《Bioresource Technology Reports》：Biological application of fruit peels fermentation: A sustainable approach to biomedical
编辑推荐：
水果皮发酵（FPF）通过厌氧发酵将有机果皮转化为富含生物活性物质（如有机酸、酚类、黄酮类化合物）的液体，具有抗菌、抗氧化、抗炎及伤口愈合潜力，同时促进有机废物资源化利用。研究指出FPF的抗菌机制涉及pH降低和膜破坏，抗氧化活性源于酚类物质，而细胞毒性评估显示其可安全促进小鼠成骨细胞增殖。当前挑战包括发酵工艺标准化不足及生物活性机制研究薄弱。
Afiqah Mohammad | Siti Alwani Ariffin | Amyra Hazwani Ghazali | Wan Zuraida Wan Mohd Zain
马来西亚森美兰州Puncak Alam校区MARA科技大学药学院
摘要
水果皮发酵（FPF）是一种基于废弃物的工艺，能够将有机残留物转化为具有潜在农业及相关领域应用价值的生物活性产物。本综述总结了目前关于FPF植物化学成分及其生物活性的研究结果，包括抗菌、抗氧化、抗炎、细胞毒性和伤口愈合作用等方面。通过Web of Science和Scopus的系统性搜索，筛选出了截至2025年的相关研究。本文通过阐述发酵过程中植物化学成分的变化与所报道的生物活性及安全性结果之间的关联，为该领域的研究提供了新的见解；这一方面在以往主要关注废物管理或农业应用的综述中往往未被充分探讨。特别关注了体外和体内研究中的细胞毒性数据，以明确剂量依赖性效应及其与正常细胞的兼容性。现有证据表明，在适宜浓度下，FPF能够在维持正常细胞（包括小鼠前成骨细胞）存活的同时发挥有益的生物活性。总体而言，FPF代表了一种实用的循环生物经济方法，有助于有机废物的增值利用。
引言
随着人们对合成肥料、农药和其他化学物质对环境破坏和人类健康风险的担忧日益增加，可持续替代方案在农业及相关领域的应用变得愈发重要（Tyagi等人，2022年）。同时，有机废物（尤其是水果皮）的积累给废物管理系统带来了持续挑战，若将其填埋处理还会加剧温室气体排放（Yaman等人，2020年）。仅在马来西亚，每天产生的城市固体废物就超过39,000吨，其中食物废物占比超过30%。2021年，全国的回收率仅为31.5%，远低于固体废物与公共清洁管理公司（SWCorp）设定的2025年40%的目标。这凸显了迫切需要创新性的废物管理策略，这些策略不仅要减少环境影响，还要创造增值产品。
一种有前景的方法是生产FPF，即通过有机废物与糖和水进行厌氧发酵得到的天然生物活性液体（Barman等人，2022年）。大约三个月后，这一过程可产生富含有益微生物的溶液，这些微生物包括酿酒酵母属（Saccharomyces sp.）、念珠菌属（Candida sp.）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）以及乳酸菌属（Lactobacillus sp.）等（Zhi Ling等人，2023年）。因此，FPF被探索用于土壤改良、植物病害抑制和家庭卫生等领域，不过具体效果因原材料、发酵条件和浓度不同而有所差异（Benny等人，2023年；Ichsan等人，2024年）。
植物化学物质在FPF中尤为重要，因为来自水果和蔬菜皮的黄酮类、单宁和皂苷等化合物是其许多功能特性的基础（Wan Mohd Zain等人，2025年）。这些生物活性分子具有抗氧化和抗菌作用，能够对抗如镰刀菌（Fusarium）和假单胞菌（Pseudomonas）等植物病原体，从而增强植物的抵抗力（Wahid等人，2023年；Patel等人，2021年）。此外，它们的广泛生物潜力表明其应用范围可扩展到生物医学领域，包括伤口愈合和抗菌治疗（Refilda等人，2025年）。
尽管人们对FPF的兴趣日益浓厚，但仍存在一些知识空白。虽然经常讨论植物化学物质对FPF生物活性的贡献，但其在发酵过程中的作用机制尚未得到系统研究。安全性方面，尤其是细胞毒性，尽管对生物医学和治疗应用至关重要，但仍缺乏深入研究（Sukumaran等人，2023年）。此外，现有综述大多侧重于废物管理或农业应用，较少关注其与生物医学领域的结合。
因此，本综述全面分析了水果皮衍生的FPF，重点探讨了其植物化学成分、抗菌、抗氧化、抗炎、细胞毒性和伤口愈合特性，并指出了在机制理解、安全性评估以及农业与生物医学应用整合方面的知识空白，同时为未来研究提供了方向，以支持FPF作为功能性、可持续产品的开发。
水果皮发酵（FPF）的生产与组成
FPF，也称为垃圾酶或生物酶，是通过在水分和糖或糖蜜等碳水化合物存在下对水果和蔬菜残渣进行厌氧发酵而产生的生物活性液体（Permatananda等人，2023年）。发酵混合物通常维持三个月时间，在此期间，发酵微生物（尤其是乳酸菌）会代谢碳水化合物并促进有机物的酶解（Suriani等人）
水果皮发酵（FPF）的植物化学特性
来自水果和蔬菜皮的FPF含有复杂的生物活性化合物混合物，包括有机酸、水解酶和次级代谢物，这些成分赋予了其抗菌和抗氧化特性。图1展示了乳酸和乙酸的化学结构，强调了它们的羧基官能团如何通过降低pH值和干扰细胞内代谢过程来抑制微生物生长（El-Garhi等人，2025年）
水果皮发酵（FPF）的抗菌特性
来自水果和蔬菜废物的FPF因其含有生物活性成分（如有机酸、酚类化合物、黄酮类和水解酶）而具有抗菌活性。这些化合物通过多种机制发挥作用，例如破坏微生物膜、干扰酶活性和改变细胞内pH值，从而共同抑制病原菌和真菌的生长（Amrutha等人，2017年；Rusdianasari等人，2021年；Szutowska，2020年）
水果皮发酵（FPF）的抗氧化和抗炎活性
苹果、梨、杨桃、橙子、胡萝卜、卷心菜和白芥末等水果和蔬菜废弃物是FPF生产的良好原料，它们含有丰富的生物活性化合物，可生成具有强抗氧化和抗炎效果的产物（Damayanti等人，2024年；Ghazali等人，2025年；Tallei等人，2023年；Setiawan等人，2025年）。FPF中的抗氧化剂能够清除活性自由基
水果皮发酵（FPF）的细胞毒性评估
由于FPF在促进植物生长和减少化学物质依赖方面的潜在益处，其在农业中的应用受到关注（Siregar等人，2024年）。然而，了解这些FPF的细胞毒性至关重要，尤其是对于兰花等敏感植物（Djordjevi?等人，2020年）。研究表明，由有机废物发酵得到的FPF含有多种生物活性化合物，这些化合物可能同时具有有益和不利影响
水果皮发酵（FPF）的伤口愈合潜力
FPF在伤口愈合应用中展现出治疗潜力。通过水果皮与糖和水的自然发酵过程，可得到富含有机酸、蛋白酶和植物化学物质的生物活性溶液（Ghazali等人，2025年；Ismail等人，2024b）。这些成分通过促进组织再生、减轻炎症和防止微生物感染等方式共同促进伤口愈合
挑战与未来前景
尽管FPF在生物医学和环境应用方面具有巨大潜力，但其广泛应用和临床转化受到技术、方法学和监管方面的限制。主要挑战在于发酵协议缺乏标准化，因为原料类型、微生物多样性、发酵时间和环境因素的不同会导致生物活性和治疗效果的不一致性（Ghazali等人，2025年）。此外，大多数现有研究仍
结论
总之，FPF是一种将有机废物转化为具有抗菌、抗氧化和伤口愈合特性的生物活性液体的有效方法。尽管现有研究表明其具有有益的生物活性，但大部分证据仍处于初步阶段，且受到非标准化发酵方法和缺乏全面安全性和有效性评估的制约。未来的研究应重点关注标准化、机制验证和应用导向的研究
作者贡献声明
Afiqah Mohammad：撰写——综述与编辑、初稿撰写、可视化处理、验证、软件使用、资源协调、项目管理、方法论设计、数据整理、概念构建。
Siti Alwani Ariffin：撰写——综述与编辑、指导。
Amyra Hazwani Ghazali：撰写——综述与编辑、初稿撰写、概念构建。
Wan Zuraida Wan Mohd Zain：撰写——综述与编辑、指导、资金筹措。
本研究得到了马来西亚教育部的支持，资助来源为基础研究资助计划（资助编号：FRGS/1/2024/WAS04/UITM/02/13）。
作者声明可能的利益冲突：Wan Zuraida Wan Mohd Zain表示获得了基础研究资助计划的财务支持。若还有其他作者，他们声明没有已知的利益冲突或可能影响研究结果的个人关系。
作者感谢UiTM森美兰州Puncak Alam校区药学院及UiTM马六甲校区Jasin校区种植与农业技术学院的MaReG实验室提供的宝贵技术支持和设施支持。本研究由马来西亚高等教育部通过基础研究资助计划（资助编号：FRGS/1/2024/WAS04/UITM/02/13）资助。
