《Applied Food Research》：Nutritional and Phytochemical Profiling of Fruit and Vegetable Peels for Identification as a Potential Nutraceutical Source
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果蔬（FV）果皮具有丰富的营养和植物化学组成，但其含量受多种环境因素影响。为实现有效增值利用并将其纳入产品开发，必须筛选合适的果皮类型。研究人员评估了20种果蔬果皮的营养、植物化学及抗营养成分谱，即芒果、橙、甜橙（mosambi）、石榴、木瓜、菠萝、人心果、香
果蔬（FV）果皮具有丰富的营养和植物化学组成，但其含量受多种环境因素影响。为实现有效增值利用并将其纳入产品开发，必须筛选合适的果皮类型。研究人员评估了20种果蔬果皮的营养、植物化学及抗营养成分谱，即芒果、橙、甜橙（mosambi）、石榴、木瓜、菠萝、人心果、香蕉、甜瓜、西瓜皮（WMR）、香蕉花苞片、甜菜根、葫芦、洋葱、马铃薯、番茄、花椰菜茎、香蕉茎、黄瓜和丝瓜，以鉴定具有相似特征的果皮。结果表明，这些果皮富含碳水化合物（香蕉皮中为93.4%）、铁（芒果皮为1072.7 μg/kg）、钾（香蕉皮为4253.72 μg/kg）和钠（花椰菜茎为16858.67 μg/kg）。花椰菜茎的2,2-二苯基-1-苦基肼基（DPPH）自由基清除活性为95.37%。总酚含量（TPC）在石榴皮中最高（141.05 mg GAE/g）；黄酮含量（TFC，30.92 mg QE/g）和花色苷含量（TAC，196.01 mg C3G/g）则分别在香蕉花苞片中最高。抗营养因子方面，单宁在芒果皮中含量较高（571.6 mg TAE/g），植酸在甜菜根皮中最高（60.1 mg PAE/g），生物碱在石榴皮中最高（4.7%）。研究人员进一步采用主成分分析（PCA）和层次聚类分析（HCA）以揭示不同果皮之间的特异性与相似性。芒果皮（簇FP1）富含粗纤维、矿物质（Ca、Fe、Mn、Ni、Co）、植物化学成分（TPC、TFC、TCC）以及抗营养因子（生物碱、单宁）；而香蕉花苞片（簇VP1）则以脂肪、灰分、矿物质（K、Mg）及植物化学成分（TPC、TFC、TAC）为特征。结果表明，所评估果皮具有丰富的营养组成，可作为适用于营养强化和功能性食品配方的可持续营养来源。
该文发表于《Applied Food Research》，围绕果蔬加工副产物中果皮资源的高值化利用展开系统研究。研究背景在于，果蔬加工会产生大量副产物，如果皮、果渣和种子，其中果皮在废弃物中占比很高，但其营养成分与植物化学成分往往并不低于甚至高于可食部分，因此具有转化为营养保健品（nutraceutical）原料和功能性食品配料的潜力。与此同时，当前果皮利用仍面临若干现实问题：其一，不同果蔬种类、品种、产地、加工方式和提取条件会造成成分差异，导致不同研究结果之间难以直接比较；其二，虽然已有研究分别报道了部分果皮的营养价值、抗氧化活性和生物活性成分，但相关证据较为分散，缺乏在统一条件下进行的系统比较；其三，果皮中还含有单宁、植酸和生物碱等抗营养因子，这些成分可能限制矿物质生物利用度和实际应用效果。因此，有必要在统一实验框架下，对多种常见果蔬果皮的营养、植物化学和抗营养特征进行综合评估，并借助多变量统计方法识别其相似性与特异性，从而为筛选适宜的食品强化原料提供依据。
为解决上述问题，研究人员选取印度Tamil Nadu邦Vellore地区当地市场常见的20种果蔬，包括10种水果果皮和10种蔬菜果皮/茎部废弃部分，构建了统一样品来源和处理流程下的比较体系。研究结论显示，不同果皮在营养组成、矿物质分布、抗氧化能力、总酚（TPC）、总黄酮（TFC）、总花色苷（TAC）、总类胡萝卜素（TCC）及抗营养因子水平方面均呈现明显差异；芒果皮和香蕉花苞片分别是水果与蔬菜类样本中最具代表性的高值资源。通过主成分分析（PCA）和层次聚类分析（HCA），研究人员进一步明确了不同果皮的聚类关系，表明这些副产物可按成分特征进行分类利用。该研究的重要意义在于，它将农业食品副产物从“废弃物”重新界定为可持续营养来源，为开发烘焙制品、零食、复合粉和其他功能性食品提供了实证基础，也为后续果皮资源标准化利用与精准筛选提供了方法学参考。
在技术方法方面，研究人员首先对20种果蔬果皮样本进行统一预处理，包括清洗、40°C热风干燥、粉碎和过筛；随后开展常规营养分析，测定水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、碳水化合物及矿物质，其中矿物质采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）检测。植物化学成分通过索氏提取结合分光光度法测定，包括DPPH自由基清除活性、总酚（TPC）、总黄酮（TFC）、总花色苷（TAC）和总类胡萝卜素（TCC）；抗营养因子测定包括单宁、植酸和生物碱。所有实验均三次重复，并采用单因素方差分析（ANOVA）、Tukey’s HSD检验、主成分分析（PCA）和层次聚类分析（HCA）进行统计解释。
在研究结果部分，论文首先在“3.1. Nutritional profiling of fruit and vegetable peel”中比较了20种果皮的基础营养组成。结果显示，碳水化合物是果蔬果皮中的主要常量营养素。水果果皮中，香蕉皮碳水化合物含量最高，达到93.45%；蔬菜类样本中，洋葱皮达到86.98%。蛋白质含量方面，水果果皮中木瓜皮最高（2.98%），蔬菜类样本中黄瓜皮和马铃薯皮较高，分别达到11.56%和11.50%。脂肪含量方面，水果中甜瓜皮最高（3.28%），蔬菜中香蕉花苞片最高（5.72%）。粗纤维方面，水果中甜橙（mosambi）皮最高（8.70%），蔬菜中花椰菜茎最高（9.87%）。这些结果说明，不同果皮在宏量营养构成上差异显著，适合根据应用目标进行差异化选择。
在“3.2. Mineral composition of fruit and vegetable peels”中，研究人员测定了Ca、Fe、K、Mg、Mn、Na、P、Zn、Co、Ni、Se和Cu等矿物质。水果果皮中，甜瓜皮的K、Na和Zn含量较高，芒果皮则富含Ca、Fe、Mg、Mn、P、Co和Ni，香蕉皮的K含量达4253.72 μg/kg。蔬菜类样本中，香蕉花苞片富含K和Mg，花椰菜茎的Na和P含量最高，丝瓜皮的Fe、Zn和Mn含量最高，洋葱皮的Cu含量最高，甜菜根皮则富含Ca和Se。该部分结果表明，果蔬果皮不仅是膳食纤维来源，同时也是潜在的矿物质强化原料。
在“3.3. Antioxidant activity of selected fruit and vegetable peel”中，研究以DPPH法评价抗氧化活性。水果果皮中，橙皮表现出最高自由基清除活性（94%），其次为人心果皮、甜瓜皮和菠萝皮。蔬菜类样本中，花椰菜茎和葫芦皮分别达到95%和91%。这一结果说明，部分果皮具有很强的体外抗氧化潜力，可作为功能性配料中天然抗氧化组分的来源。
在“3.4. Phytochemical profiling of fruit and vegetable peel”中，研究系统分析了TPC、TFC、TAC和TCC。水果果皮中，石榴皮的TPC最高（141.05 mg GAE/g），芒果皮次之；黄酮方面，甜橙（mosambi）皮、石榴皮和芒果皮表现较高；花色苷方面，甜瓜皮、木瓜皮和西瓜皮较高；类胡萝卜素方面，芒果皮最高（3.51 mg/g）。蔬菜类样本中，香蕉花苞片的TPC、TFC和TAC均表现突出，分别达到95.28 mg GAE/g、30.92 mg QE/g和196.01 mg C3G/g；甜菜根皮和番茄皮的TCC最高，分别为11.43 mg/g和10.86 mg/g。该部分结果说明，不同果皮可分别作为酚类、黄酮、花色苷和类胡萝卜素的富集来源。
在“3.5. Antinutrient profiling of fruit and vegetable peels”中，研究人员分析了主要抗营养因子。水果果皮中，芒果皮与石榴皮的单宁含量最高，分别为571.60 mg TAE/g和546.64 mg TAE/g；木瓜皮植酸含量最高（51.9 mg PAE/g）；石榴皮生物碱最高（4.7%）。蔬菜类样本中，洋葱皮单宁最高（538.61 mg TAE/g），甜菜根皮植酸最高（60.1 mg PAE/g），马铃薯皮生物碱最高（4.4%）。这表明果皮资源在开发利用时不能仅关注营养和活性成分，还需结合抗营养因子控制与预处理工艺优化，以提高安全性和营养生物利用度。
在“3.6. Grouping of FV peels using Principal Component Analysis (PCA) and Hierarchical Cluster Analysis (HCA)”中，研究人员通过多变量统计对不同果皮进行综合分类。水果果皮中，PCA前两个主成分解释总变异的65.5%，HCA将其分为3类。FP1为芒果皮，主要与粗纤维、Ca、Fe、Mn、Ni、Co及TPC、TFC、TCC、单宁和生物碱相关，提示其兼具营养和活性成分优势。FP2包括石榴、甜橙（mosambi）、木瓜、橙和西瓜皮，主要特征为蛋白质、灰分、TAC、TPC、TFC和Se。FP3包括菠萝、人心果、甜瓜和香蕉皮，主要与碳水化合物、脂肪、Mg、Zn、P、Na、K、Cu及抗氧化活性相关。蔬菜类样本中，PCA前两个主成分共解释48.2%的变异。VP1为香蕉花苞片，与脂肪、灰分、K、Mg、TPC、TFC和TAC密切相关；VP2包括丝瓜皮、洋葱皮、甜菜根皮和番茄皮，主要特征为粗纤维、Fe、Mg、Mn、Zn、Cu、Se、TCC、单宁和生物碱；VP3包括葫芦皮、马铃薯皮、黄瓜皮、花椰菜茎和香蕉茎，主要与蛋白质、灰分、Ca、Na、P、Ni、Co、抗氧化活性、TFC、单宁和生物碱相关。该结果说明，不同果皮可基于综合成分特征进行功能分群，从而支持定向开发。
讨论部分的核心在于，研究人员并未将果皮简单视为统一类别的废弃物，而是证明其组成具有显著异质性，且这种异质性能够通过统一检测和多变量统计得到清晰辨识。芒果皮在水果样本中表现出较强的综合优势，兼具矿物质、粗纤维和植物化学成分富集特征；香蕉花苞片则是蔬菜类样本中最具潜力的资源之一，兼具脂肪、灰分、矿物质及高水平酚类、黄酮和花色苷。另一方面，研究也强调了抗营养因子的现实约束，指出通过浸泡、干燥、发酵或酶解等预处理方式可望降低其不利影响。论文同时指出，尽管这些果皮具有开发附加值食品的潜力，但在实际食品应用前，仍需进一步评估感官接受性、毒性、微生物安全、农药残留及重金属污染风险。
研究结论部分可译为：本研究整合了营养、植物化学成分及抗营养因子分析，并结合多变量统计分析，表明果蔬果皮应被视为可持续的营养保健品来源，而非单纯的农工废弃物。结果显示，不同果蔬果皮具有各自独特的营养、植物化学和抗营养特征谱。研究人员应用主成分分析（PCA）与层次聚类分析（HCA）识别出具有相似特征的果皮类别。在水果果皮中，芒果皮在簇FP1中独立分布，表现出显著的营养和植物化学成分优势；香蕉皮、甜瓜皮、菠萝皮和人心果皮归为一类，而石榴皮、西瓜皮（WMR）、橙皮、甜橙（mosambi）皮和木瓜皮因营养和植物化学组成相近归为另一类。在蔬菜类样本中，香蕉花苞片在VP1中独立聚类，表现出独特的营养和植物化学特征；丝瓜皮、洋葱皮、甜菜根皮和番茄皮归入VP2，而葫芦皮、马铃薯皮、黄瓜皮、花椰菜茎和香蕉茎则归入VP3。研究所得组成数据与既往不同地理条件和来源下的报道总体一致，说明结果具有一定可重复性与可靠性。果蔬果皮中的抗营养因子可通过适当的预处理与加工技术加以降低，从而减轻其不利影响并提升营养素与生物活性成分的生物利用度。这些果皮可作为开发增值烘焙制品、零食及其他食品配方的优良原料，以提升产品营养质量。然而，为确保其在食品体系中的安全利用，仍需进一步开展感官接受度、毒性及污染风险评估，包括微生物安全、农药残留和重金属分析。
