《Food Chemistry》：Extraction, composition, and stabilization strategies on Mangosteen pericarp bioactive compounds for sustainable natural colorants and functional foods
编辑推荐：
该综述系统分析了番石榴皮中花青素和黄烷酮的提取技术与稳定化策略，指出高压处理（HPP）显著提升花青素提取率至6.01 mg/g，超临界CO2萃取（SC-CO2）高效分离黄烷酮（65.93% w/w），但实际食品应用及肠道健康效应仍待验证，为SDGs框架下农业废弃物高值化利用提供理论支撑。
吉鲁恩·伊乔德（Giroon Ijod）|努尔·伊扎蒂·穆罕默德·纳瓦维（Nur Izzati Mohamed Nawawi）|诺尔·阿兹万·哈尼夫·卡马罗尔·扎曼（Nor Azwan Haniff Kamarol Zaman）|努尔·阿迪娜·穆罕默德·罗斯利（Nur Addina Mohamad Rosli）|穆罕默德·拉希迪·伊斯梅尔-菲特里（Mohammad Rashedi Ismail-Fitry）|努鲁尔·伊扎赫·卡利德（Nurul Izzah Khalid）|穆罕默德·哈菲兹·阿卜杜勒·拉希姆（Muhamad Hafiz Abd Rahim）|迪米特里斯·查拉兰普洛普洛斯（Dimitris Charalampopoulos）|诺兰尼赞·穆罕默德·阿扎汉（Noranizan Mohd Adzahan）|埃扎特·穆罕默德·阿兹曼（Ezzat Mohamad Azman）
马来西亚普特拉大学食品科学与技术学院食品技术系，43400，雪兰莪州，马来西亚
摘要
全球农业副产品的增加显著加剧了环境污染和温室气体（GHG）排放。山竹果皮通常作为农业副产品被丢弃，但实际上富含花青素、黄酮类化合物和其他生物活性物质，具有作为功能性食品天然着色剂的巨大潜力。本文综述了传统的和新兴的提取技术，重点关注花青素和黄酮类化合物。高压处理（HPP）能够提高花青素的回收率（6.01 mg/g），而超临界二氧化碳（SC-CO2）提取法对黄酮类化合物的选择性更高（65.93% w/w）。将酒石酸（1,5, w/w）与HPP（300–500 MPa，10分钟）结合使用可进一步提高60°C下的花青素稳定性。尽管取得了进展，但共色素化的山竹花青素在实际食品系统中的应用仍不足，其对肠道健康的影响也尚未得到充分研究。未来的研究应填补这些空白，以充分发挥山竹果皮在开发可持续功能性食品方面的潜力。
引言
山竹（Garcinia mangostana L.）具有卵形至球形的外形和绿色的萼片，是一种在东南亚广泛种植的热带水果，被誉为“水果之王”。其独特的酸甜口感以及白色果肉的宜人香气使其具有食用价值，果肉约占果实总质量的30%（Aizat等人，2019a）。深红紫色的果皮被视为农业副产品。由于管理不当，导致固体废物堆积，从而加剧了环境污染。此外，山竹果皮的厌氧分解会产生温室气体甲烷。然而，山竹果皮富含生物活性化合物，尤其是黄酮类和花青素，使其成为功能性食品和天然着色剂的理想选择（Fu等人，2021a, 2021b）。扎雷纳（Zarena）和桑卡尔（Sankar）（2012）报告称山竹果皮中含有多种花青素，包括76.1%的氰苷-3-O-索福罗糖苷（C3S）、13.4%的氰苷-3-O-葡萄糖苷（C3G）和6.2%的pelargonidin-3-O-葡萄糖苷（P3G），这些成分赋予了果皮紫色。据报道，山竹果皮中的总单体花青素含量为17.65 mg/g（Netravati等人，2024）。虽然这一浓度低于黑醋栗渣中的花青素含量（37.15 mg/g）（Nawawi等人，2025），但高于红毛丹果皮（11.57 mg/g）和贾布蒂卡巴果皮（7.01 mg/g）（Albuquerque等人，2023b；Seguenka等人，2024）。然而，C3S、C3G和P3G是非酰基化的花青素，在高温、氧气、光照、酶活性及酸碱条件下容易降解（Zarena & Sankar，2012；Nawawi等人，2023a）。
着色剂广泛应用于食品和饮料、制药、化妆品及纺织品中，以提升产品外观和质量。合成着色剂受美国食品药品监督管理局（FDA）《食品、药品和化妆品法》（FD&C Act）监管，因其成本效益和稳定性而仍被广泛使用。然而，有关其不良影响的证据（包括过敏反应、致癌性、哮喘和儿童神经行为问题）引发了人们对FDA批准合成着色剂的担忧，促使监管部门进行审查（OEHHA，2021；FDA，2024）。因此，市场对更安全的植物源替代品的需求日益增加。值得注意的是，实验室大鼠摄入FD&C Red No. 3后出现的致癌效应和激素紊乱现象限制了其在食品、饮料和化妆品中的使用（FDA，2024），亟需寻找合适的替代品。尽管天然着色剂受到关注，但由于天然替代品的获取和稳定性挑战，合成着色剂仍占据主导地位。
花青素是水溶性次级代谢产物色素，在有色水果和蔬菜中含量丰富。作为合成着色剂的替代品，花青素因鲜艳的颜色、抗氧化特性和健康促进作用而受到广泛关注。近年来，花青素的应用范围不断扩大，尤其是在化妆品（Rose等人，2018）、食品包装（Arifin等人，2023）、冰淇淋（Rodríguez-Mena等人，2023）、酸奶（Gamage等人，2024）、饮料（Manurakchinakorn等人，2016）和羊毛纤维（Barani & Maleki，2020）等领域。本研究为实验室规模实验，不直接适用于工业生产。尽管实验室结果令人鼓舞，但仍需进一步研究其在试点或工业条件下的性能。与其他富含花青素的来源（如蓝莓和红甘蓝）相比，山竹果皮提取物因高黄酮含量而具有独特优势，这些黄酮被认为能增强抗氧化活性和功能性（Ihsanpuro等人，2022；Priya等人，2025）。黄酮类化合物如α-山竹素、芒果苷和异芒果苷广泛存在于水果（山竹和芒果）、真菌（Aspergillus、Helminthosporium）和细菌（Streptomyces）中（Remali等人，2022），并在制药和营养保健品领域得到广泛应用（Karim等人，2024；Lai等人，2024）。随着健康生活方式的普及，寻找新的植物源花青素和黄酮来源对于满足全球需求和确保天然着色剂的可持续性至关重要。
因此，本文探讨了从山竹果皮中提取花青素、黄酮类及其他生物活性化合物的方法，包括传统和新兴技术、稳定化方法及其作为天然着色剂和功能性食品的潜在应用。这符合可持续发展目标（SDGs），旨在减少废物并实现农业生物废物的增值利用。
农业废弃物与全球可持续性：与联合国可持续发展目标的联系
2015年9月，联合国成员国通过了包含17项可持续发展目标（SDGs）的15年议程，这些目标为推进可持续性提供了全球框架。废弃物转化（SDG 12）、健康与福祉（SDG 3）和气候行动（SDG 13）尤为重要。在农业副产品的背景下，这些目标相互关联：通过将农业副产品转化为高附加值成分，可以改善人类健康并减少环境影响。山竹花青素：生物合成、类型与稳定性
花青素属于黄酮类化合物，是许多水果和蔬菜鲜艳颜色的主要来源，其在食品和饮料系统中的着色和功能作用备受重视。结构上，花青素具有C6-C3-C6碳骨架（Huang等人，2021）。在植物细胞中，花青素通常位于液泡中（见图3(A)）。一些研究表明...从山竹果皮中提取生物活性化合物的策略
提取是分离和回收多酚（如花青素）的关键步骤，但目前尚无统一的标准化方法。通常包括研磨、干燥和将植物材料浸泡在有机溶剂中的步骤。研磨是不可或缺的环节，因为它能将原材料粉碎成细小颗粒，增加溶剂接触面积。实践中，山竹果皮粉末通常通过20至60目的筛网过滤（Nawawi等人）...当前的山竹果皮花青素稳定化方法
为保持花青素的稳定性和结构完整性，已尝试多种方法。在此过程中，酶抑制是一种重要的预处理步骤，用于失活导致褐变的酶，从而在提取或加入食品、饮料或功能性产品前保护生物活性化合物。微胶囊化和共色素化技术被证明能有效增强和保护花青素...利用山竹副产品开发功能性及更健康的食品
将山竹果皮或其提取物添加到产品中可提升产品的功能和品质。研究表明，0.2%的山竹果皮提取物可显著改善果汁的颜色和整体风味（Manurakchinakorn等人，2016）。这表明山竹果皮提取物对提升果汁品质具有积极作用...利用山竹果皮中的花青素及其他生物活性化合物面临的挑战与未来展望
将山竹果皮作为天然着色剂使用，为食品行业寻找更安全替代品提供了及时解决方案。FDA限制FD&C Red No. 3在食品、饮料和化妆品中的使用，因其可能对实验大鼠产生致癌效应和激素紊乱，这引发了人们对合成着色剂负面影响的担忧。在这种情况下，预计对该产品的需求将持续增长...结论
山竹果皮是一种富含生物活性化合物的来源，作为天然着色剂、功能性食品成分和膳食补充剂具有广泛的应用前景，其鲜艳的色泽、抗氧化能力和健康促进作用使其备受青睐。花青素常用于着色和抗氧化，而黄酮类化合物则因广泛的健康益处而在制药和营养保健品领域受到深入研究。CRediT作者贡献声明
吉鲁恩·伊乔德（Giroon Ijod）：撰写初稿、数据整理、概念构思。努尔·伊扎蒂·穆罕默德·纳瓦维（Nur Izzati Mohamed Nawawi）：数据整理、概念构思。诺尔·阿兹万·哈尼夫·卡马罗尔·扎曼（Nor Azwan Haniff Kamarol Zaman）：数据整理、概念构思。努尔·阿迪娜·穆罕默德·罗斯利（Nur Addina Mohamad Rosli）：数据整理、概念构思。穆罕默德·拉希迪·伊斯梅尔-菲特里（Mohammad Rashedi Ismail-Fitry）：撰写、审稿与编辑、概念构思。努鲁尔·伊扎赫·卡利德（Nurul Izzah Khalid）：撰写、审稿与编辑、概念构思。穆罕默德·哈菲兹·阿卜杜勒·拉希姆（Muhamad Hafiz Abd Rahim）：撰写、审稿与编辑、概念构思。资助
本研究得到了马来西亚普特拉大学（Universiti Putra Malaysia）项目编号GP-IPM/2020/9691100的财政支持，以及马来西亚大学驱动研究计划（UDRP）的研究计划支持。未引用的参考文献
Amogne, Ayele和Tsigie, 2020
Balasubramaniam, Martínez-Monteagudo和Gupta, 2015
Nemetz, Schieber和Weber, 2021
Trouillas等人, 2016
Wittenauer, Falk, Schweiggert-Weisz和Carle, 2012
利益冲突声明
作者声明以下可能构成利益冲突的财务关系：埃扎特·穆罕默德·阿兹曼（Ezzat Mohamad Azman）表示获得了马来西亚普特拉大学的财政支持。共同作者迪米特里斯·查拉兰普洛普洛斯（Dimitris Charalampopoulos）是《食品化学杂志》（Journal of Food Chemistry）的资深编辑。其他作者声明没有已知的可能影响研究结果的财务利益或个人关系。
致谢
作者G. Ijod感谢沙巴州政府奖学金（Biasiswa Kerajaan Negeri Sabah）的资助，同时特别感谢E.M. Azman和N.M. Adzahan的财务支持。
