综述：释放咖啡果渣的生物医学潜力：提取方法以及非豆类衍生物对健康的机制性研究

《Bioresource Technology Reports》：Unlocking the biomedical potential of coffee pulp: Extraction methodologies and mechanistic insights of non-bean derivatives for health

咖啡渣富含氯ogenic酸等生物活性物质，具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗代谢及抗癌等多重健康功效，其机制涉及ROS清除、NF-κB/MAPK信号通路调控及肠道吸收抑制等。当前研究多聚焦于体外实验和传统提取技术，亟需标准化工艺和临床转化研究。

　　

穆纳西尔（Munasir）| 西亚乌尔·亚当·毛拉纳（Syaiful Adam Maulana）| 里兹基·奥利亚·努尔莱利（Rizqi Aulia Nurlaili）| 努哈·法伊扎图尼萨（Nuhaa Faaizatunnisa）| 穆罕默德·纳乌法尔·阿里埃斯塔（Muhammad Naufal Ariesta）| 古斯蒂·努尔·艾达·法莎（Gusti Nur Aida Fasha）| 斯拉梅特·维迪亚南托（Slamet Widiyanto）

印度尼西亚苏拉巴亚国立大学（Universitas Negeri Surabaya）数学与自然科学学院物理系，苏拉巴亚，60231

摘要

咖啡果肉（Coffee Pulp，简称CP）是湿法咖啡加工的主要副产品，尽管其具有很高的利用价值，但在全球咖啡产量不断增加的情况下，这一生物质资源仍被过度忽视，从而导致环境负担加重。最新研究表明，咖啡果肉富含多种生物活性化合物，如绿原酸（Chlorogenic Acids，简称CGA）、黄酮类化合物、咖啡因和膳食纤维，这些化合物具有抗氧化、抗菌、抗炎、抗代谢和抗癌等多种功效。本文综述了目前关于咖啡果肉生物活性的研究进展，重点探讨了其抗氧化机制（如清除活性氧 ROS）、调节 NF-κB 和 MAPK 信号通路、提高胰岛素敏感性以及破坏微生物细胞壁的作用，并对比了多种提取技术（如固液萃取、超声辅助萃取、微波辅助萃取和发酵）的效果。通过系统地将提取方法与成分回收率和生物活性结果联系起来，本文为咖啡果肉在生物医学和营养保健品中的应用提供了理论基础。

引言

咖啡不仅是一种文化象征，也是一种全球性的重要商品，每天有数十亿人饮用咖啡，用于制作热饮和冷饮，同时咖啡也被用于制造各种食品（Abalo, 2020; Kumar et al., 2022; Zhao et al., 2024）。作为世界上最受欢迎的饮料之一，咖啡对经济和社会产生了深远影响，尤其是在咖啡生产大国（如巴西、越南和印度尼西亚）（Ngure and Watanabe, 2024; Patil and Rudragouda, 2025）。2024年的数据显示，巴西、越南、哥伦比亚和印度尼西亚等国家是全球最大的咖啡消费国，推动了全球咖啡需求的持续增长（表1）。巴西是全球最大的咖啡生产国，产量约为6640万袋（每袋60公斤），占全球总产量的约38%（Jimenez et al., 2023; USDA Foreign Agricultural Service, 2025）。咖啡豆是咖啡果实的主要组成部分，人们普遍认为它具有健康益处（Chen, 2025; Do?aner et al., 2025; Girma, 2024），因此咖啡果实的其他部分（如咖啡果肉、果皮和黏液）往往被丢弃（Iriondo-Dehond et al., 2020; Oliveira et al., 2021; Pyrzynska, 2024）。这些咖啡副产品占咖啡果实干重的近50%（Anastopoulos et al., 2017; Gil-Gómez et al., 2024; Janissen and Huynh, 2018）。随着全球需求的持续增长，产生了大量的农业废弃物。如果缺乏适当的废弃物管理措施，这些废弃物的处理将变得效率低下（Pongsiriyakul et al., 2024; Tsigkou et al., 2025）。遗憾的是，这些物质难以自然降解，对环境造成严重威胁（Arya et al., 2022; Austen et al., 2023; Hu et al., 2023）。

图1展示了咖啡果实的解剖结构，标出了构成果实的各个层次和组成部分。咖啡果肉是咖啡果实的外皮和果肉部分（Pongsiriyakul et al., 2024），在咖啡豆的去果肉过程中会被机械去除（Tsigkou et al., 2025）。据估计，每生产1吨咖啡豆，大约会产生50%的咖啡果肉（图2）。传统上，这种副产品要么被丢弃，要么用于低价值用途（如动物饲料，Lee et al., 2023; Sarno and Iuliano, 2018）。然而近年来，由于咖啡果肉富含碳水化合物（45–89%）、蛋白质（4–12%）、脂质（1–2%）和矿物质（6–10%）（Carmen et al., 2020; Hu et al., 2023; Klingel et al., 2020），以及具有生物活性的植物化学成分（如槲皮素、没食子酸、咖啡因和单宁，Carmen et al., 2020; Hu et al., 2023; Delgado et al., 2019），它受到了越来越多的关注。多项研究表明，这些化合物具有抗氧化作用，有助于对抗氧化应激（Contreras-Oliva et al., 2022; Gil-Ramírez et al., 2024; Huanhong et al., 2025; Myo and Khat-udomkiri, 2022）。此外，越来越多的科学证据表明咖啡果肉还具有抗菌（Aytar and Aydin, 2025; Castro-Díaz et al., 2025; Chomphoosee et al., 2025; Khochapong et al., 2021; Morshdy et al., 2023）、抗炎（Ontawong et al., 2023; Rebollo-Hernanz et al., 2019; Ruesgas-Ramón et al., 2019）和抗代谢（Andrade et al., 2025; Bhandarkar et al., 2021）作用。这些作用机制可能涉及清除自由基（Ca?as et al., 2023; Gil-Ramírez et al., 2024; Huanhong et al., 2025）、抑制促炎介质（Ontawong et al., 2023; Thai et al., 2024）、调节葡萄糖和脂质代谢（Andrade et al., 2025; Costa et al., 2025; Ontawong et al., 2019b）以及诱导恶性细胞凋亡（Rosa et al., 2018）。这些特性使咖啡果肉成为食品、营养保健品和制药行业中有潜力的增值材料（Bondam et al., 2022）。

尽管具有这些潜力，但咖啡果肉在健康领域的应用仍需进一步研究，尤其是在其作用机制、剂量标准化和人体安全性方面。此外，公众和工业界对咖啡果肉价值的认识仍然有限，将其纳入主流健康产品中的程度也尚未实现。因此，本文旨在全面概述咖啡果肉中的生物活性化合物，分析其与健康益处的相关科学研究成果，并探讨其在预防医学、功能性食品和天然疗法领域的潜在应用。同时，本文强调应将废弃物重新视为促进人类健康和推动农业及食品系统循环经济的宝贵资源，而非单纯的环境负担。

与以往主要总结提取方法或单一生物活性的综述不同，现有文献中的方法多样、报告格式不一致，抗氧化指标也不具有可比性，这限制了跨研究的评估。本文采用结构化、标准化的综合方法，统一了不同研究中的提取参数、植物化学成分产量和生物活性指标，从而更清晰地评估了提取效率和机制相关性。

部分内容摘要

从咖啡果肉中回收生物活性化合物：提取技术、产量及抗氧化能力

近年来，从咖啡果肉中回收生物活性化合物成为研究的重点，推动了多种提取技术的发展和优化。表2列出了具体工艺参数、提取的化合物类型和数量，以及通过标准检测方法（2,2-二苯基-1-吡啶肼（DPPH）、2,2'-偶氮-双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（ABTS）、铁还原抗氧化能力（FRAP）等指标评估的抗氧化能力。

抗菌潜力

抗菌剂在控制病原微生物的生长和传播方面起着关键作用（表3）。咖啡果肉及其衍生物的抗菌潜力受到越来越多的关注，尤其是在防龋应用方面。一项临床研究表明，2.5%的咖啡果肉溶液（含有5%二甲基亚砜（DMSO）在人唾液中对 S. mutans 具有显著的抗菌效果，与0.2%的氯己定相当（Bollamma et al., 2023）。

抗炎作用

炎症是机体清除有害物质、限制感染扩散并促进组织修复和再生的重要机制。然而，过度或失调的炎症反应也可能导致组织损伤和功能障碍。咖啡果肉作为一种生物活性物质，可通过调节细胞内信号通路来缓解炎症（图8；表4）。炎症反应主要由

抗代谢作用

代谢紊乱是一系列涉及能量平衡和底物利用异常的疾病（Liu et al., 2025）。在肠上皮细胞中，咖啡果肉似乎在调节碳水化合物吸收和血糖控制中起核心作用（表5）。使用人 Caco-2 细胞的研究表明，咖啡果肉能选择性地抑制钠依赖型葡萄糖转运蛋白（SGLT1），同时不影响葡萄糖转运蛋白 5 的功能

化妆品和抗衰老应用

皮肤老化受到内在过程和外在因素（如紫外线辐射和环境污染物）的影响，是皮肤病学和化妆品行业关注的重点问题。虽然合成抗氧化剂、防晒霜和肽类制剂有效，但长期安全性和消费者对天然成分的偏好限制了它们的广泛应用。利用咖啡果肉不仅有助于环境保护，还能

新型功能性食品中多酚的递送系统

如前所述，咖啡果肉含有丰富的生物活性代谢物，具有开发新型食品的巨大潜力。除了继续鉴定其生物活性成分并进行必要的毒理学评估外，未来研究还应重点设计有效的包封策略以保护和稳定这些活性成分。喷雾干燥、纳米乳液和脂质体等包封技术已被证明是有效的方法。

当前研究的局限性

尽管咖啡果肉及其衍生物具有显著的生物活性潜力，但仍面临诸多挑战。大多数现有研究仍处于临床前阶段，依赖于体外或动物模型，这限制了其临床转化。提取参数的差异以及缺乏标准化方案导致产量和生物活性结果不稳定。此外，关于最佳剂量、递送途径和长期安全性的不确定性也阻碍了产品的开发。

挑战与未来展望

由于咖啡果肉含有丰富的植物化学成分和多样的生物功能特性，其在生物医学领域的应用备受关注。然而，将这些潜在的生物活性转化为实际健康应用仍受限于若干关键因素，尤其是缺乏标准化的提取和加工方法。溶剂系统、提取温度、时间和固液比例的差异

结论

本文全面总结了咖啡果肉的功能特性，强调了其丰富的绿原酸和其他生物活性成分在抗氧化、抗炎、抗菌、抗代谢和抗衰老等方面的作用。机制研究表明，这些生物活性是通过多种分子途径实现的，主要包括清除活性氧（ROS）、抑制促炎介质（如 NF-κB 等）

CRediT 作者贡献声明

穆纳西尔（Munasir）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、监督、数据分析。西亚乌尔·亚当·毛拉纳（Syaiful Adam Maulana）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、数据分析。里兹基·奥利亚·努尔莱利（Rizqi Aulia Nurlaili）：撰写——初稿撰写、数据可视化、数据分析。努哈·法伊扎图尼萨（Nuhaa Faaizatunnisa）：撰写——审稿与编辑、数据可视化、验证。穆罕默德·纳乌法尔·阿里埃斯塔（Muhammad Naufal Ariesta）：撰写——审稿与编辑、数据可视化、验证。古斯蒂·努尔·艾达·法莎（Gusti Nur Aida Fasha）：撰写——审稿与编辑

未引用参考文献

Wang et al., 2024b

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文客观性和完整性的财务或个人利益冲突。

致谢

作者感谢苏拉巴亚国立大学（Universitas Negeri Surabaya）数学与自然科学学院物理系以及加查马达大学（Universitas Gadjah Mada）生物系在整个研究过程中的宝贵支持。