这篇综述文章探讨了升级再造食品原料（原本将被送往垃圾填埋场或用作低价值动物饲料的材料）作为功能性食品的潜力，它们可能调节血糖反应、增强肠道微生物组多样性，并减轻全球食物链的环境负担。升级再造食品的正式定义是：由原本不会供人消费的原料制成，并通过可验证的供应链进行采购和生产，对环境产生积极影响的食品。
引言
全球食品体系目前采用一种低效的采掘型模式，导致每年约有13亿吨可食用食物被丢弃。这种食物浪费发生在供应链的每个环节，从初级生产中的收获后损失，到工业加工过程中营养副产品的处置。食物浪费每年释放约44亿吨二氧化碳当量，约占全球温室气体排放总量的8-10%，同时浪费了生产过程中使用的能源、水和土地资源。为此，科学界和食品产业开拓了“升级再造”这一相对较新的概念，即战略性地将食品副产品重新用于人类消费的原料。在食物浪费管理等级体系中，升级再造通常位于食物再分配（优先将剩余食物直接供人消费）之下、转化为动物饲料之上，不过其确切的政策定位在各司法管辖区仍在演变。这一范式转变得到了联合国可持续发展目标的支持，特别是目标2（零饥饿）和目标12.3，后者设定了到2030年将全球食物浪费和损失减少50%的目标。全球粮食政策机构认为，升级再造是一种技术解决方案，通过将副产品的营养价值保留在人类食物链中，弥合了减少食物浪费与保障粮食安全之间的差距。
升级再造食品原料的类型
水果和蔬菜衍生物，如果皮、果渣和种子，因其显著的生理益处，在升级再造食品原料中占很大份额。例如，水果果渣含有70-75%的水分，并且富含纤维和植物化学物质。这些材料通常包裹在木质纤维素植物基质中，需要有针对性的加工策略才能有效释放结合的生物活性化合物。谷物和粮食副产品，包括麸皮和酒糟，是全球数量最大的废物流之一，因此，它们越来越多地被升级再造以利用其微量营养素含量。米糠和小麦麸皮富含B族维生素、矿物质和膳食纤维；然而，由于它们对面粉感官特性的影响，历史上在精制过程中一直被去除。最近的技术进步促进了从大麦和稻壳中生产水解蛋白，这些蛋白目前被配制成高蛋白粉，蛋白质含量约为85%，且抗营养因子水平较低。然而，酶辅助提取可能因依赖商业酶而成本高昂，而发酵辅助提取则可能受限于合适的碳源供应以及在规模化生产中受控的微生物生长条件。在动物和海洋领域，升级再造涉及从乳清和鸡蛋膜等材料中回收高价值蛋白质。乳清是奶酪生产的主要副产品，含有牛奶蛋白质的15-25%，以及其大部分维生素和矿物质。全球乳清年产量估计约为1.8-1.9亿吨，但仍有相当一部分未被充分利用，这在循环经济框架内代表着一个重大机遇。
营养与生物活性成分
升级再造食品原料的生物活性成分通常超过其传统对应物，尽管它们被称为废弃物。例如，果皮和谷物麸皮含有异常高的多酚浓度。石榴皮是鞣花酸的浓缩来源，而番茄皮则提供必需的类胡萝卜素，如用于代谢健康的番茄红素。多酚是从农工业副产品中回收的研究最频繁的营养保健品之一，因为它们具有抗氧化和抗炎的潜力。升级再造过程中一个关键环节是回收膳食纤维和益生元组分。废弃咖啡渣含有大量的半纤维素，特别是甘露聚糖和阿拉伯半乳聚糖，提取后可使总可溶物增加近八倍。这些纤维组分，连同在米酒糟等残渣中发现的抗性多糖，可作为可发酵底物，支持与健康相关的肠道微生物群（如双歧杆菌和乳杆菌）的生长和维持。尽管如此，来自长期人体临床试验的直接证据，证明这些特定升级再造原料能持续调节微生物组，仍然有限。
健康影响
升级再造原料改善人体健康潜力的最有力例证之一是它们调节碳水化合物吸收的能力。升级再造的绿咖啡提取物是从工业咖啡副产品中获得的，在人体Caco-2细胞模型中，它能将蔗糖酶-异麦芽糖酶的酶活性抑制高达51%。通过抑制这种酶，绿咖啡提取物降低了复合糖分解为葡萄糖的速率，从而可能降低餐后血糖反应。临床前数据表明，绿咖啡提取物能显著将钠-葡萄糖共转运蛋白1的表达降至对照水平的0.35倍，并将蛋白激酶C降至0.37倍，这表明它干扰了葡萄糖转运蛋白2的易位，从而限制葡萄糖流入血液。然而，这些发现来源于体外肠道模型，在临床功效声称得到证实之前，还需要在多样化人群中开展稳健的随机对照试验。重要的是，并非所有升级再造食品天生就在营养上更优越；目前许多商业化产品属于可自由选择或超加工零食类别，这意味着可持续性收益并不自动转化为膳食质量的提升。
安全考虑
让材料在食物链中循环，可能会无意中浓缩农业污染物，如铅、砷和镉等重金属，这些物质会被植物吸附在外皮中。副产品（如果渣）的高有机负荷也增加了微生物污染的风险，以及如果在产生后未立即进行稳定处理，会产生真菌毒素的风险。因此，全面的可追溯系统、经过验证的稳定化方案、结构化的危害分析以及持续的风险评估框架，对于确保整个升级再造价值链的微生物和化学安全至关重要。此外，与升级再造原料相关的环境和健康营销声明必须得到透明生命周期数据的支持，以避免“漂绿”或产生未预见的晕轮效应，从而夸大产品益处。
可持续性影响
用升级再造的植物蛋白替代传统肉类，可将从摇篮到大门的温室气体排放减少42-89%，同时耗水量减少高达91%。然而，升级再造食品的可持续性并非绝对，因为某些加工技术，如大规模干燥或化学提取，能耗高，可能会抵消这些产品的环境效益。对源自副产品的营养保健品和功能性原料的生命周期评估研究表明，系统边界、功能单位和环境影响类别存在相当大的差异，这凸显了需要标准化的方法来实现有意义的跨研究比较。
研究空白与临床验证
尽管最近取得了进展，但仍然缺乏标准化的生命周期评估方法来评估各种升级再造原料的可持续性。虽然体外血糖调节结果令人鼓舞，但还需要长期的人体临床试验来证实这些在不同人群中的健康结果。消费者的接受度仍然复杂；虽然对升级再造食品的总体态度往往是积极的，但实际购买行为受到认知水平、感知产品质量、食品恐新症、价格敏感度以及标签或认证计划清晰度的强烈影响。因此，以透明标签和认证为支撑，针对健康和环境效益进行有针对性的教育，对于负责任的市场扩张至关重要。
参考文献
- Moshtaghian, H., Bolton, K., & Rousta, K. (2021). Challenges for Upcycled Foods: Definition, Inclusion in the Food Waste Management Hierarchy and Public Acceptability. Foods 10(11); 2874. DOI: 10.3390/foods10112874.
- Thorsen, M., Skeaff, S., Goodman-Smith, F., et al. (2022). Upcycled foods: A nudge toward nutrition. Frontiers in Nutrition 9. DOI: 10.3389/fnut.2022.1071829.
- Vilas-Franquesa, A., Montemurro, M., Casertano, M., & Fogliano, V. (2024). The food by-products bioprocess wheel: a guidance tool for the food industry. Trends in Food Science & Technology 152. DOI: 10.1016/j.tifs.2024.104652.
- Nowak-Marchewka, K., Stoma, W., Osmólska, E., & Stoma, M. (2026). Consumer Attitudes and Knowledge Regarding Functional Food as an Element of the Circular Economy. Sustainability 18(2); 881. DOI: 10.3390/su18020881.
- Mirzakulova, A., Sarsembaeva, T., Suleimenova, Z., et al. (2025). Whey: Composition, Processing, Application, and Prospects in Functional and Nutritional Beverages - A Review. Foods 14(18); 3245. DOI: 10.3390/foods14183245.
- FAO & WHO. (2024). New food sources and production systems: Strategic considerations for food safety. Food and Agriculture Organization of the United Nations.
- Costa, N. A., Chiochetti, G., Ximenes de Godoy, M. C., et al. (2025). Upcycled Green Coffee Phenolic‐Rich Extract Modulates Key Pathways of Glucose Absorption in Caco‐2 Cells: Findings From a Screening of Upcycled Agro‐Industrial By‐Products for Application in Functional Foods. Molecular Nutrition & Food Research 70(1). DOI: 10.1002/mnfr.70353.
- Isaac-Bamgboye, F. J., Onyeaka, H., Isaac-Bamgboye, I. T., et al. (2025). Upcycling technologies for food waste management: safety, limitations, and current trends. Green Chemistry Letters and Reviews 18(1). DOI: 10.1080/17518253.2025.2533894.
- Djekic, I., Smigic, N., & Vitali Čepo, D. (2025). A Systematic Review of Nutraceuticals from the Perspective of Life-Cycle Assessment. Pharmaceuticals 18(9); 1278. DOI: 10.3390/ph18091278.
- Zaman, Q. U., Rossetto, L., & Cei, L. (2026). Upcycled Foods: What Influences Consumer Responses to a Circular Economy-Based Consumption Strategy? Insights from a Systematic Literature Review. Foods 15(2); 364. DOI: 10.3390/foods15020364.
延伸阅读
所有饮食与营养内容
什么是当归根？益处、营养及其如何支持女性健康
西瓜是超级食物吗？审视科学证据
MIND饮食详解：对抗认知衰退的食物
抗炎饮食如何降低慢性病风险
最后更新日期：2026年3月1日
【全文结束】