百香果副產物綜合利用研究進展

◎ 黃杰秋，周 杰，葉朋飛，何 靖

（1.曲靖職業技術學院，云南 曲靖 655000；2.云南省曲靖農業學校，云南 曲靖 655000）

百香果又名西番蓮或雞蛋果（Passiflora eduliaSims）是西番蓮科、西番蓮屬草質藤本植物。百香果是熱帶和亞熱帶地區的重要食用水果，富含多種天然活性物質，因其具有豐富的營養價值和有吸引力的感官品質而備受關注與歡迎[1-2]。目前，研究者已經從不同品種百香果植株中發現了110多種植物化學成分，其中黃酮和三萜類化合物所占比例最高[3]。在果汁行業，百香果在榨汁過程中產生數千噸種子、果肉和果皮作為農業副產品，這些農業副產品占加工水果的60%～70%，但在大多數情況下會被丟棄，不僅浪費資源還污染環境[4-5]。因此有必要對百香果副產品進行綜合利用，提高其附加值。

百香果及其副產品富含各種化學成分和植物營養素，包括多酚、膳食纖維、果膠、胡蘿卜素和維生素等。不同種類的百香果的化學成分和性質是不同的，黃色百香果的水分較高，營養成分相對較低，而紫色百香果的維生素C、維生素A、纖維素和鈣含量較高。不同的植物部分（葉子、芽、果皮和果肉）和種子含有多種生物活性成分，如總膳食和多酚，黃色百香果果皮中果膠含量較高，果肉中胡蘿卜素、槲皮素和山奈酚含量高，種子中膳食纖維含量較高；紫色百香果的果皮和種子中花青素的價值很高[3]。分離提取這些功能性物質的工藝同樣激起廣大學者的興趣，如超聲輔助加壓液體萃取、超臨界二氧化碳萃取、亞臨界二氧化碳萃取、HPLC-MS/MS分析測定、高速逆流色譜（HSCCC）應用和酶法等多種方法的運用均有報道[6-13]。因此探索百香果副產物中營養及功能性物質的綠色、高效、經濟分離提取工藝研究十分關鍵。

學者們觀察和記錄了百香果的各種營養和醫療益處，發現不同部位（葉、花、果皮和種子）的各種提取物表現出許多藥理活性，包括抗氧化、鎮痛、抗炎、抗菌、抗高血壓、保肝、保肺、抗腫瘤、抗糖尿病、降血脂、抗抑郁藥和抗焦慮等能力，因此可用于醫療。值得注意的是，急性毒性和亞急性毒性研究表明，合理化的每日百香果劑量可能是安全的[14-21]。

基于這些特征和功能性，百香果副產物不應該被認為是工農業廢物，它不僅可以被用于新產品開發、新工藝研究，研究者們還可以探索其在食品、醫藥、化妝品、農業和工業中的應用價值。本文主要針對百香果果皮、種子、莖、葉和花等加工副產物的開發和資源化利用，結合筆者研究團隊成員在該領域的研究與實踐展開論述，以期為我國農副產物的深度開發與高值化利用提供借鑒和參考。

1 果皮資源及其高值化利用

百香果皮作為食品垃圾占水果總量的50%，富含生物活性成分，因此具有獲得功能性成分的潛力。百香果皮富含果膠、膳食纖維、礦物質元素以及花青素、胡蘿卜素、類黃酮等多種天然活性成分。

1.1 在食品及保健品中的高值化利用

1.1.1 新型食品原料、配料開發

COELHO等[22]應用不同工藝獲得了2個百香果皮粉樣品（果皮粉未經處理和浸漬處理），結果發現果粉樣本分別含有 372.4 g·kg-1及 246.7 g·kg-1的可溶性纖維，通過浸漬獲得的果皮粉，因單寧減少60%，熱穩定性更高，不容易再吸收水分，具有更大的益處和工業用途。MARCELO等[23]將制備的百香果皮粉以3個級別（10%、20%和30%）摻入膳食餅干中以取代小麥粉制作膳食餅干，以營養成分、微生物檢測、感官屬性來評定工藝。結果發現在所有配方中，外觀、香氣和風味屬性的接受度相似，因此百香果皮粉可實現30%替代小麥粉在膳食餅干中開發利用，且具備高含量的礦物質和膳食纖維。

百香果中果皮纖維是一種白色海綿狀和纖維素組織，是纖維的潛在來源。百香果中果皮纖維含有高比例的總膳食纖維，具有良好的持水、膨脹能力，適度的持油能力，良好的抗氧化、抗菌能力及良好的顏色特征。百香果果皮富含纖維，具有與食品添加劑相當的特性。LOPEZ-VARGAS等[24]在豬肉漢堡中添加不同濃度的百香果中果皮纖維，以提高其營養價值（更高的纖維含量）和感官特征。研究發現在豬肉漢堡中添加2.5%的百香果中果皮纖維可有效提高烹飪產量、保濕性和脂肪含量保留。

作為農業工業廢物的百香果皮，制成果皮粉可具備使膳食食品營養成分豐富的潛力，制成的果膠可與其他商業果膠相媲美。SILVA等[25]研究了黃色百香果（西番蓮）副產品的4種脫水技術（對流、紅外線、微波和冷凍干燥）和主要變量對水分去除和總酚類、總黃酮類化合物、抗壞血酸和果膠的影響，發現微波脫水呈現出最佳效果，并從脫水樣品中提取出大量果膠。KAHLILE等[26]從百香果皮中提取果膠，在模擬巴氏殺菌過程下，百香果皮保持了凝膠結構，且提取果膠過程中無需添加蔗糖或降低pH值。提取的果膠不僅收率高，還適用于低糖食品。從百香果果皮中提取果膠，不但利于節約資源、保護環境，而且天然提取的果膠更具經濟價值。這樣的天然果膠不僅可運用到飲料、乳制品、肉類加工、保健品和化妝品等中（或者單獨使用），還可與其他生物聚合物制備含有生物活性成分的微米材料和納米膠囊，為資源開發利用及高值化提供新的途徑。

1.1.2 天然食品添加劑

百香果皮粉的生產程序簡單且成本低廉，可用于替代商業親水膠體，作為穩定劑、乳化劑、增稠劑、膠凝劑和分散劑等使用。EMANUELA等[27]通過改性工藝來評估由百香果皮制成的粉作為抗氧化劑、抗菌劑、穩定劑、乳化劑、增稠劑和膠凝劑的潛在用途。RAMLI等[28]研究發現，百香果皮粉提取物可以提高腌制肉類的抗菌和抗氧化活性。因此，百香果皮粉可視為肉類的天然抗氧化劑、抗菌劑及冷凍肉類的食品防腐劑。PRISCILLA等[29]將百香果去皮后切開中果皮（1 cm左右的碎片），在空氣循環烤箱中在50 ℃下干燥8 h至含水率為（6.35±0.17）%，再粉碎并儲存于塑料包裝中，放置室溫下直至制備成穩定的納米分散劑。結果表明黃色百中果皮粉含有大量果膠和低含量的酯化基團，摻入微藻類胡蘿卜素提取物制成的納米膠囊，顯示出高抗氧化活性和類胡蘿卜素保留性和穩定性。因此，將百香果中果皮粉作為類胡蘿卜素納米分散劑，具有替代商業聚合物的潛力，可摻入各種食品基質中，且具有更高的穩定性和更廣泛的應用性。同時，百香果皮粉提取物可以提高腌制肉類的抗菌和抗氧化活性，可視為肉類的天然抗氧化劑和抗菌劑以及冷凍肉類的食品防腐劑。

成熟的百香果皮中含有高濃度花青素，尤其是紫色百香果的果皮含量最高，可作為天然著色劑使用。MENESES等[30]研究發現，100 g干燥紫色百香果皮可提取577.59 mg花青素。BEJAOUI等[31]通過響應面方法優化提取百香果深紫色表殼中的花青素，生物活性高。然而，花青素固有的不穩定性會導致其快速變色。LIU等[32]通過研究找出了一種可以增強百香果皮中花青素穩定性的方法，即通過超聲波輔助溶劑萃取花青素，將提取物與烏龍茶提取物和乙醛反應超過70 d，制備出高濃度穩定不可漂白顏料，這些穩定的顏料在溶液中具有更深的紅色色調，比從果皮中提取的花青素更穩定。KAWASOE等[33]從果皮中提取的顏料包括花青素如矢車菊素-3-葡萄糖苷、牡丹-3-葡萄糖苷、木苜蓿素和矢車菊素-3-蕓香苷，這些花青素具有C環的3-O-糖苷鍵合。從百香果果中提取的色素可用于染色加工食品。例如，果凍，根據使用的顏料量，將其從粉紅色染成紅色。百香果果皮可用作低成本的天然紅色著色劑，且百香果中提取的色素對熱、光不敏感，儲存穩定。通過利用不可食用的部分提取天然色素，不僅可以減少食物浪費，還可以降低著色劑成本。

1.1.3 在食品檢測中的運用

PECHYEN等[34]采用果皮提取物作為還原劑和穩定劑合成無細胞毒性金納米顆粒，可廣泛運用到食品檢驗行業。SUN等[35]采用百香果皮微波輔助法制備基于生物質碳量子點和銪離子的新型比例分子印跡熒光探針，用于識別和檢測四環素（TC），同時實現了生物質廢棄物的再利用，且該項研究為檢測四環素（TC）提供了新的途徑，對食品安全具有重要意義，但材料的合成步驟比較煩瑣，限制了其大規模運用。

1.2 百香果皮在醫藥領域的開發利用

1.2.1 藥理功能

百香果皮提取物是具有高抗炎活性的天然產品，CHILAKAPATI等[36]將其運用于治療肺纖維化小鼠，發現給藥百香果皮提取物能減緩特發性肺纖維化。DE QUEIROZ等[37]的研究表明，黃色百香果皮面粉作為治療輔助劑，在2型糖尿病患者中，對血糖控制有積極作用。GOSS等[38]研究發現補充百香果果皮粉可以預防胰島素抵抗和由低果糖飲食誘導的年輕大鼠肝脂肪變性。ALINE等[39]研究發現給代謝紊亂小鼠補充百香果皮粉，可預防胰島素和葡萄糖抵抗，肝脂肪變性和肥胖。MILENA等[40]研究發現攝入百香果果皮粉可減少氧化應激，可降低炎癥反應并防止肥胖。GILSON等[41]研究百香果皮粉對一組久坐不動志愿者的血糖和脂血的影響，發現隨著百香果皮粉的攝入，葡萄糖和總膽固醇濃度顯著降低。百香果皮提取物無急性毒性，作為抗焦慮藥、催眠鎮靜劑和抗驚厥藥，其作用機理可能與其類黃酮和酚酸的組成有關[19]。通過動物實驗發現，用紫色百香果情制備的純化花青素的抗疲勞活性的作用機理與減少炎癥細胞因子以及mRNA上PGC-1α和PPARα的表達有關[42]。因此百香果皮中的天然活性成分具有抗氧化、鎮痛、抗炎、抗菌、抗高血壓、保肝和肺保護、護胃、抗腫瘤、抗糖尿病、降血脂、抗抑郁藥和抗焦慮功能，具有臨床指導意義[43-44]。

1.2.2 藥物裝載材料

WIJAYA等[45]通過硫磺水解百香果果皮的纖維素，從天然產品酸溶液中制備了纖維素納米晶體，對纖維素納米晶體作為藥物載體的能力進行了針對四環素抗生素的測試，發現運用百香果皮制備的天然纖維素納米晶體具備作為藥物載體的潛在能力。VIGANó等[46]通過乳液凝膠化、內部凝固方法及超臨界CO2等系列復雜等工藝得到最終產物，負載從百香果蔗渣中提取酚醛提取物的海藻酸鹽氣凝膠微粒，測定顯示浸漬的氣凝膠微粒具有抗氧化能力。海藻酸鹽氣凝膠微?？勺鳛樗幬镅b載的適當材料。

1.3 果皮在工業領域中的應用

NASCIMENTO等[47]以甘油為增塑劑，采用鑄造法開發百香果中果皮粉柔性薄膜，并表征其隔水性、化學、微觀、熱和機械性能。結果表明百香果中果皮粉柔性薄膜比木薯淀粉親水性更強，但水蒸氣滲透率和厚度差異不顯著；百香果中果皮粉柔性薄膜制成的薄膜更堅韌，有機黏土（NP）的添加不影響薄膜的熱和機械性能。廢物衍生的生物炭已成為有希望的催化劑，用于激活過氧單硫酸鹽（PMS），降解有機污染物。HU等[48]采用單罐熱解法制備了百香果殼衍生生物炭（PFSC），并作為無金屬催化劑活化PMS用于降解鹽酸四環素（TC）。該研究不僅提供了一種新型生物炭作為PMS活化的高效催化劑，還為百香果殼的增值再利用提供了新思路。

百香果皮具有作為吸附劑的潛力，用硝酸處理和氫氧化鈉去除果膠后可用于吸附黑鉻水性介質中的其他酸性染料[49]。使用固體農業工業殘留物（百香果殼）來制造不同的活性炭（AC），能夠吸附金屬廢水中的Cr3+、Cu2+和Ni2+[50]。而電鍍廢水由金屬離子的混合物組成，處理這些殘留物的過程中會產生大量的有毒污泥，且金屬回收困難。PAULA RAMOS等[51]的研究表明，百香果殼粉有望通過簡單環保的工藝從電鍍廢水中分離和回收Zn2+、Cu2+和Ni2+，吸附技術的使用提出了從廢水中分離金屬離子并通過解吸將其回收。將農產工業的固體殘留物用作吸附劑，可為金屬廢物和農產工業殘留綜合管理開辟可能性。有學者將過期的百香果殼通過水熱合成方法加工成碳量子點，為資源利用提供了新的想法和方向[52]。

2 種子資源及其高值化利用

百香果種子中富含多種不飽和脂肪酸及多種生物活性物質，可應用于油源、護膚品、保健品、食品添加劑、動物飼料及臨床治療中。

2.1 在臨床中的運用

ISHIHATA等[53]首次將百香果種子提取物施用于長期高脂飲食喂養的大鼠，發現補充百香果種子提取物改善了高脂飲食誘導的血管和肝臟異常。DEWI等[54]將紫色百香果種子10%提取物膏藥用于45例尋常痤瘡患者治療8周后，炎癥性顯著降低，只有2.2%的受試者有輕度不良反應，大多數受試者（77.8%）有顯著改善。百香果油提取的殘留種子餅含有白皮杉醇，是一種可以防止皮膚損傷的分子[55]。YEPES等[56]通過多級計算研究紫色百香果種子中生物活性物質，發現其可作為有前途的皮膚抗衰老劑的來源，只是臨床運用還有待研究。李飛等[57]的研究發現百香果籽油可通過抑制星形膠質細胞活化，從而改善帕金森小鼠的行為。YAMAMOTO等[58]發現百香果籽提取物（PFSE）是一種富含二苯乙烯的產品，可以抑制癌細胞增殖人乙二醛酶I，有助于治療和預防癌癥。百香果籽提取物對抗胎盤寨卡病毒感染具有良好的體外抑制效果[59]。百香果種子提取物因具有改善血脂、保護肝臟、修復皮膚、延緩衰老、抗癌和抑菌等功效，具有臨床研究意義，其功能開發及藥用機理還有待研究。

2.2 在食品、護膚品、保健品中的運用

研究表明超臨界流體萃取、亞臨界流體萃取和超聲輔助萃取是提取百香果種子油的綠色有效方法。超臨界流體萃取、亞臨界流體萃取能更好地保留種子油的功能性物質（脂肪酸、生育酚及其他活性成分），且能更好地保留百香果籽油的抗菌、抗氧化、抗病毒等活性。百香果種子可以作為重要的原料進行探索開發功能性食品配料、營養保健品或化妝品，為這種作物和有機生產鏈增加價值[60-64]。

2.3 其他領域

研究表明，將百香果種子及榨油之后的餅粕添加到兔子、鵪鶉、肉雞和蛋雞等的日糧中，能促進動物生長發育、改善肉脂穩定性、提高產仔質量、提高肉抗氧化狀態[65-70]。百香果副產物同樣可以加工成青貯飼料，作為一種低成本的飼料來源。用12-鎢磷酸（HPW）浸漬的百香果種子的殘渣制備的活性炭復合材料，具有更穩定、更活躍的活性，可用作生產生物柴油的催化劑[71]。百香果籽油微乳液形成薄膜可以保護金屬免受侵蝕，因此可作為金屬緩蝕劑使用[72]。

2.3.1 百香果葉高值化利用

百香果葉的水提取物富含生物活性多酚，具有抗氧化和抗炎特性[73]。CARMO等[75]研究發現百香果葉水提物可改善Caco-2細胞單層的腸上皮屏障功能障礙，逆轉炎癥參數。百香果葉提取物是抗氧化劑的有效來源，可以通過修復腸道來促進上皮完整性，從而保護腸胃[74]。AMARAL等[75]的研究表明，百香果葉的提取物能夠改善血糖控制、腎功能和血脂水平，減少血小板聚集和糖尿病動物血小板中氧化物的產生。最新研究表明，百香果葉提取物具有體外細胞毒性、抗腫瘤功能[76]。

2.3.2 百香果花、莖高值化利用

尼古丁是煙草的一種生物活性成分，具有高度成癮性。BEDELL等[77]用百香果花提取物治療尼古丁致敏大鼠，發現牡荊素能拮抗大鼠尼古丁運動致敏，百香果花中的活性成分牡荊素具有制作尼古丁戒斷劑的潛力，作為一種新的藥物治療，可能有助于戒煙。RODRIGUEZ等[78]將來自百香果秸稈的纖維通過制漿和漂白工藝回收，并進行了機械處理，結果發現纖維中的最終纖維素濃度比生莖中的纖維素濃度高44%，均質化得到的纖維素納米纖維的尺寸分布在20～200 nm，使用縮水甘油固定化的胰蛋白酶的固定收率為67%，并具有更高的保留和酶活性。百香果秸稈可以成功地用作纖維素納米纖維的來源，也可以用作胰蛋白酶固定的載體。此外，百香果花大而美麗可作庭園觀賞植物，秸稈精深加工后作為紡織、醫藥行業載體材料使用。

2.4 生物轉化

百香果種子、果皮、果藤和果渣等副產物副產品除可用于提取功能性成分、開發新產品之外，還可做動物飼料、微生物發酵底物、細胞培養碳源等[79]。有學者用百香果副產品和低聚果糖刺激發酵豆乳中發酵劑和益生菌的生長，發酵后能促進葉酸的產生，從而通過發酵工程探索出一條葉酸生產途徑[80-81]。SABRINA等[82]將番石榴、橙子和百香果的副產品添加到益生菌發酵山羊奶和谷物發酵產品中，發現水果副產品的存在不影響發酵燕麥飲料和發酵山羊奶的發酵時間。水果副產品可被視為生物活性物質的來源，并作為提高益生菌發酵產品功能屬性的化合物。CASAROTTI等[83]在低脂山羊乳中添加1%由百香果種子、果皮和果渣組成副產品，經處理后制備成益生菌低脂發酵山羊乳，并用動態結腸模型進行體外試驗，發現其具有調節肥胖個體的微生物群及其代謝物的作用。

LOCATELLI等[84]將橙子和百香果果皮、種子和未使用的果肉處理后作為殺蟲貪銅菌(Cupriavidus necator)細胞培養中的碳源，呈現出高纖維和碳水化合物濃度（主要可溶性糖），展示出了作為生物轉化過程中底物的巨大使用潛力。有學者利用百香果果皮廢料水解液生產纖維素酶[85]。DALVANA等[86]則將百香果皮作為黃曲霉菌產生的木聚糖酶的碳源，生產出的木聚糖酶具有作為生物漂白劑的潛力?？偠灾?，百香果副產物可作為生物發酵的碳源，促進微生物發酵生產，與傳統工藝相比，該工藝不僅節能減排，有助于減輕因不正確處理百香果皮而對環境造成的影響，還能為發酵工業的發展貢獻力量。

3 結語

隨著現代基礎科學理論與方法不斷向應用基礎研究領域的滲透，百香果副產物中所蘊藏的潛在價值得以被深度挖掘。同時，食品加工高新技術、生物工程技術、現代裝備制造技術的發展為百香果副產物的開發應用創造了良好的條件。我國食品工業百香果副產物的開發和資源利用已經開始從實驗室研究階段逐漸向工業化生產階段轉變。百香果副產物的資源化利用對于物盡其用、延伸產業鏈和提高行業整體效益、促進環境保護和低碳循環經濟發展等有著重要的現實意義和深遠的戰略意義，且具有廣闊的發展前景。