《Food Chemistry》：Apple pomace flour fractions as functional ingredients: compositional and bioactivity profiling
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本研究针对果汁加工业废弃物苹果渣(AP)的资源化利用问题，系统开展了不同粒度苹果渣粉的化学成分与生物活性研究。研究人员通过UPLC-PDA/MS、GC-MS等先进技术，首次发现特定粒度组分(710 μm和53 μm)对乙酰胆碱酯酶(AChE)和丁酰胆碱酯酶(BuChE)具有显著抑制活性(24-31%)，并鉴定出丰富的黄酮类(高达1030 mg/100 g dw)、21种氨基酸、8种维生素E异构体及类胡萝卜素。该研究为苹果渣作为功能性食品配料在神经保护及抗氧化领域的应用提供了新策略，有力支撑了循环经济发展。
随着全球果汁消费量的持续增长，苹果汁加工业每年产生数以万吨计的苹果渣(Apple Pomace, AP)。这些富含纤维、多酚和营养素的副产品，传统上大多被用作动物饲料或有机肥料，其潜在价值远未得到充分开发。这不仅造成了资源的巨大浪费，也给环境带来了处理压力。在可持续发展理念深入人心的今天，如何将这类农业加工副产品转化为高附加值的功能性配料，已成为食品科学与营养健康领域的重要课题。
以往对苹果渣的研究多集中于其抗氧化活性或总多酚含量，而对其他生物活性成分（如游离氨基酸、维生素E异构体、脂溶性代谢物）的系统分析，特别是对其神经保护潜力的探索尚属空白。此外，苹果渣是一个成分复杂的非均质体系，不同组织（如果皮、果肉、果核）中的生物活性物质分布存在差异，但颗粒粒度如何影响其成分谱和功能特性，此前并未得到深入研究。为了填补这些知识空白，并为苹果渣的高值化利用提供精准策略，一项发表在《Food Chemistry》上的研究应运而生。
为了深入探究苹果渣的价值，研究人员设计了一项严谨的研究。他们从果汁生产商处获取了由Gala、Fuji和Granny Smith品种组成的工业苹果渣，经过干燥后，通过筛分将其精确分为五个不同的粒度级分(>1 mm, 710 μm, 180 μm, 75 μm, 53 μm)，并系统分析了每个级分的化学成分和生物活性。研究团队运用了多种先进的分析技术，主要包括：利用GC-MS对脂溶性提取物进行半定量表征；通过UPLC-PDA（超高效液相色谱-光电二极管阵列检测器）定量分析酚类化合物（包括聚合物原花青素）和类胡萝卜素；采用UPLC-FLR（荧光检测器）测定生育酚和生育三烯酚；借助UPLC-PDA/MS（质谱检测器）鉴定和定量21种游离氨基酸；并通过ABTS和ORAC法评估抗氧化能力，以及通过体外酶学实验评估对AChE和BuChE的抑制活性。
3.1. 脂溶性提取物表征
通过GC-MS分析，研究人员从苹果渣中鉴定出醇类、酯类、醛类、脂肪酸和萜烯/萜类化合物等七大类脂溶性成分。结果表明，酯类是所有级分中最主要的成分，约占总鉴定化合物的50%，其中丁酸乙酯和2-甲基丁酸酯是主要酯类。值得注意的是，脂溶性成分的分布呈现出明显的粒度依赖性。例如，醇类在小于75 μm的细粉级分中含量最高(21.2%)，而脂肪酸则在较大颗粒级分(>1 mm)中更为丰富。这种差异可能与不同粒度级分所富集的苹果组织（如果皮、种子富含脂肪酸）有关。
3.2. 抗氧化潜力
苹果渣提取物显示出中等的抗氧化能力。ORAC法测得的抗氧化活性(4-7 mmol Trolox/100 g dw)普遍高于ABTS法(2-3 mmol Trolox/100 g dw)，这源于两种方法原理的不同。关键发现是，抗氧化潜力并非均匀分布，粒度在710 μm至180 μm之间的级分表现出最高的抗氧化活性。这表明，具有强抗氧化潜力的多酚类化合物可能更集中存在于由果皮、种子等构成的特定粒度组织中。
3.3. AChE和BuChE抑制潜力
这是本研究最具创新性的发现之一。胆碱酯酶抑制剂是治疗阿尔茨海默病等神经退行性疾病的重要策略，它们通过减缓神经递质乙酰胆碱的分解来改善认知功能。研究首次发现，苹果渣的特定级分（710 μm和53 μm）在100 mg/mL浓度下，对AChE和BuChE分别表现出27.5%和24.3%的抑制率。尽管此活性低于临床药物（如毒扁豆碱），但与石榴皮、葡萄籽等其他水果副产物的提取物活性相当，表明苹果渣作为膳食来源的轻度胆碱酯酶调节剂具有潜在价值。这种抑制活性的粒度依赖性再次证明，具有神经保护潜力的生物活性物质在苹果渣基质中并非均匀分布。
3.4. 酚类化合物和聚合物原花青素的鉴定与定量
苹果渣富含酚类化合物，总含量在566至1030 mg/100 g dw之间，其中180 μm级分含量最高。聚合物原花青素是苹果渣中最主要的酚类物质，含量高达716 mg/100 g dw，这与苹果中多酚常与果胶等细胞壁多糖结合的特性相符。此外，苹果的特征性二氢查尔酮——根皮苷的含量也显示出对粒度的显著依赖，在710 μm级分中达到峰值(38 mg/100 g dw)。这表明根皮苷主要富集于果皮等外周组织，且其分布不简单地与总酚含量同步变化。
3.5. 类胡萝卜素的鉴定与定量
研究鉴定出叶黄素、玉米黄质、β-胡萝卜素及其三种异构体。总类胡萝卜素含量在23.5至50 mg/100 g dw之间，其中180 μm级分最为丰富。β-胡萝卜素是主要的类胡萝卜素，占总量的41-48%，而叶黄素是主要的叶黄素类。与新鲜苹果相比，苹果渣中β-胡萝卜素相对于叶黄素的含量比例较高，这可能是加工和干燥过程的影响。
3.6. 生育酚(TP)和生育三烯酚(TT)的鉴定与定量
研究成功定量了所有八种维生素E异构体（α-, β-, γ-, δ-生育酚和生育三烯酚）。总含量最高可达886 μg/100 g dw。总体而言，生育酚含量高于生育三烯酚。α-和β-异构体是TP和TT中最主要的形式，这与苹果籽中的报道一致。不同粒度级分中维生素E异构体的分布模式各异，例如，γ-生育三烯酚在180 μm级分中含量最高，而δ-异构体在75 μm级分中最丰富，这反映了不同维生素E形式在苹果各组织中生物合成和积累的特异性。
3.7. 氨基酸的鉴定与定量
研究共鉴定出21种游离氨基酸，包括9种必需氨基酸、5种条件必需氨基酸和7种非必需氨基酸。总氨基酸含量在429至476 mg/100 g dw之间。天冬酰胺和天冬氨酸是含量最丰富的氨基酸，占总非必需氨基酸的84%左右。值得注意的是，苹果渣含有全部九种必需氨基酸，其中支链氨基酸（缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸）与AChE抑制活性显示出强相关性(r≥0.88)，这为理解其神经保护潜力的机制提供了线索。此外，γ-氨基丁酸(GABA)等具有神经活性的氨基酸也被检出，增添了其功能性价值。
3.8. 苹果渣成分与其生物活性潜力的相关性
相关性分析揭示了成分与活性之间的复杂关系。虽然维生素E和类胡萝卜素已知具有抗氧化性，但它们与苹果渣抗氧化活性的相关性仅为低至中度。相反，抗氧化活性与类胡萝卜素含量呈正相关，而与氨基酸总量呈负相关。更重要的是，在胆碱酯酶抑制活性方面，除天冬氨酸外，几乎所有氨基酸都与抗AChE活性呈强正相关。抗BuChE活性则与类胡萝卜素（胡萝卜素和类胡萝卜素总量）呈强正相关，而与类黄酮、酚类化合物、生育三烯酚和一些氨基酸呈负相关。这些结果提示，苹果渣的胆碱酯酶抑制活性可能是多种成分共同作用的结果，其中支链氨基酸和类胡萝卜素可能扮演了重要角色。
综上所述，本研究通过系统的粒度分馏和全面的成分与功能分析，揭示了苹果渣作为一种功能性食品配料的巨大潜力。研究不仅证实了苹果渣是酚类化合物、维生素E、类胡萝卜素和氨基酸的宝贵来源，更重要的是，首次发现了其特定粒度级分对乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶的抑制活性，这为开发具有神经保护功能的食品配料开辟了新的方向。研究强调，基于粒度的靶向增值策略优于均质化处理，可以根据不同的应用目标（如强化抗氧化或侧重神经健康）选择最合适的苹果渣级分。这项工作将农业副产品的高值化利用与人类健康需求紧密结合，为支持循环经济和可持续食品体系的发展提供了有力的科学依据。未来研究可聚焦于鉴定具体的活性化合物、评估其生物可利用性，并在细胞或动物模型中进行功能验证，以进一步推动苹果渣在营养健康领域的应用。
