癌、降血糖和抗氧化等生物效应。果胶是香蕉皮的另一主要多糖，已通过多种技术提取。结合人工神经网络和响应面法，微波辅助提取优化后产率达14.34%，酯化度（DE）为63.58%，获得高甲氧基果胶。膳食纤维是香蕉皮中主要的可高值化碳水化合物组分，其组成和功能高度可调，取决于成熟阶段和加工方法。未加工果皮，尤其是未成熟果实或特定品种的果皮，天然富含不溶性膳食纤维。抗性淀粉是淀粉中不能在肠道进一步吸收、主要在结肠发酵的组分，具有稳定血糖、降低血脂、增加矿物质吸收、促进排便、控制体重和维持肠道健康等功能。香蕉皮中淀粉含量在不同品种和产地间差异显著。
2.2 蛋白质和氨基酸
香蕉皮日益被认为是蛋白质和氨基酸的宝贵且未充分开发的来源，其营养组成受遗传背景、采后成熟阶段和干燥条件的强烈调控。四个Musa无性系干香蕉皮的粗蛋白含量范围为4.32%至10.89%，采后成熟期间蛋白含量逐渐增加，45°C烘箱干燥比常温干燥更能保留蛋白质。Grand Nain香蕉皮蛋白含量估计为11.32%，UPLC分析显示存在五种必需氨基酸（蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苏氨酸和缬氨酸）以及多种非必需氨基酸。基于高通量LC-MS/MS的时空蛋白质组学研究在香蕉皮组织中鉴定出多达5701种蛋白质，功能注释蛋白主要涉及淀粉和糖代谢、激素调控、细胞壁修饰和转录因子活性。
2.3 脂质谱
脂质是香蕉皮中数量有限但功能重要的组分。干果皮中总脂质含量变化范围较大，从Grande naine的2.72%到大蕉杂交种CARBAP K74的14.93%。气相色谱分析一致显示，香蕉皮脂质以长链脂肪酸为主，棕榈酸（C16:0）、亚油酸（C18:2）和亚麻酸（C18:3）为主要成分，其中C16:0单独约占脂肪酸总量的46%。油菜素内酯和褪黑素处理均可增加不饱和脂肪酸和磷脂含量，并抑制脂氧合酶活性，从而在冷藏期间维持膜流动性和完整性。
2.4 维生素和矿物质
香蕉果肉含有维生素A、D2、E、K1、B1、B2和C，其中维生素E是五个香蕉品种中最丰富的维生素。香蕉皮中维生素C在新鲜果皮中通常为10–24 mg/100 g鲜重（FW），80°C热风干燥可使巴西果皮中抗坏血酸增至62 mg/100 g。香蕉皮的矿物质谱包括钾、磷、硫、钙、镁、氯等宏量元素，以及银、硅、铁、铷、锰、锌等微量元素。钾是主要宏量元素，通常超过1%干重（DW），新鲜果皮中为487–570 mg/100 g FW，干燥后可达8800 mg/100 g DW以上。钙和镁构成稳定的次级簇，钙为41–62 mg/100 g FW，镁为292–294 mg/100 g DW。干燥果皮表现出高K:Na比，增强了其适用于低钠食品配方的适宜性。
3. 香蕉皮的植物化学组成
3.1 酚类化合物
氧化应激被认为是多种慢性疾病发生发展的重要促进因素，这促使研究者和消费者对天然生物活性化合物（尤其是具有抗氧化特性的酚类化合物）的兴趣日益增加。香蕉皮作为常被丢弃的农业废弃物，已成为包括黄酮类、酚酸、鞣质和其他生物活性分子在内的生物活性酚类化合物的有前景来源。跨研究的一致发现是，无论香蕉品种或成熟阶段如何，香蕉皮的总酚、鞣质和黄酮含量均显著高于果肉。对澳大利亚六个品种香蕉的LC-ESI-QTOF-MS/MS分析显示，未成熟Cavendish香蕉果皮和果肉的总酚含量（TPC）分别为0.71 ± 0.04和0.55 ± 0.03 mg没食子酸当量（GAE）/g。酚类化合物的高效回收高度依赖于提取溶剂，50%（v/v）乙醇被确定为最有效的溶剂。预处理方法显著影响酚含量和谱型，微波烫漂时间的增加可显著提高游离多酚和结合多酚含量。
3.2 类胡萝卜素
香蕉皮是类胡萝卜素的重要但未充分利用的来源。类胡萝卜素谱分析鉴定出叶黄素为主要叶黄素类，伴随α-胡萝卜素、β-胡萝卜素和隐黄质，非皂化Cavendish果皮中总类胡萝卜素约达96 μg/g干重（DW）。类胡萝卜素积累受基因型强烈调控，AAA基因组品种表现出最高的α-胡萝卜素含量，而ABB香蕉则呈现更均衡的谱型。采用GRAS溶剂和超声辅助提取的综合生物精炼方法，从'Prata'香蕉皮中回收了338.05 μg/g DW的（全-E）-叶黄素，同时获得果胶和阿魏酸。
3.3 萜类化合物
香蕉皮含有多样的萜类化合物，其谱型受成熟阶段、品种和提取方法影响。挥发性萜类对感官特性贡献显著；榄香素在成熟过程中积累，驱动香蕉特征香气的形成。近期发现的双氢异缬草酸酯首次在香蕉皮中被鉴定，其结构上与缬草烯酸衍生物相关。萜类化合物与酚类化合物表现出协同抗氧化效应，增强DPPH和ABTS自由基清除能力，并对食源性病原体E. coli和S. aureus具有广谱抗菌活性。
3.4 鞣质
鞣质是香蕉皮中的主要生物活性多酚类。常见品种中鞣质含量通常为干物质的4–6%，未成熟果皮含量显著高于成熟果皮。超声辅助提取可从未成熟果皮中优化回收鞣质达119.2 mg TAE/g。鞣质与共存的黄酮类协同作用，通过破坏微生物膜有效抑制包括Escherichia coli、Staphylococcus aureus和Pseudomonas aeruginosa在内的关键食源性病原体。当固定在壳聚糖或玉米醇溶蛋白等生物聚合物基质中时，鞣质保留自由基清除活性同时最小化涩感，形成同时抑制氧化和微生物生长的活性包装系统。
3.5 挥发性化合物
采用SPME-GC-MS，在五个成熟阶段中鉴定出35种挥发性有机化合物（VOC），以酯类为主，伴随少量醇类、醛类、萜类、酮类和烃类。乙酸异戊酯和丁酸异戊酯主导谱型，乙酸异戊酯在深度褐变时逐渐积累至33.75%，而已醛和（E）-2-己烯醛仅在绿色果皮中检测到。ROAV分析确定乙酸异戊酯、丁酸异戊酯、丁酸乙酯和乙酸2-己醇酯为关键香气贡献物。相比之下，废弃香蕉皮的好氧分解释放了18种VOC，其中二甲基硫醚、二乙基硫醚和苯乙烯为主要恶臭物质。
4. 香蕉皮的食品相关生物活性
4.1 与食品保鲜相关的抗氧化特性
大量证据表明香蕉皮具有显著的抗氧化潜力，主要归因于其丰富的酚类化合物。对六个澳大利亚香蕉品种的综合筛选显示，抗氧化能力具有强烈的品种和成熟度依赖性。总酚含量与DPPH、FRAP和还原力之间存在显著正相关，证实抗氧化活性主要由酚类贡献。超声辅助提取比常规浸提产生显著更高的多酚含量和DPPH及FRAP活性，50%乙醇为最佳溶剂。通过水热法从香蕉皮合成的碳点在320 μg/mL浓度下实现95.5% ABTS和88.4% DPPH抑制率，该效应归因于纳米材料表面丰富的羟基和羧基。
4.2 与食品安全和保鲜相关的抗菌特性
香蕉皮表现出显著的多方面抗菌潜力，主要源于其丰富的生物活性化合物，包括黄酮类、鞣质、邻苯二甲酸酯类等，通过膜破坏和生物膜抑制等机制发挥作用。超声乙醇提取物相比浸提或其他溶剂表现出更优活性，对包括Staphylococcus aureus、Pseudomonas aeruginosa和Escherichia coli以及Saccharomyces cerevisiae在内的常见食源性病原体具有广谱抑制作用。香蕉皮还可作为绿色合成抗菌纳米颗粒的有效生物还原剂和封端剂，利用香蕉皮提取物合成的氧化锌纳米颗粒在低浓度下对革兰氏阳性和阴性病原体均表现出强效广谱活性。
4.3 实验模型中的脂质调节效应
积累的证据将香蕉皮定位为管理血脂异常和肥胖的潜在干预手段。主要脂质调节机制似乎集中于果胶（特别是高甲氧基果胶）在肠腔内对胆固醇和胆汁酸的螯合。补充香蕉皮果胶可显著降低肥胖高胆固醇小鼠的血浆总胆固醇、甘油三酯、肥胖指数和肝脏脂肪积累。还观察到对脂质代谢和能量稳态的多靶点效应，包括调节肝脏基因表达、通过胆汁酸–TGR5–BAT轴增强产热作用以及抑制NF-κB介导的信号传导。这些效应通常独立于热量限制而发生。初步人体证据也支持果皮衍生组分的潜力，补充含果皮衍生抗性淀粉的绿色香蕉生物质改善了2型糖尿病成人的致动脉粥样硬化脂质谱。
4.4 细胞和动物研究中的抗增殖活性
实验室研究中日益探索香蕉皮的抗增殖潜力。烫漂绿色香蕉皮纳米颗粒的提取物对人肝癌HepG2细胞表现出比常规尺寸对应物更强的细胞毒性，半数抑制浓度（IC50）为189.69 μg/mL，低于283.55 μg/mL。利用香蕉皮作为还原剂和保护剂水热合成的树枝状金纳米颗粒抑制了乳腺癌和肺癌细胞的生长和迁移，并在小鼠肺癌模型中抑制了肿瘤重量。分子对接鉴定出Musa sapientum果皮中的对香豆酸乙酯、没食子儿茶素、表儿茶素和维生素E为聚（ADP-核糖）聚合酶-2的潜在抑制剂。Hom Thong香蕉皮提取物通过下调MITF及其下游色素基因TYR、TRP-1和DCT，降低人和小鼠黑色素瘤细胞中的黑色素含量和酪氨酸酶活性。
4.5 体外和计算机研究中的抗炎特性
香蕉皮已成为实验室研究中抗炎剂的潜在来源。关键发现包括鉴定出葡萄糖脑苷脂类，这是果皮中先前被忽视的化合物类别，可在生理相关浓度下抑制NF-κB信号传导并降低TNF-α产生。黄酮类如槲皮素衍生物、ω-3脂肪酸和水杨酸甲酯协同调节iNOS、COX-2和15-LOX通路。机制分析进一步揭示通过IκBα稳定化抑制NF-κB是主要作用，辅以T细胞细胞因子抑制和抗氧化酶增强等次级免疫调节效应。
4.6 实验室和动物研究中观察到的其他生物活性
近期研究还报告了香蕉皮制剂的抗糖尿病、保肝、胃保护、抗动脉粥样硬化、神经保护和抗骨质疏松活性。从未成熟果皮中分离的葡萄糖脑苷脂在体外表现出强效α-葡萄糖苷酶抑制活性。在保肝研究中，经酵母发酵从果皮生物合成的槐糖脂恢复了Nrf-2表达同时抑制caspase-3活性，逆转了临床前模型中的药物性肝损伤。乙醇果皮提取物可消除阿司匹林和冷束缚应激诱导的大鼠胃溃疡，并显著减轻乙醇引起的黏膜损伤。高脂血症大鼠中，Musa sapientum果皮水提物显著降低血清甘油三酯和总胆固醇。成熟Musa sapientum果皮提取物剂量依赖性地恢复铅暴露大鼠的识别和空间记忆，并抑制海马氧化和胆碱能标志物。此外，香蕉皮黄酮富集提取物通过BMP-2/RUNX2上调和RANKL/OPG调节，逆转了卵巢切除诱导的小鼠骨丢失。
5. 香蕉皮在食品工业中的应用
5.1 在食品中的应用
5.1.1 小麦和焙烤制品
全球食品加工业正在深入探索香蕉皮副产品作为高价值功能性配料的高值化利用，以同时减少废弃物、增强营养并保持感官可接受性。独立面包试验的荟萃分析显示，用喷雾干燥香蕉皮粉替代5–10%小麦粉可使总膳食纤维加倍并使DPPH清除能力提高三倍，而不损失面包水分或比容。超过10%的替代水平时，阿拉伯木聚糖介导的面团硬化和美拉德诱导的褐变会使消费者喜好度降低15–20%。
