综述：咖啡果皮作为茶叶生产原料：潜力与挑战

《Journal of Food Measurement and Characterization》：Coffee husks as a raw material for tea production: potential and challenges

　　

研究人员旨在探讨咖啡果皮作为开发功能性及可持续饮料原料的潜力，并考虑其与联合国可持续发展目标（SDGs）的相关性。为此，研究人员对关于咖啡果皮成分的文献进行了批判性综述，突出了其平均含量为咖啡因（caffeine）(0.8–1.5%)、葫芦巴碱（trigonelline）(0.5–1.2%)和多酚（polyphenols）(8–12%)，以及具有抗氧化特性的绿原酸（chlorogenic acids, CGA）。综述表明，这些化合物赋予茶叶营养保健特性，提升了其价值，并支持其进入创新饮料市场。然而，研究人员也指出了若干挑战，例如缺乏专门法规、加工和干燥技术存在限制，以及需要建立高效的供应链。研究发现，利用咖啡果皮可能有助于实现负责任的消费和生产（SDG 12）、减少废弃物（SDG 15）以及创造收入（SDG 8），尤其是在巴西等咖啡生产国。总而言之，咖啡果皮的利用通过整合创新、废弃物增值和经济社会发展，代表了农业工业可持续性的一个可行选择。

**引言**
根据CONAB（2025）的数据，巴西2025年预计加工咖啡产量为5180万袋（每袋60公斤），其中阿拉伯种咖啡（Coffea arabica）为3470万袋，罗布斯塔种咖啡（Coffea canephora）为1710万袋。巴西作为全球主要咖啡供应国的地位通过出口数据得以巩固：2024年出口量达5050万袋（每袋60公斤），同比增长28.8%，创纪录地带来123亿美元收入，较2023年增长52.6%。如此大规模的生产和贸易不可避免地产生大量加工残余物，亟需切实可行的可持续管理方案。咖啡果实（浆果）由多层结构组成：外果皮（exocarp）、中果皮（mesocarp）、粘液层（mucilage）、内果皮（endocarp）、银皮（silverskin）和种子（咖啡豆），而所选择的加工方法（干法、湿法或半湿法）决定了产生的副产品类型和数量。在巴西广泛使用的干法加工产生“带果皮咖啡”（café em coco）和大量果皮（Cascara），而湿法和半湿法则在去皮和干燥步骤后产生不同比例的果肉、果皮和内果皮。这些残余物既是环境挑战也是机遇：不当处理会造成污染和温室气体排放，而增值利用则能为生产者和产业创造新的价值链。在这些残余物中，咖啡果皮因其富含生物活性化合物（bioactive compounds）——如绿原酸（CGA）、花青素（anthocyanins）、咖啡因和葫芦巴碱——而脱颖而出，这些化合物赋予其抗氧化、抗菌和益生元效应。这些特性吸引了食品、制药和化妆品行业作为潜在功能性成分的关注，也使其成为生产饮料（尤其是被称为Cascara或咖啡果皮茶的冲泡饮品）的有前景的原料。咖啡果皮作为饮料的文化和商业使用并非新事：在也门，这种冲泡饮品被称为qishr或qahwa，常与姜、肉桂等香料混合；在埃塞俄比亚，类似的制备称为hashara；而来自中南美洲的Cascara已有数十年的出口和消费历史。在巴西，Cascara已开始在特色和风味茶市场崭露头角，吸引着寻求新奇口味、有机或天然产品以及可持续选择的消费者。鉴于消费者对新冲泡产品的广泛接受度以及国内大量的果皮供应，Cascara既代表着市场机遇，也是减少浪费和为咖啡生产者增加收入的途径。尽管兴趣日增，文献和实践中仍存在若干关键空白。现有研究往往描述咖啡果皮的成分或报告孤立的工艺或感官试验，但很少整合以下方面的最新证据：(1) 能够确保食品安全和稳定感官特性的标准化加工方法和质量控制措施；(2) 在农场和区域尺度上量化果皮增值的环境和社会经济影响；(3) 限制更广泛商业化的法规、供应链和消费者接受度障碍。此外，许多现有研究集中在成分分析或小规模民族植物学用途上，未将这些发现综合成适用于规模化、可持续生产适合国内外市场的Cascara的实用建议。本综述旨在通过批判性综合当前关于咖啡果皮作为茶叶生产原料的知识来填补这一空白，有三个明确目标：(i) 总结与冲泡质量和安全相关的咖啡果皮的化学、功能和感官特性；(ii) 评估生产和加工方法，突出最佳实践、食品安全考虑因素以及标准化的机会；(iii) 评估扩大Cascara生产的环境、经济和社会影响，包括其与联合国2030年议程和可持续发展目标（SDGs）的一致性。通过将成分证据（如生物活性含量和功能特性）与实际加工途径和市场考虑因素相结合，研究人员旨在为寻求将咖啡果皮从残留生物质转变为可靠增值产品的研究人员、生产者和政策制定者提供一个整合资源。在此过程中，本综述强调了该主题的及时性：巴西庞大且增长的咖啡产量为开发果皮的循环利用、创收途径创造了紧迫性和机遇，这既能减少环境影响，又能满足新兴消费者对可持续和新奇饮料的需求。通过阐明科学现状、识别技术和监管瓶颈，并提出未来研发领域，本文旨在支持Cascara生产的负责任扩展，将一种丰富的农业工业副产品转变为安全、可销售且可持续的茶饮选择。

**咖啡果皮的特性**
*咖啡结构*
咖啡是咖啡植物的果实，属于茜草科（Rubiaceae）咖啡属（Coffea）的中型灌木，该属包含约103个已描述物种。其中最广为人知的是阿拉伯种咖啡（Coffea arabica L.，Arabica）和罗布斯塔种咖啡（Coffea canephora，Robusta）。咖啡果实，称为浆果（cherries），长约10至15毫米，由外果皮（exocarp，果皮）、中果皮（mesocarp，果肉）、粘液层（mucilage）、内果皮（endocarp，内果皮/羊皮纸）、银皮（silverskin）和种子（咖啡豆）组成。咖啡果实由多层结构组成。最外层是外果皮（exocarp），由单层表皮细胞构成，表面覆盖有蜡质物质以保护果实。其下是中果皮（mesocarp），包括果肉和附着在内果皮上的粘液层（mucilage），后者是一层由多糖（polysaccharides）、单糖（monosaccharides）、蛋白质、多酚（polyphenols）和其他微量化合物组成的薄层。果实内部通常包含两个椭圆形的种子，内含胚乳（endosperm）和胚（embryos）。咖啡加工可通过三种主要方法进行：干法、湿法和半湿法加工。在干法中，果实整颗干燥，外果皮保持完整。在湿法中，生产不同类型的咖啡，例如湿刨咖啡（pulped coffee），通过机械去除果皮和部分粘液层制成。还有半水洗咖啡（semi-washed coffee），通过发酵去除剩余粘液层；以及全水洗咖啡（fully washed coffee），果皮和粘液层均通过机械方式去除。大规模咖啡生产导致产生大量废弃物。据估计，到2025年，巴西将产生约5180万袋加工咖啡，其中3470万袋为阿拉伯种咖啡，1710万袋为罗布斯塔种咖啡。然而，根据加工方法的不同，这些生产可能产生占加工咖啡总重量30%至50%的废弃物，最高可达新鲜果实湿重的60%。因此，据估计，巴西在2025年可能产生1554万至2590万袋废弃物，构成了相当大的环境挑战。农业工业咖啡加工的主要残余物包括果皮、果肉、粘液层、内果皮以及未成熟或缺陷豆，无论是在干法还是湿法加工方法中。在干法中，果皮是主要副产品，约占干燥浆果总重量的45%。每吨新鲜咖啡浆果，干法加工产生0.12至0.18吨果皮，而湿法加工则产生约0.5吨果肉。咖啡果皮作为加工过程中大量产生的副产品，其成分富含无机和有机材料，赋予了其在技术应用方面的巨大潜力，尽管目前仍未被充分利用。目前，干燥的咖啡果皮因其抗氧化特性而被广泛以冲泡形式使用。此外，它还被用于生产糖浆以甜化饮料，赋予其类似红糖和枫糖的感官风味。最后，其在咖啡粉生产中的应用潜力也在被探索，突显了在农业工业领域为这一副产品增值的新可能性。

*咖啡果皮的化学成分*
咖啡果皮是一个复杂的木质纤维素基质（lignocellulosic matrix），是重要的农业副产品，尤其是在巴西等主要产区。在营养方面，其特点是碳水化合物（carbohydrates）含量高（57.8%），可溶性纤维（soluble fiber）含量高（31.9%），同时含有灰分（ash）(6%)、脂质（lipids）(2%)和蛋白质（proteins）(9.2%)。这种成分概况反映了一种主要由不溶性多糖（insoluble polysaccharides）构成的材料，直接影响了其技术行为和提取潜力。从加工角度来看，高干物质含量（84.2–92.8%）尤为重要，因为它增强了储存稳定性，同时浓缩了纤维素（cellulose）、木质素（lignin）和半纤维素（hemicellulose）等结构成分。这些成分不仅赋予了果皮基质刚性，而且充当了可能限制水提取过程中传质的物理屏障。因此，冲泡过程中化合物释放的效率不仅取决于溶解性，还取决于这些化合物在顽固结构内的可及性。除了其常量营养素（macronutrient）概况外，钙（0.03–0.5%）和磷（0.03–0.16%）等矿物质的存在表明，咖啡果皮可能为衍生饮料的微量营养素含量做出适度贡献。然而，它们的相对较低浓度表明，咖啡果皮的功能相关性更与其生物活性化合物相关，而非其矿物质部分。这一区分在将果皮定位为功能性成分而非营养强化剂时非常重要。总体而言，报道的咖啡果皮成分范围突出了一个以结构碳水化合物为主、易于提取的营养素含量相对较低的基质，在评估其用于饮料应用的潜力时，强化了同时考虑成分和基质可及性的重要性。这种结构复杂性不仅定义了果皮的物理化学性质，而且直接影响了其生物活性化合物（尤其是酚类物质）的可及性和可提取性。

*酚类化合物*
咖啡果皮是生物活性化合物的丰富来源，主要是抗氧化剂（antioxidants），在中和自由基（free radicals）和减轻氧化应激（oxidative stress）相关疾病方面发挥着关键作用。在这种结构复杂的基质中，酚类部分（phenolic fraction）代表了功能相关性最强的成分之一，包括绿原酸（chlorogenic acid）、咖啡酸（caffeic acid）、阿魏酸（ferulic acid）和对香豆酸（p-coumaric acids），并反映了其生化组成以及影响基于冲泡产品的感官属性（如颜色、苦味和涩味）的潜力。在这些化合物中，绿原酸（CGA）最为丰富，浓度在干基基础上高达14%。尽管其在热水中的高溶解度有利于提取，但实际从冲泡过程中回收CGA的能力受到木质纤维素基质所施加的结构限制的强烈调节。在此背景下，相对较高的木质素含量（9.3–13.56%）可能降低可提取性，这表明化合物的存在并不一定意味着其在饮料中的有效可及性。酚类含量的变异性已有广泛报道，并受植物品种、成熟阶段和收获后加工等因素的影响。然而，有证据表明，加工条件可能比遗传因素产生更显著的影响，特别是由于其对酶促氧化和化合物降解的影响。这强调了在加工背景下解释成分数据，而非将其视为原料的内在固定特性。此外，单宁（tannins）(1.31–2.97%)的存在既贡献了抗氧化活性，也影响了感官感知，尤其是涩味。与其他咖啡副产品（如果肉）相比，果皮展示了相对更多样化的酚类化合物，这可能补偿了其较低的提取效率。这表明在化学丰富性和可提取性之间存在权衡，这是优化其在饮料应用中使用的关键方面。

*甲基黄嘌呤与生物碱*
咖啡果皮中的主要生物碱是咖啡因（caffeine），一种与警觉性提高等刺激作用相关的甲基黄嘌呤（methylxanthine）。如表1所示，其在果皮中的浓度（0.48–1.31%）显著低于通常在咖啡豆中发现的浓度，这直接影响了衍生饮料的生理特征。当考虑在冲泡系统中的提取时，这种差异变得更加明显。如表2所示，咖啡果皮茶中的咖啡因含量（5.61–10.7毫克/100毫升）远低于过滤咖啡，即使考虑了饮用量的差异。这种差异表明，除了原料中较低的初始浓度外，基质相关的限制和提取效率低下显著限制了咖啡因向饮料相的转移。同时，冲泡参数如温度和时间在调节这种提取方面起着决定性作用。然而，与酚类化合物不同，咖啡因由于其较高的溶解度和与结构聚合物较低的相互作用，受基质包埋的影响较小。这种差异强化了这样一种观点：不同类别的化合物对相同的提取条件反应不同，这在工艺优化方面具有实际意义。抗氧化活性和总酚含量也观察到类似趋势，它们在咖啡果皮茶中明显低于过滤咖啡，这表明尽管果皮中存在这些物质，但其结构复杂性限制了生物活性化合物的有效释放。值得注意的是，降低的咖啡因含量，结合酚类化合物的存在，表明咖啡果皮茶的功能概况从一种主要的刺激性饮料转向一种更与抗氧化活性相关的饮料。这种成分概况反映了一种独特的功能平衡，其中刺激性成分的减少伴随着生物活性化合物的存在，支持其被定性为传统咖啡饮料的温和替代品。

*咖啡加工与废弃物产生*
咖啡加工可通过三种主要方法进行：干法、湿法和半湿法加工。每种方法都直接影响产品的最终质量以及产生的副产品的数量和类型。在干法加工中，整个咖啡浆果在干燥时外果皮保持完整，这意味着果皮、果肉和内果皮在整个干燥过程中都保持原状。这种方法最终产生果皮、果肉和内果皮等副产品。在湿法加工中，水被用来去除果皮和果肉，主要产生这两种材料作为副产品。在半湿法加工中，有两种不同的方法：在湿刨咖啡（pulped coffees）中，通过发酵去除覆盖在豆子上的粘液层；在去粘液咖啡（demucilaged coffees）中，粘液层和果皮均通过机械方式去除。这两种方法的一个关键方面是浸泡阶段（immersion stage），它显著有助于咖啡质量的标准化，确保饮料更加均匀，感官特性更可控。加工过程中产生的废弃物量是显著的，约占加工浆果总重量的50%。这一比例因所用方法而异：干法产生果皮、果肉和内果皮，而湿法（在墨西哥、哥伦比亚和肯尼亚等国家占主导）主要产生果皮和果肉。内果皮去除的最终步骤，对所有方法通用，又为过程增添了更多废弃物。如前所述，咖啡加工包括不同的方法论，这些方法不仅影响最终咖啡豆的质量，还影响产生的废弃物的类型和体积。图3概述了咖啡的生命周期，从收获成熟浆果到饮料消费，突出了每个阶段产生的副产品和残余物，如叶子、果皮、果肉、内果皮、咖啡渣甚至包装。此外，该图还指出了这些材料的各种再利用途径，符合咖啡生产中循环经济和可持续发展的原则。咖啡生命周期及其残余物的可视化表示突出了在不同阶段创造价值的潜力。例如，在加工和烘焙过程中，内果皮、缺陷豆、银皮和咖啡渣可以被导向不同的应用，最大限度地减少浪费并最大化资源利用。如图所示，这些残余物的再利用包括堆肥、动物饲料生产、沼气发电，以及用作土壤覆盖物、手工艺品原料和新产品的开发，展示了这些副产品的多功能性。对咖啡残余物采用再利用和增值实践不仅有助于减少咖啡生产的环境影响，还可以为生产者和行业创造额外的经济价值。通过创新工艺和从这些残余物中创造新产品，将环境负担转化为资产，是该行业可持续性和推进与负责任消费和生产相关的可持续发展目标（SDGs）的一个有前景的策略。这些残余物的一个有前景的应用是生产干咖啡果皮茶。干燥过程将水分含量降低83.4%，抑制微生物生长并延长产品保质期。在巴西，这种产品被称为Cascara，在《用于制茶的植物物种技术法规》下被认定为茶，并正在找到一个不断扩大的市场。全球茶叶消费量一直在增长，尤其是在重视具有独特感官特性的天然、有机产品的年轻和城市消费者中。这一趋势反映了消费习惯的转变，酒精摄入减少，偏好低糖含量和具有功能特性的饮料。在巴西的背景下，茶不再仅仅被视为家庭疗法，而已成为一种令人愉悦且以健康为导向的选择。在这种情况下，咖啡果皮茶因其独特的感官特征而脱颖而出：它具有樱桃和柑橘的果香，以及类似传统咖啡的香气，但风味更温和。这些特性加上其潜在的健康益处，使Cascara成为功能性饮料市场中一个有吸引力的替代品，吸引着寻求创新以及关注可持续性和食物全面利用的消费者。

**咖啡果皮作为咖啡生产可持续性策略的价值化**
全球咖啡生产与大量农业工业残余物的产生密不可分，尤其是在收获后加工过程中。其中，咖啡果皮占了很大一部分，通常占水果衍生生物质总量的显著份额。据估计，每加工1公斤咖啡豆可能产生高达2公斤的残余物，副产品超过果实总质量的50%。这种可食用部分与残余生物质之间的比例失调突显了传统咖啡生产系统中的结构性低效，其中相当大一部分收获材料仍未被利用。这种残余物积累的环境影响不容小觑。咖啡果皮的特点是具有复杂的物理化学成分，富含咖啡因、单宁和酚类化合物，这既赋予了其功能潜力，也带来了环境风险。当管理不当时，这些化合物可通过淋溶过程释放到周围生态系统中，导致植物毒性和生态毒性效应。实验证据表明，此类淋溶物可能抑制种子发芽，破坏土壤微生物群落，并增加水体中的有机负荷，升高化学需氧量（COD）水平。此外，咖啡加工过程中产生的废水通常含有高浓度的有机物，如果不经处理，会加剧水质恶化。诸如填埋或直接置于土壤等处置做法进一步加剧了这些影响，强化了咖啡果皮在传统管理系统中作为环境负担的分类。在此背景下，咖啡果皮的增值化（valorization）成为一种基于科学和战略相关性的方法，旨在将这种残余物从废物重新定义为资源。与其被视为处理负担，咖啡果皮可以通过转化为Cascara（咖啡果皮茶）等产品纳入价值链，从而在废物管理和价值创造之间建立直接联系。这种转变不仅仅是概念上的，而是有果皮化学成分的机制支持，果皮富含具有公认功能特性的生物活性化合物。控制性加工在这一转变中起着核心作用。通过将咖啡果皮从不受控制的分解途径中重定向，可以限制潜在有害化合物向环境的释放。同时，提取过程能够选择性地回收生物活性成分，如绿原酸（CGA）和咖啡因，有效地将这些化合物从环境基质转移到可消费且具有经济价值的形式中。定量研究表明，咖啡副产品中的绿原酸含量可能在每100克干重829.5至1307.6毫克之间，占总酚含量的98%。此外，包括超声波辅助提取在内的先进提取技术已证明与传统方法相比，能够将酚类回收率提高58%以上。这些发现强化了增值策略的双重优势：降低环境风险的同时释放高价值的化学成分。从环境角度来看，将咖啡果皮重定向用于生产性用途直接有助于废物最小化和污染控制。残余物积累通常与产生温室气体（特别是甲烷（CH₄）和二氧化碳（CO₂））的厌氧降解过程有关。通过将咖啡果皮整合到增值途径中，减少了进行不受控制分解的生物质量，从而限制了排放。此外，通过厌氧消化（anaerobic digestion）等控制策略，在优化条件下可将甲烷回收效率提高31%，将潜在的排放源转化为能源资源。据估计，增值途径可以将20%至50%的咖啡残余物从处置流中转移，将最终废弃物体积减少多达60%。除了对大气的影响外，残余物积累的减少也减轻了与土壤酸化和酚类污染相关的风险，有助于保护土壤功能和生态系统稳定性。咖啡果皮增值的相关性超越了环境缓解，涵盖了与联合国可持续发展目标（SDGs）相一致的社会经济和技术维度。重要的是，这种一致性不是表面的，而是可以通过可衡量和相互关联的结果来理解。SDG 8（体面工作和经济增长）通过发展以咖啡果皮衍生产品的加工、商业化和分销为中心的新价值链得到支持。这种多元化为生产者和农村社区创造了额外的收入来源，增强了咖啡种植区的经济韧性。也门的实证证据说明了这种潜力，在那里，咖啡果皮作为传统hashara混合物的主要成分，其经济价值高于咖啡豆本身。在巴西，残余物约占加工咖啡质量的30%至50%，将这些生物质转化为市场产品直接有助于增加家庭收入和减少运营损失。SDG 9（产业、创新和基础设施）通过开发和实施加工和提取生物活性化合物的技术得到推进。优化效率和规模化的需求推动了农业工业系统的创新，促进了基础设施的现代化。一个值得注意的监管里程碑是欧洲食品安全局（EFSA）将阿拉伯种咖啡果皮归类为“新型食品”（novel food），这促进了其被纳入工业配方，包括无麸质产品和功能性饮料。支持这一转变的技术包括托盘干燥（tray drying）和太阳能脱水（solar dehydration），这些技术在提高工艺效率的同时保留了生物活性完整性。此外，新兴应用，如使用细菌和酵母共生培养物（SCOBY）生产的基于Cascara的康普茶（kombucha），展示了增值途径日益增长的技术复杂性和多样化。SDG 12（负责任消费和生产）通过在循环经济（circular bioeconomy）框架内将咖啡果皮重新整合到生产系统中得到解决。通过将果皮重新分类为二次原料，减少了咖啡生产的环境足迹，以及对废物管理干预的需求。对比分析表明，与果肉相比，咖啡果皮可能表现出更优越的功能特性，包括更高的绿原酸含量（干基基础上约14%）和更高的抗氧化能力（ORAC值高达1,200 μmol TE/g，而果肉为800 μmol TE/g）。这种成分优势支持了其在高价值产品中的应用，强化了资源效率和生物质利用。SDG 13（气候行动）通过缓解与残余物分解相关的温室气体排放得到支持。通过将咖啡果皮从传统处置途径中转移，避免了与自发降解相关的部分碳排放。控制性加工减少了有利于甲烷和二氧化碳形成的厌氧条件，从而有助于农业系统内的气候变化缓解策略。SDG 15（陆地生命）通过最小化与管理不当的残余物相关的土壤和水污染风险得到解决。控制性利用防止了植物毒性化合物的释放，保护了土壤微生物平衡并维持了生态系统服务。此外，生物活性化合物的靶向提取通过降低化学需氧量（COD）水平，减少了陆地和水生环境中的污染物负荷。这有助于防止土壤酸化，并支持长期农业可持续性所需的生物多样性保护。这些维度的整合表明，将咖啡果皮转化为Cascara等产品与多个SDGs建立了直接且协同的联系，代表了咖啡行业可持续性的具体途径。咖啡果皮的增值不应被视为农业工业副产品的次要或机会主义用途，而是迈向更循环和高效咖啡生产系统的实际步骤。在此背景下，Cascara（咖啡果皮茶）的生产作为最易获取和最有前景的途径之一脱颖而出。它需要相对简单的加工步骤，如受控干燥和提取，这使得它对小型农户和工业运营都可行。同时，它响应了对天然和功能性饮料日益增长的市场需求，在可持续性和经济机遇之间架起了直接桥梁。这一潜力得到了果皮本身化学成分的有力支持。富含绿原酸（CGA）、咖啡因和其他酚类化合物，咖啡果皮不仅提供了独特的感官特征，还具有公认的抗氧化特性。将这种材料转化为茶有效地将其从环境问题转变为有价值的产品，在捕获其功能性益处的同时，减少了潜在有害化合物向土壤和水体的释放。然而，这种转变并非没有挑战。果皮的木质纤维素结构可能限制提取效率，这突出了改进加工条件以确保一致质量和最大化化合物回收率而不增加能源和资源需求的重要性。从更广泛的可持续性视角来看，Cascara生产明显与多个可持续发展目标相关联。它通过创造新的收入来源和加强农村经济支持了SDG 8，同时通过采用改进的加工技术和产品创新支持了SDG 9。通过将咖啡果皮重新整合到生产链中，它推进了SDG 12，促进更负责任的资源使用和减少浪费。在环境层面，将果皮从不受控制的分解中转移有助于减少温室气体排放，符合SDG 13，并最大限度地减少土壤和水污染风险，支持SDG 15。通过这种方式，通过Cascara实现的咖啡果皮增值不仅仅是一种替代用途，而是一个连贯且可扩展的战略，将环境保护、技术进步和社会经济发展联系在咖啡行业中。

**功能与营养保健特性：健康益处**
人群日常消费的食物被认为是生物活性化合物（bioactive compounds）的相关来源，尤其是抗氧化剂（antioxidants），它们在保护人体组织免受自由基（free radicals）造成的损害方面发挥着根本性作用。这些化合物通过中和活性氧（reactive oxygen species）起作用，广泛与预防过早细胞衰老以及降低多种慢性非传染性疾病的发生率相关，如心血管疾病、神经退行性疾病（包括帕金森病和阿尔茨海默病）、肝脏疾病、2型糖尿病，甚至某些类型的癌症。抗氧化作用除了促进人类健康外，在食品保鲜中也扮演重要角色，因为它延缓了氧化降解过程，有助于延长食品产品的保质期。在此背景下，咖啡作为全球消费量最高的饮料之一，因其高浓度的具有显著生物活性的化合物而占据突出地位。然而，不仅应重视烘焙和研磨的咖啡豆，还应重视加工过程中产生的副产品，如果肉、果皮和咖啡渣（spent coffee grounds, SCG），后者富含类黑精（melanoidins）、绿原酸（CGA）和咖啡因。虽然豆子传统上被认为提供了类黑精、酚酸和咖啡因——这些物质约占饮食中抗氧化剂摄入量的64%——但咖啡果皮，通常被视为农业废弃物，已被揭示为一个在有益健康的化合物方面甚至更丰富的基质，引起了科学界和工业界日益增长的兴趣。最近的研究表明，迄今为止被忽视的咖啡果皮具有很高的营养保健潜力，特别强调了绿原酸（CGA）的显著存在，化学分析报告其浓度范围在干重的6%至12%之间。这些酸因其强大的抗氧化活性和相关的抗炎特性而被广泛认可。实验室检测，使用标准化的测试如DPPH和ABTS，证实从咖啡果皮获得的提取物能够中和自由基，其功效优于从果肉衍生的提取物，这强化了其作为抗氧化剂功能性来源的重要性。除了绿原酸（CGA），果皮还含有相当水平的咖啡因，范围在1.2%至1.3%之间，这赋予了其公认的刺激特性。研究表明，适量摄入咖啡因（剂量高达每公斤体重4.6毫克）可以改善警觉性、注意力和身体表现，实际上被世界反兴奋剂机构（WADA）视为安全物质。除了体外研究，动物模型研究也有助于阐明咖啡果皮的治疗效果。例如，观察到施用该副产品的提取物促进了炎症标志物（如肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6））的减少，这表明其在旨在控制慢性炎症过程的策略中具有潜在用途。此外，在经受肝氧化应激诱导的动物中观察到了肝脏保护作用，表明果皮中含有的化合物可能有助于保护肝功能。初步的人体临床研究也指出，由咖啡果皮制成的茶在调节餐后血糖水平方面具有功效，这表明其在管理代谢紊乱（如2型糖尿病）方面可能有应用。关于神经健康，果皮中咖啡因的存在可能发挥神经保护作用，因为它作为腺苷A₁和A₂受体的拮抗剂（antagonist），这一机制涉及对抗阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病的保护。在不同咖啡副产品的比较中，果皮在酚类化合物的多样性和浓度上明显优于果肉。文献证据表明，例如，果皮在干基基础上含有约14%的绿原酸（CGA），而果肉仅含有8%。同样，通过ORAC（氧自由基吸收能力）方法测量的果皮抗氧化活性达到1,200 μmol TE/g，而果肉为800 μmol TE/g，再次证实了果皮作为生物活性基质的功能优势。尽管与咖啡果皮消费相关的益处众多，但有必要强调负责任和知情摄入的重要性。欧洲食品安全局（EFSA）规定，健康成年人的安全咖啡因摄入量为每天400毫克，相当于约三杯咖啡果皮茶。然而，对于属于更敏感人群的个体，如孕妇、哺乳期妇女和肝功能障碍者，建议谨慎，因为咖啡因代谢可能显著减慢，在某些情况下可达100小时，这可能增加不良反应的风险。鉴于所呈现的证据，很明显咖啡果皮具有显著的功能和治疗潜力，既构成了咖啡链残余物整体利用的有前景的替代方案，也为开发旨在促进健康的产品提供了可能。将这种副产品纳入食品配方、功能性饮料或植物治疗药物，可能代表在寻找可持续、可获得且有效的慢性疾病预防解决方案方面的一个相关进展。然而，尽管现有结果令人鼓舞，仍需要针对不同人群的长期研究来明确验证实验模型中观察到的效果，并为基于可靠证据的消费指南提供依据。同时，以冲泡形式使用咖啡果皮已经呈现为寻求更健康、更有意识饮食习惯的消费者的一种可行、美味且功能性的选择。

**行业面临的挑战与机遇**
在巴西市场，调味茶（flavoured teas），被称为拼配茶（blends），非常受欢迎，特别是那些由茶树（Camellia sinensis）与水果、草药和香料混合而成的茶。尽管基于马黛茶（yerba mate，Ilex paraguariensis）和洋甘菊（chamomile，Matricaria recutita L.）的茶和冲泡饮品仍主导着国内市场（2022年马黛茶产量为618,601吨，2017年洋甘菊产量为391吨），但天然饮料消费的增长趋势为咖啡果皮茶开辟了空间，它有望作为一种功能性且风味独特的饮料脱颖而出。巴西的茶叶消费在2013年至2018年间增长了25%，超过了同期13%的全球平均水平。尽管增长显著，但巴西仍不在全球最大的茶叶消费国之列，这些国家包括中国、印度、日本、美国和俄罗斯。然而，预计巴西茶叶市场在2019年至2023年间将增长43%，这得益于对健康食品和饮料需求的增加，以及专业茶叶零售店的出现。巴西茶叶市场的演变也反映了消费者偏好的变化，他们寻求新的感官体验、异国情调和精致感，并越来越强调可持续生产。此外，茶叶的药用特性促进了其普及，使其消费超越了口味，越来越受到关注健康的民众的接受。尽管红茶和绿茶仍占据市场主导地位，但消费者对新口味和消费形式（包括有机、新鲜和无糖选择）表现出开放态度。在此背景下，咖啡果皮茶作为一种创新且可持续的替代品出现，与健康消费和差异化感官体验的趋势相一致。利用咖啡果皮生产茶在其他市场已有接受度。在也门等国家，咖啡果皮的经济价值高于咖啡豆本身，农民会添加姜、肉豆蔻和肉桂等香料，形成一种称为hashara的拼配茶。在南美洲，特别是在萨尔瓦多和玻利维亚，咖啡果皮茶以Cascara的名义出口已有数十年历史。咖啡果皮茶衍生产品正在全球市场上流通，在美国和秘鲁被称为咖啡果壳或脱水咖啡果皮。对脱水咖啡果皮的需求一直在增长，尤其是在英国等欧洲国家，尽管在爱尔兰、波兰和罗马尼亚等国家供应仍然多变且在减少。然而，获得该产品仍然有限，主要是由于公众缺乏了解和兴趣。缺乏熟悉度和公众兴趣低被认为是咖啡果皮茶大规模采用的主要障碍。尽管如此，咖啡果皮茶市场仍处于新兴阶段，对可持续和健康产品日益增长的需求可能有助于其未来的接受和普及。

**生产者的经济效益**
农业工业系统不断扩大其加工能力，这不可避免地导致产生大量副产品。尽管这些材料具有潜在价值，但它们通常被视为运营负担，管理不当或被丢弃，导致环境影响和经济效率低下。这种做法不仅限制了可用资源的有效利用，还限制了生产者和农村社区的收入创造，强化了线性且不可持续的生产模式。咖啡果皮作为一种具有巨大增值潜力的副产品尤为重要。将其转化为Cascara说明了一种传统上被视为废物的材料如何从处置负担重新定位为增值产品，创造了新的收入机会，同时促进了更可持续的做法。除了茶叶生产，咖啡果皮应用的多元化作为提高其利用率的策略也受到了关注。创新的例子包括开发基于Cascara的康普茶（kombucha），通过细菌和酵母共生培养物（SCOBY）生产，突显了其作为功能性发酵饮料基质的潜力。其他应用，如由果皮发酵制成的酒精饮料和添加农业副产品的乳制品，进一步展示了这种材料的多功能性及其进入不同细分市场的能力。这些方法不仅减少了浪费，还与对可持续、高附加值食品日益增长的需求相一致。从经济角度来看，当考虑其在价值链中的价格演变时，咖啡果皮增值的相关性变得尤为明显。在大宗市场，原Cascara的交易价格相对较低，约为每公斤1.10至1.60美元，反映了其作为农业残余物的地位。然而，当加工到食品级标准时，其价值会大幅增加，达到约每公斤5至15美元，具体取决于质量和加工条件。在零售层面，Cascara作为饮料销售时，价格可能超过每公斤100美元，在高端细分市场可达每公斤180–450美元。这种显著的价值提升突显了加工和市场定位如何将一种低价值副产品转变为高价值商品。这种价格差异不仅证明了增值策略的可行性，还证明了它们在咖啡生产链内重新分配价值的能力。考虑到咖啡果皮可占加工生物质的大约30%–50%，即使其部分转化为可销售产品，也可能在农场层面代表切实的额外收入来源。在实际意义上，这意味着一种传统上与处理成本相关的材料可以成为补充收入来源，有助于更大的经济韧性，尤其是在小农户生产者中。除了绝对的价格收益外，Cascara的战略重要性在于其在本地层面保留价值的能力。生产者和合作社可以不直接出口低附加值的原材料，而是直接参与加工和商业化，获取最终产品经济回报中更大的份额。在实际意义上，这种转变允许一种传统上被视为处置负担的材料在农场层面成为切实的收入来源。重要的是，这种价格梯度说明了咖啡果皮的经济价值并非固有于原材料本身，而是取决于加工、质量控制和市场定位的程度。这为生产者超越基于商品的模式并参与供应链中更高价值的环节创造了机会。同时，它降低了对波动的咖啡豆价格的依赖，有助于更大的经济稳定性。因此，咖啡果皮的增值不应仅仅被理解为技术或环境解决方案，而是农村发展的战略途径。通过将资源效率与价值创造联系起来，这种方法能够在咖啡价值链中更平衡地分配利益，强化其在促进咖啡产区经济韧性和长期可持续性方面的潜力。

**从农业创新视角看咖啡果皮**
欧洲食品安全局（EFSA）批准阿拉伯种咖啡果皮作为欧洲市场的食品成分，是基于对其人类消费安全性的广泛评估。最初被归类为“新型食品”（novel food），即1957年5月之前未显著消费的食品，果皮被视为一种不同于传统标准的创新产品。这一批准允许其以各种形式被纳入，例如无麸质面包中的面粉、酸奶中的添加剂以及饮料中冲泡的基底。这一决定不仅扩大了商业可能性，也代表了食品创新的一个里程碑，满足了对可持续和功能性替代品的需求。咖啡果皮的生物化学特性突显了其在食品工业中具有多种功能性的应用潜力，例如作为膳食纤维、天然着色剂、胶凝剂和营养强化剂的来源，此外还具有其抗菌、抗氧化和生物防腐特性。这些属性推动了探索其在不同领域应用的研究，从酶生产到强化食品的开发。此外，咖啡果皮因其高浓度的生物活性化合物而被研究作为创建新产品（如化妆品和膳食补充剂）的原料。为了使其能够被利用，创新技术（如托盘干燥和太阳能脱水）已被开发出来，优化了其加工并拓宽了其应用范围。研究还表明，从这种副产品中提取的提取物可以被纳入酸奶、面包和饮料等食品中，通过存在多酚和其他抗氧化剂来增强其营养价值。在市场上，由果皮制成的面粉已经可以买到，可用于面包、饼干、面条和酱料。富含纤维、抗氧化剂、铁、钾和蛋白质，这种面粉因其无麸质和低脂肪而脱颖而出，提供了一种营养丰富且用途广泛的替代品。生产者、大学和公司之间的合作对于推广农业副产品（如咖啡果皮）的使用至关重要，促进了可持续和创新实践。合作社和工业在这一过程中发挥着重要作用，有助于副产品的增值和新兴市场（如茶叶和冲泡饮品）的开发。这些举措不仅减少了浪费，还加强了生产链，符合全球可持续性和循环经济趋势。

**结论**
在巴西大规模生产的咖啡果皮，作为一种具有高农业工业潜力的实用原料而出现。富含生物活性化合物（bioactive compounds），如咖啡因（caffeine）、绿原酸（chlorogenic acids, CGA）和多种抗氧化剂（antioxidants），并具有有利的感官特征，它们非常适合用于茶饮和发酵饮料，为咖啡链增加价值并最大限度地减少废弃物。果皮的增值化（valorization）将大量的副产品转化为可销售的资源，支持循环经济（circular economy）目标，并显著贡献于可持续发展目标SDG 12（负责任消费和生产）和SDG 15（陆地生命），同时在SDG 8（体面工作和经济增长）下为生产者和加工者提供了多元化收入的经济机会。核心信息很明确：虽然功能性和市场潜力巨大，但必须填补关键空白以确保安全、质量和可扩展性。迫切需要标准化收获后和干燥过程，验证提取和保存协议，并为生产者实施可及的微生物控制。此外，毒理学研究，包括真菌毒素（例如赭曲霉毒素A（Ochratoxin A））和农药残留筛查，以及人体生物利用度研究，是支持功能性健康声称并满足国际监管要求（如EFSA制定的）的优先事项。展望未来，提出一个战略路线图：在短期（1-3年），应重点协调收获后管理并推出具有严格质量规格的商业试点；在中期（3-6年），研究应推进大规模标准化和临床生物利用度研究；在长期（6年以上），目标是巩固‘Cascara’饮料的全球市场，可测量地减少环境排放，同时确保咖啡生产社区的社会经济韧性。通过协调研究和产业参与，咖啡果皮可以从环境负担转变为与联合国2030年议程一致的、有韧性的农业综合企业的战略支柱。