半岭花衫粘唾碧，一痕丹血搯肤红。
香浮笑语牙生水，凉入衣襟骨有风。
——方一夔（元）
西瓜素有“夏季瓜果之王”的美称，早在汉代就传入中国。东汉时期的刘祯有诗曰：“杨晖发藻，九彩杂糅，蓝皮蜜里，素肥丹瓤”，形象地描绘了西瓜的模样。吃西瓜不仅清凉解暑，还对人体有许多健康益处，俗话说：“热天一块瓜，胜如把药抓”。
西瓜是一种富含生物活性对人体健康有益的水果，它属于葫芦科热带水果科，是世界上种植最多的水果之一，具有重要的经济意义。西瓜主要种植在亚洲（79.5%）、非洲（7.5%）和美洲（6.9%）。中国的西瓜产量占世界总量的比重高达 67%，达到每年6090万吨，且消费率最高[1]。
因其清爽的味道、甜味、诱人的颜色（红色、黄色和粉红色）和高含水量，西瓜的消费量持续在增加。作为一种水果，它的热量、盐、胆固醇和脂肪含量非常低。在炎热的夏天，西瓜是绝佳的解暑水果，被广大人民群众所青睐。值得注意的是，西瓜自身的营养、矿物质和植物化学物质含量丰富。西瓜具有许多与健康有关的生物学益处。此外，除了西瓜的內瓤果实外，它还有一些副产品也可利用，例如外皮、果肉残留物和西瓜籽[2]。
西瓜皮和西瓜籽中含有多种生物活性营养素，例如蛋白质、矿物质、维生素、脂质等。与其将它们白白浪费，不如将其合理利用。这些副产品的营养成分和生物活性可以用作食品领域新开发产品的功能性添加成分，而这些原材料相当廉价。因此，除了讨论西瓜自身的果肉之外，对其自身副产品也应该加以关注。本文将带领读者了解西瓜及其副产品的营养成分、生物活性化合物和健康特性。
图1 西瓜（图源）
01
西瓜果肉具备的营养成分
西瓜含有大量对人体生理功能至关重要的微量营养素。厚实的外皮和含有番茄红素和 β-胡萝卜素的果肉为西瓜提供了不同的颜色，这些类胡萝卜素对人类健康具有抗氧化、抗炎和降血压的有益作用，同时它们可以清除自由基。西瓜果实能产生 55.3%的果汁、10.4%的果渣和 31.5%的果皮。西瓜的甜味来源于葡萄糖、蔗糖和果糖等糖分的作用。
在成熟的西瓜中，蔗糖和葡萄糖占 20%-40%，而果糖占30%-50%。此外，西瓜还含有多种微量元素与营养物质，例如磷、钙、镁和铁以及核黄素、烟酸、叶酸、维生素、氨基酸等，西瓜中最重要的一些营养素的化学结构见图2。西瓜还含有其他生物活性物质，包括具有治疗作用的酚类物质和生物碱，而所有这些营养物质和生物活性物质都以不同的浓缩形式存在于西瓜的副产品中，如西瓜皮和西瓜籽[3]。西瓜比西红柿、草莓和石榴等流行水果含有更多的抗氧化剂[4]。
图2 西瓜中最重要的微量营养素的结构，（A）精氨酸，（B）瓜氨酸，（C）天冬氨酸，（D）抗坏血酸，（E）β-胡萝卜素，（F）瓜氨酸，（G）番茄红素，（H）亮氨酸和（I）谷氨酸。（结构源自https://molview.org/）
02
西瓜副产品具备的营养成分
西瓜的副产品通常是它的果皮、种子。西瓜皮是西瓜不可分割的一部分，外层绿色果皮和内层果肉之间厚厚的白色果肉约占总果实质量的三分之一，尽管可食用，但大部分都被丢弃了。
西瓜皮含有淀粉、多糖、低聚糖和果胶等。西瓜新鲜果皮含有大量水分，此外，还包括糖、果胶、纤维素、木质素和半纤维素。据报道，果皮的矿物质含量为 Fe（0.28 mg/kg）、Na（1.16 mg/kg）、K（4.83 mg/kg）、P（5.17 mg/kg）、Mg（8.22 mg/kg）、Zn（19.80 mg/kg）和 Ca（28.70 mg/kg） [5]。西瓜皮也是瓜氨酸、黄酮、皂苷、甾醇、萜类化合物和极性酚类化合物的丰富来源，这些化合物是生物活性化合物，具有抗氧化特性和其他促进健康的作用。
值得注意的是，具有功能羟基的极性酚类化合物具有清除自由基、结合金属离子和激活人体内保护酶系统的能力，从而预防癌症、心血管疾病以及细菌和病毒感染。然而，除了抗氧化保护外，西瓜皮生物活性化合物还显示出许多健康益处，包括降低患心血管疾病、肥胖、衰老相关疾病、抗癌和抗糖尿病的风险 [6]。
西瓜籽富含蛋白质、矿物质（包括镁、钾、铁、锌、钠、磷、铜和锰）、B 族维生素、脂质和不饱和脂肪酸，如硬脂酸、棕榈酸、亚油酸和油酸等 [7]。它还含有大量碳水化合物，包括葡萄糖、蔗糖和果糖，以及β-胡萝卜素等类胡萝卜素。西瓜籽还含有大量的精氨酸，有助于减轻溃疡性结肠炎症状并增加抗氧化能力。本文所说的西瓜籽指的是西瓜果肉中镶嵌的瓜籽，其颗粒大小相较于市面上售卖的西瓜子体型较小，后者通常来源于籽瓜。
图3 西瓜皮与西瓜果肉中的西瓜籽（图源和）
03
西瓜及其副产品具备的主要健康特性
1、抗氧化和抗炎特性
流行病学研究表明，西瓜及其副产品具有多种治疗特性，包括抗氧化与抗炎特性，因为它含有不饱和脂肪酸、类胡萝卜素和酚类成分。食用西瓜部分的水提取物有助于抗炎预防疾病。西瓜汁中脂溶性番茄红素是西瓜和西瓜汁的必需抗氧化剂，也具有很强的抗炎特性，还可以降低胆固醇 [9]。
此外，西瓜皮提取物富含槲皮素，这是一种强抗氧化化合物。此外，与香蕉皮提取物相比，西瓜皮提取物比香蕉皮提取物显示出更高的抗氧化活性，对羟基自由基诱导的活性氧和DNA损伤具有出色的抗氧化活性 [10]。
图4 西瓜汁（图源）
2、保护心脏健康
西瓜富含植物化学物质和矿物质，钠、胆固醇和脂肪含量低。因此，它适用于保护心脏健康和调节血压。西瓜是番茄红素、β-胡萝卜素和不饱和脂肪酸的丰富来源，如前所述，具有很强的抗氧化和抗炎特性，通过减少炎症、氧化应激来提供保护心脏，降低心血管疾病和其它风险 [11]。此外，一项关于西瓜籽提取物的体内研究表明，通过减少肌酸激酶和乳酸脱氢酶，它们被认为是心脏病的指标，该提取物具有巨大的心脏保护作用潜力 [12]。
3、抗癌作用
西瓜中番茄红素含量丰富。番茄红素在基因突变中具有抑制作用，它能够干扰癌细胞生长周期和致癌物的代谢机制，补充番茄红素可以在初始阶段减缓癌细胞的生长。此外，西瓜籽含有β-胡萝卜素，它像番茄红素一样具有很强的抗癌特性。在西瓜籽中发现的植物化学物质，包括单宁，对癌症有效，而生物碱则显示出抗腹泻作用。
更具体地说，西瓜籽含有大约 8 种酚类化合物（丁香酸、咖啡酸、水稻酸、阿魏酸、香草酸、对香豆酸、4-羟基没食子酸和苯甲酸），它们还具有抗癌、抗病毒、抗炎和抗氧化活性 [13]。
图5 番茄红素（）
4、抗糖尿病作用
Zia 等 [14]人发现西瓜副产品具有潜在的治疗特性，包括抗糖尿病活性。据观察，西瓜皮通过增加血清胰岛素水平和降低血糖水平使大鼠表现出抗糖尿病活性。一些研究还报告说，食用西瓜籽和果皮提取物可以降低血糖，而西瓜籽中的提取物会降低大鼠的血糖水平。此外，在糖尿病大鼠中施用西瓜皮甲醇提取物可改善血糖浓度、血清脂质谱、肝脏酶、肌酐、尿素和其它生物标志物，表明具有坚实的抗糖尿病活性 [15]。
但是抗糖尿病不代表糖尿病患者可以通过吃西瓜去治疗糖尿病，这反而会引起不良影响。抗糖尿病活性仅仅指的是西瓜中部分提取物所具备的功能，但这些物质需要进一步提取加工利用，不能通过直接吃西瓜就实现抗糖尿病功效，民间传闻吃西瓜抗糖尿病的案例也属于谣言，请理性看待。
那么糖尿病患者能吃西瓜吗，为此，笔者咨询了医生。其实，糖尿病患者可以吃西瓜，但是西瓜含糖量较高，因此要进行限制，具体如下：
1、血糖控制平稳：避免血糖太高时吃西瓜，因为西瓜含糖分较高，血糖太高时吃西瓜会造成血糖较大波动。需要将血糖控制平稳，如空腹血糖在6-7 mmo/L，餐后血糖在10-11 mmo/L，此时可以适当吃西瓜；
2、限制西瓜食用量：不建议抱着整个西瓜吃或者拿半个西瓜拿勺挖着吃，以免过量，建议可以一天吃2-3次，每次吃一小片即可，食用量不能过多；
3、控制食用时间：吃西瓜的时间应控制在两顿饭之间，避开进餐时间，避免在饭前吃西瓜，也不要吃完饭马上吃西瓜，正常吃完饭2个小时以后再吃西瓜，少量吃一小片是没有问题的。
04
结语
西瓜及其副产品具有宝贵的应用价值，这种身边极为常见的水果对于人体健康具有益处，特别是在夏季高温天气，吃口冰镇西瓜绝对是不可多得的美好。同时，除了对西瓜果实的利用，也应该进一步探索西瓜及其副产品的医用价值，在这一方面，国外所做研究较多。
作为一种健康水果，在此呢，笔者也呼吁群众能够科学对待，保持科学食用，不要当做药物去食用，毕竟微量营养物质的摄入吸收是一个漫长的过程，应该科学分析其价值所在，避免造成其它健康问题。
参考文献
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作者：寻雾
作者单位：西北师范大学
编辑：朱真逸
来源：洞察化学
原标题：科普大赛 | 瓜中之王，夏季超甜
编辑：K.Collider
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