果皮比果肉更含金? 鳳梨副產物的應用潛力

2022-04-06

自古以來鳳梨常被當成藥物使用,其富含多種可促進健康的成分,是攝取營養物質的良好來源,此外鳳梨各部位的萃取物亦具多種益處,如抗菌、抗病毒、抗氧化、抗肥胖及抗發炎等特性,但通常人們僅食用鳳梨果肉的部分,進而產生許多副產物。Romelle等人(2016)指出,鳳梨副產物——鳳梨皮具有豐富的營養物質和生物活性成分,例如脂質、蛋白質、礦物質、維生素C、酚類化合物、黃酮類化合物及類胡蘿蔔素、鳳梨蛋白酶等,是作為保健食品原料的優質素材且生產符合經濟效益。

 

鳳梨副產物的機能性潛力分析

鳳梨的重量百分比組成為:果肉(33%)、核心(6%)、果皮(41%)和冠部(20%)(Medina et al.,2005),以2019年FAO統計全球產量換算,除可食用的果肉外,其餘皆為副產物約1,888萬公噸,這些剩餘資材極易敗壞,需在短時間內進行處理,而農業剩餘資材處理成本昂貴,且未能帶來相對的經濟價值,時常被隨意丟棄,導致嚴重的環境問題,故如何有效透過相關的科學技術,將欲丟棄的水果及其廢料用於產業中創造更大的市場價值,變得越來越受重視。

 

鳳梨副產物中以果皮占多數,科學家著手找尋其再利用的可能性。目前已證實,鳳梨皮經萃取加工後,具有以下活性:

一、抗氧化活性

氧化的過程中會生成自由基,進而產生鏈鎖反應,使細胞受到破壞或凋亡,而抗氧化劑能減緩或防止氧化作用,以去除自由基並終止連鎖反應。DPPH和ABTS試驗皆為透過清除自由基來推估抗氧化能力,據研究指出,鳳梨皮萃取物可有效抑制DPPH和ABTS活性(Putri et al.,2018),其中以甲醇鳳梨皮萃取物最為顯著,另SOD、CAT和GPx等酵素為人體的抗氧化物質,鳳梨皮萃取物亦可提高肝臟、腎臟和脾臟中三者的含量(Kargutkar and Brijesh,2016),以上皆顯示鳳梨皮萃取物具有優良的抗氧化活性。

 

二、抗菌活性

人類、動物和植物多數的疾病是由真菌或細菌等病原微生物引起,抗菌劑可控制有害微生物的生長並有效防止疾病的傳播。Das等人(2019)證實鳳梨皮萃取物結合奈米銀粒子可有效抑制4種不同的食源性致病菌(糞腸球菌、單核細胞增生性李斯特菌、仙人掌桿菌和金黃色葡萄球菌)生長,最小抑菌濃度(minimum inhibitory concentration,MIC)值落於50~100μg/mL之間,而最小殺菌濃度(minimum bactericidal concentration,MBC)值則落在100~>100μg/mL,具良好的抗菌活性,抑菌圈直徑大小與抗生素Gentamycin相近,具有相似的抑制成效(下表)。另外,鳳梨蛋白酶可抑制腸毒素大腸桿菌(ETEC)生長,防止因大腸桿菌引起的腹瀉(Varilla et al.,2021),不僅如此,在流感病毒、慢性支氣管炎、葡萄球菌感染、血栓性靜脈炎和呼吸道感染等疾病中,鳳梨蛋白酶和抗生素聯合治療已被證明比單獨使用抗生素治療更有效(Rathnavelu et al.,2016)。

 

三、改善關節炎

據世界衛生組織統計,2018年全球有超過2,300萬人患有關節炎,其中類風溼性關節炎是一種自體免疫細胞異常導致的慢性發炎疾病,自身的免疫細胞會攻擊患者的關節,常見於手部,導致關節發炎病變,晚期甚至會影響骨頭和肌腱,導致手指變形。2013年美國人治療關節炎的相關費用為1,400億美元,平均每人增加2,117美元的醫療費(Varilla et al.,2021)。根據Kargutkar和Brijesh(2016)的研究指出,口服鳳梨皮萃取物可有效改善關節炎的病變,在濃度500mg/kg b.w.有最大抑制率77.01±10.53%,顯著減少大鼠爪子的腫脹。另外在一項臨床研究中,鳳梨蛋白酶可減緩72%類風溼性關節炎患者的腫脹和疼痛。

 

四、改善高血脂症

根據肥胖醫學協會(OMA)定義,肥胖為「一種慢性、具復發性及多因素的疾病」(Bays and Scinta,2015),脂肪組織中異常或過量的脂肪堆積進而導致肥胖,肥胖往往伴隨著高血脂症,血清中三酸甘油酯(TG)、總膽固醇和低密度脂蛋白(LDL)升高,高密度脂蛋白(HDL)降低,進而造成粥狀動脈硬化引發心血管疾病。研究指出,鳳梨皮萃取物可調節餵食高脂飲食大鼠的血液脂肪組成,不僅降低總膽固醇、LDL及提高HDL,並將其動脈粥樣硬化指數降低至接近對照組,因鳳梨皮中發現的鳳梨蛋白酶和酚類化合物可透過分解膽固醇斑塊來降低肥胖患者的膽固醇(Ajayi et al.,2021),此外鳳梨皮中大量的可溶性纖維可與胃和小腸中的膽固醇結合,以降低膽固醇的吸收(Hu and Zhao,2018),降低血中脂質,進而改善高血脂症。

 

五、改善皮膚問題

痤瘡為毛囊皮脂腺阻塞毛孔而致的慢性皮膚病,好發於臉部及背部,嚴重時會造成個人的心理及生理壓力。使用鳳梨皮、莖和冠萃取出的鳳梨蛋白酶製成洗面乳,針對與痤瘡感染相關的微生物菌群包括痤瘡丙酸桿菌、金黃色葡萄球菌、白喉桿菌和大腸桿菌進行抗菌活性測試,結果顯示鳳梨蛋白酶洗面乳具有抑制以上4種菌的活性,且與市面上的抗痤瘡草本洗面乳有相似的抑菌力(Abbas et al.,2020),因此鳳梨蛋白酶具開發成皮膚相關市售商品的潛力。

 

全球健康意識抬頭 剩餘資材翻轉成高值產品

隨著疫情趨緩,全球逐漸步入後疫情時代,人們經過此次疫情洗禮後,健康意識大幅抬頭。依經濟部統計指出,臺灣營養保健食品產值已連續6年正成長,2020年產值為195億元(年增9.78%),目前鳳梨用於市售產品中,除了充當有益健康的風味來源外,亦可透過添加機能性萃取物成分獲得消費者青睞,全球已邁向循環經濟時代,將農業剩餘資材再利用,不僅可減少處理副產物的負擔,且可減輕對環境的影響,鳳梨副產物經由加工萃取出有益的成分,並進一步加值,使剩餘資材翻轉成高值產品,不僅點石成金,更可藉此活化農業剩餘資材的應用及價值,並落實永續資源的概念,以達成物質全循環、零廢棄的最終目標。

(資料來源:財團法人農業科技研究院產業發展中心、行政院農業委員會、農傳媒)

 

 

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