《Molecules》：From Agri-Food Byproducts to High-Value Bioactive Compounds: A Critical Review Linking Green Recovery and Chemical Profiling to Circular Valorization
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农食副产物正日益被视为获取高值生物活性化合物的可持续原料；但其实际高值化需要整合回收条件、化学成分、生物活性及应用就绪性的相关证据。本综述批判性审视了从果皮、果渣、种子残渣、壳层、植物水及修剪废弃物中回收的生物活性化合物的绿色回收策略与化学表征平台。研究重点阐
农食副产物正日益被视为获取高值生物活性化合物的可持续原料；但其实际高值化需要整合回收条件、化学成分、生物活性及应用就绪性的相关证据。本综述批判性审视了从果皮、果渣、种子残渣、壳层、植物水及修剪废弃物中回收的生物活性化合物的绿色回收策略与化学表征平台。研究重点阐述了提取变量如何塑造化学谱图、提取物质量及已报道的生物活性。研究人员讨论了超声辅助提取（UAE）、微波辅助提取（MAE）、酶辅助回收（EAE）、发酵辅助回收、超临界流体萃取（SFE）、加压液体萃取（PLE）、脉冲电场（PEF）辅助预处理及绿色溶剂基萃取等技术，内容涵盖目标化合物选择性、溶剂与能源需求、工艺安全性、可扩展性及可持续性相关证据。研究人员评估了色谱、质谱、光谱及基于代谢组学的表征方法，用于鉴定、注释、定量、指纹图谱构建、质量标志物筛选及标准化，并根据与标准品匹配、串联质谱证据、谱库匹配或指纹水平证据区分置信等级。研究进一步探讨了食品、营养保健品、化妆品、制药及生物农药相关应用中的循环高值化路径，重点关注原料异质性、工艺标准化、稳定性、安全性、法规可行性、可扩展性及技术经济可行性。总体而言，本综述为开发源自农食副产物的标准化、面向应用就绪性的生物活性候选物提供了一个关联导向的框架。
1. 引言
农食系统在收获、采后处理与储存、初级加工及工业转化过程中会产生大量残余生物质及液态或半液态副产物流。这些流包括果皮、果渣、种子残渣、壳层与麸皮组分、茎叶、修剪废弃物、压榨残余物及植物水，尽管其蕴含可回收生物活性化合物的化学潜力，却常被废弃、未充分利用或仅用于低值应用。在循环经济与生物精炼框架下，这些副产物流正被重新视为回收高值生物活性化合物的可再生基质。本综述将“生物活性化合物”操作性定义为：从植物源农食副产物中回收的、在明确测定条件或应用场景下与生物学或生物学相关活性相关的可鉴定分子或经化学表征的组分，以此区分生物活性与营养价值（主要指营养素供给、消化率或能量相关贡献）及技术功能（指增稠、凝胶化、乳化、稳定、呈色、呈香、持水或载体行为等功能）。农食副产物高值化因此被构建为从废弃物管理向化学引导资源回收的转变，其中生物质组成、提取选择性、分析表征与应用需求共同决定高值化潜力。
2. 综述范围与文献收集策略
本研究为批判性叙述性综述，采用关联导向框架整合基质特性、绿色回收条件、化学谱图、生物活性证据及应用就绪性标准。文献检索覆盖Scopus、Web of Science、PubMed及Google Scholar，优先纳入2021年至2026年5月的相关研究与基础方法学论文，检索主题围绕副产物基质、目标化合物类别、绿色回收技术、分析表征平台、生物活性及高值化或应用就绪性标准六大概念模块。相关性筛选排除仅关注能源生产、堆肥、厌氧消化、动物饲料、废弃物处置及动物源副产物的研究，核心纳入标准为同时涉及至少一项回收、表征、活性评价或应用转化的研究，且需提供充分的化学、生物或转化信息。
3. 农食副产物基质与主要生物活性化合物类别
农食副产物并非化学性质均一的残余类别，其植物学来源、组织构造、水分状态、木质纤维素结构、加工历史及储存条件会显著影响目标生物活性化合物的定位、丰度、可及性与稳定性。基质可分为固态（果皮、果渣、种子残渣、壳层、麸皮、茎叶、修剪废弃物）与液态或半液态（植物水、橄榄厂废水及相关水相加工残余物），可回收化学空间涵盖多酚类、亲脂性成分、挥发性或精油类成分及果胶、膳食纤维、多糖、蛋白质与肽等大分子或结构关联组分。不同基质存在差异化富集倾向：果皮、果渣与修剪废弃物常富含酚类；色素或脂质含量高的残余物更适合回收类胡萝卜素、生育酚、脂肪酸及相关亲脂性标志物；芳香类果皮、叶片与草本残余物需关注挥发性萜类与精油成分；种子残渣、油粕、壳层、麸皮等纤维性残余物则需针对性回收结合态酚类、膳食纤维、蛋白或肽类及多糖类组分。这种基质-化合物关系构成回收优先级、表征需求与潜在高值化路径的初始决策层。
4. 绿色回收策略：选择性、效率与可持续性
绿色回收策略的核心作用在于决定提取量之外的选择性、化学完整性、共提取物组成及回收组分的下游可用性。本综述将绿色回收定义为涵盖基质预处理、溶剂系统设计、过程强化、提取、浓缩纯化及相关后处理的广义概念，其性能需通过目标化合物选择性、化合物稳定性、溶剂与工艺安全性、能源与溶剂需求、可扩展性、法规可接受性及应用就绪性等综合标准评估，而非仅依赖提取率。针对不同基质-化合物组合，极性酚类组分可采用乙醇-水体系结合UAE、MAE、PLE或EAE；亲脂性类胡萝卜素、生育酚、脂肪酸、植物甾醇及挥发性成分需采用超临界CO2、非极性生物基溶剂、无溶剂微波提取或挥发性保护型工艺；结构致密的种子残渣、壳层、麸皮等则需结合粉碎、脱脂、酶解、碱处理、发酵辅助回收或PEF预处理以提升组分可及性。
5. 化学表征平台与质量标志物
化学表征是将异质性副产物提取物转化为可解释、可比较、可标准化材料的核心依据，其价值远超总酚含量、总黄酮含量或抗氧化能力等批量指标。表征平台选择需匹配目标化学、基质复杂度、回收策略及预期高值化路径：酚类与色素类提取物优先采用HPLC-DAD或UHPLC-DAD进行常规分析与定量，辅以LC-MS/MS或LC-HRMS实现结构鉴定与代谢物注释；挥发性或精油类组分需采用GC-MS结合保留指数与谱库证据；脂质类组分需适配类胡萝卜素、生育酚、脂肪酸、植物甾醇及氧化标志物的分析方法；多糖、膳食纤维、蛋白或肽类组分则需结合FTIR、分子量分布、单糖组成或序列分析。核磁共振（NMR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、近红外光谱（NIR）、拉曼光谱等光谱指纹技术与化学计量学联用，可在无需 exhaustive 化合物鉴定的情况下支持批次比较、分类与质量标志物筛选。质量标志物需同时包含与目标活性相关的正向标志物及与污染物、降解产物、残留溶剂等风险相关的负向标志物，以实现对提取物身份、功能相关性、稳定性与安全性的全面控制。
6. 关联提取变量、化学谱图与生物活性解释
提取变量应被视为决定提取物化学性质的核心参数，而非仅用于最大化产率的操作设置。溶剂极性、含水量、pH、温度、提取时间、粒径、固液比及预处理方式共同调控化合物释放、溶解、扩散、转化、降解与共提取过程，最终形成的化学谱图为解释生物响应提供必要语境。批量指标无法替代化合物水平或指纹水平的表征：具有相同总酚含量的两种提取物可能在酚类亚类分布、标记物重现性、亲脂或挥发性组分、降解产物及基质共提取物上存在显著差异，进而导致抗氧化、抗菌、抗炎或植物保护活性的不同表现。生物活性数据需与提取条件、化学谱图及测定情境关联解读，避免孤立将体外活性等同于应用潜力。靶向与非靶向表征应互为补充：前者针对已知标志物实现定量与质量控制，后者用于发现未知活性组分、共提取物及降解产物，二者结合可构建更稳健的谱图-活性关联解释框架。
7. 循环高值化路径与应用就绪性
循环高值化的判定标准是回收组分能否满足特定应用场景的证据要求，而非仅证明化学活性。食品与功能性食品应用需验证提取物在特定食品基质中的氧化稳定性、色泽保护、微生物控制、质构改良等功能，且回收溶剂、残留溶剂、感官属性与食品基质兼容性需符合食品级要求。营养保健品与补充剂路径要求更高的标志物标准化、批次重现性、稳定性数据与生物可及性/生物利用度证据，药物开发则需机制验证、剂量-效应关系、安全性评价及体内或临床证据支持。化妆品与皮肤护理应用需兼顾抗氧化、光保护等活性与配方相容性、光稳定性、皮肤安全性及感官属性。生物农药与可持续农业应用需评估靶标特异性、作物选择性、非靶标效应、环境归趋及田间适用性，而非仅凭体外抑制活性下结论。跨领域的通用就绪标准包括：明确的化学身份、标志物或指纹标准化、批次重现性、稳定性数据、正负向质量标志物、污染物与残留溶剂控制、可接受的安全性档案、配方相容性、工艺稳健性、可扩展性、法规符合性及技术经济与环境可持续性证据。
8. 转化瓶颈：异质性、标准化、放大、稳定性、安全性与可持续性评估
原料异质性是最突出的上游瓶颈，品种、产地、成熟度、加工历史与储存条件的差异会导致提取物谱图波动，需通过源-提取物可追溯性记录（物种、品种、组织类型、收获期、地理来源、加工路线、干燥储存条件等）与批次指纹接受标准予以管控。回收与表征的标准化缺失导致跨研究结果不可比，需统一报告原料基准、工艺参数、提取物规格、分析方法验证信息及批量指标的测定条件。放大可行性需超越实验室提取率，评估溶剂通量、能耗、设备成本、溶剂回收、废物处理及与现有加工设施的集成度，初步技术经济评估应涵盖资本支出、运营成本、溶剂补充、公用工程需求及下游纯化成本。稳定性需监测目标标志物保留率、降解产物生成及配方物理稳定性；安全性需覆盖原料与提取物层面的农药残留、真菌毒素、重金属、微生物污染、过敏原、抗营养因子及加工衍生污染物；法规可行性需匹配目标领域的特定要求，避免泛用“生物活性”“天然”“绿色”等表述支撑健康或功效声称；可持续性评估需基于全生命周期评价（LCA）与技术经济分析（TEA），避免仅因使用废弃物原料即认定具有环境效益。
9. 讨论
本综述的核心贡献是将农食副产物高值化从资源发现叙事重构为转化导向的证据链问题。提取率、总酚含量与初步抗氧化活性仅代表筛选级潜力，实际应用需连接基质选择、回收条件、化学表征、生物活性解释与应用就绪性标准。化学表征是区分探索性筛选与可信标准化的边界，需同时关注正向标志物与负向风险标志物；应用就绪性是区分“活性提取物”与“可用产品”的关键过滤层，不同领域的证据阈值存在显著差异。转化障碍并非缺乏活性化合物，而是各环节证据的断裂，需通过建立可追溯的原料标准、谱图控制的回收工艺、标志物驱动的质量规范、验证的功能证据及全生命周期支持的实施方案予以突破。
10. 结论
农食副产物是高值生物活性化合物的前景广阔的可再生原料，但其循环高值化不能仅依赖回收率或初步体外活性。实际转化依赖于连接原料特性、绿色回收、化学表征、生物活性解释、质量控制与领域特异性应用就绪性的完整证据链。所提出的框架应作为声称校准工具使用：筛选级证据足以支持早期优先级排序，但更高阶的应用就绪性声称需逐步提供更强的化合物水平表征、重现性标志物范围、安全性评估、稳定性数据、配方相容性、放大可行性及领域监管对齐证据。未来研究需超越孤立的提取或活性终点，报告整合的原料变异性、回收条件、化学谱图、安全性、稳定性、配方行为与许可应用声称，以推动开发标准化、证据支持且面向应用就绪性的农食副产物源生物活性候选物。
