斯里兰卡工业果渣：营养宝藏与生物活性成分的综合评估——迈向功能性食品和营养保健品的可持续开发路径

《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Compositional and Bioactive Characterization of Industrial Fruit Wastes in Sri Lanka

本文系统评估了斯里兰卡四种主要水果加工废料的组成与生物活性。研究揭示了菠萝、芒果、木瓜和百香果在加工过程中产生大量富含蛋白质、膳食纤维、矿物质和抗氧化剂（如多酚、黄酮）的废料。这些废料展现出作为功能性食品和营养保健品原料的巨大潜力，为促进废物增值、提升资源效率和推动可持续食品加工提供了科学依据。

　　

引言

斯里兰卡地处热带，拥有多样化的农业气候带，支持着广泛的果蔬种植，年产量巨大。然而，该国约30%–40%的水果在采前和采后处理中损失，工业加工也产生大量尚未被系统量化或科学评估的废物。这些废物的不当处置会引发环境与健康问题。全球范围内，对从水果加工副产品（如种子、果皮和果渣）中回收增值生物活性化合物的兴趣日益增长，这些化合物在食品和营养保健品行业具有应用潜力。本研究旨在量化斯里兰卡水果加工废物的类型和数量，评估其营养和生物活性特性，并探索其增值利用的途径。

材料与方法

研究人员从斯里兰卡四家主要水果加工公司收集了芒果、木瓜、百香果、菠萝、西瓜、酸橙、冬瓜和香蕉的废料样本，主要包括果皮、种子和果渣（菠萝）。新鲜废料经脱水后研磨成粉末，用于后续分析。研究通过调查量化了废料占比，并使用标准方法分析了近成分（水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、灰分、碳水化合物）、矿物质与重金属含量。植物化学分析方面，制备了甲醇提取物，测定了总酚含量（TPC，使用Folin-Ciocalteu法）、总黄酮含量（TFC，使用氯化铝比色法）、DPPH自由基清除活性（IC₅₀）和总抗氧化能力（TAC，使用磷钼酸法）。所有数据均进行统计学分析。

结果与讨论

3.1 工业水果废料的量化

调查期间，菠萝、芒果、木瓜和百香果是加工量最大的水果。菠萝产生的废料比例最高，达69.98 ± 5.86%，其主要废料组分为果皮、果渣以及茎和冠部。百香果和酸橙的废料比例也较高。芒果和木瓜加工的总废料比例分别为50.07%和48.41%。果皮是百香果、菠萝、木瓜和芒果最主要的废料组分。芒果籽仁在废料中占比较大。研究结果表明，斯里兰卡产生了大量可供增值利用的水果加工废料。

3.2 水果废料的营养组成

3.2.1 粗蛋白

废料样品的粗蛋白含量范围在0.50%至25.94%（干重）之间。木瓜籽的蛋白质含量最高，其次是西瓜籽、木瓜皮和西瓜皮。种子通常比同种水果的果皮含有更高的蛋白质。芒果籽仁的蛋白质含量与先前报道一致。研究表明，芒果籽仁蛋白和香蕉皮蛋白具有作为功能性食品成分的潜力。

3.2.2 粗脂肪

粗脂肪含量范围从百香果皮的0.36%到冬瓜籽的28.16%。种子通常比果皮含有更高的脂肪。木瓜籽油和芒果籽仁油等植物脂肪富含有益的脂肪酸，可用于功能食品应用。果皮的脂肪含量普遍较低，但香蕉皮是个例外。

3.2.3 粗纤维

水果废料是膳食纤维的丰富来源，含量从13.04%到43.10%不等。高纤维含量也见于木瓜皮、芒果皮、菠萝皮和香蕉皮。膳食纤维可用于食品配方中，并具有益生元特性。

3.2.4 碳水化合物

碳水化合物含量在10.29%至67.03%之间，差异显著。脂肪和蛋白质含量高的废料，其碳水化合物含量较低。这些富含碳水化合物的基质可用于发酵应用或作为食品配方的天然成分。

3.3 矿物质与重金属组成

钾是所有样品中最丰富的矿物质。香蕉皮和西瓜皮中钾含量特别高。木瓜和冬瓜的种子和果皮含有较高的钙。几种水果废料中锌和铜的浓度也较高。砷、镉和汞的含量均低于国际食品法典委员会的最大允许限量。然而，铅含量在多个样品（尤其是酸橙皮、百香果皮和冬瓜籽）中超过了推荐限值，这强调了在整个食品价值链中实施良好农业和加工规范的重要性。

3.4 水果废料的抗氧化能力

3.4.1 总酚含量（TPC）

芒果籽仁的总酚含量最高，其次是芒果皮、酸橙皮和木瓜皮。这些结果与芒果皮和籽中酚类含量高的先前报道一致。

3.4.2 总黄酮含量（TFC）

芒果籽仁的黄酮含量最高，其次是冬瓜籽、西瓜籽和芒果皮。芒果皮和籽中已鉴定出多种黄酮类化合物。不同废料来源的抗氧化剂类型和浓度差异显著。

3.4.3 DPPH自由基清除活性

在DPPH测定中，较低的IC₅₀值表示更强的抗氧化活性。芒果籽仁和芒果皮的清除能力最强，其次是酸橙皮和木瓜皮。这些结果与其较高的总酚和黄酮含量相符。

3.4.4 总抗氧化能力（TAC）

芒果皮的总抗氧化能力值最高，其次是木瓜皮、芒果籽仁、酸橙皮和西瓜皮。较低的值见于木瓜籽和冬瓜籽。芒果皮、木瓜皮和芒果籽仁的高总抗氧化能力值与它们较高的酚类和黄酮含量一致。

结论与未来展望

本研究证实，斯里兰卡加工的水果有相当大一部分转化为废料。这些副产品含有丰富的常量营养素、必需矿物质和生物活性化合物，在不同水果类型和废料组分间存在显著差异。种子通常蛋白质和脂肪含量较高，而果皮和果渣富含膳食纤维和碳水化合物。大多数水果废料，尤其是芒果皮、芒果籽仁、木瓜皮和酸橙皮，显示出显著的抗氧化潜力。重金属水平大多在国际安全限值内。

从未来视角看，这些发现凸显了将工业水果废料作为食品和营养保健品应用中功能性成分可持续来源的可行性。进一步研究应聚焦于优化提取技术、表征单个生物活性化合物、评估其在食品系统中的功能和技术功能特性，以及通过体内研究评估生物利用度和安全性。将水果废料增值整合到食品加工链中，有助于减少浪费、促进环境可持续性并开发增值功能食品。