柚皮活性成分提取工藝的研究進(jìn)展

馬先紅，隋 新，劉 洋

(吉林化工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，吉林吉林132022)

柚子(Citrus grandis L.Osbeck)為蕓香科柑橘亞科柑橘屬水果，果肉富含天然礦物質(zhì)鉀和維生素C，味道酸甜，略帶苦味，被醫(yī)學(xué)界公認(rèn)為最具食療功效的水果之一.柚皮約占整個柚子質(zhì)量的40%，不僅含有水分、維生素和礦物質(zhì)，還含有黃酮類化合物、果膠、香精油、天然色素及膳食纖維等多種對人體有益的活性成分［1，2］，具有較高的保健和藥用價(jià)值.近年來我國柚類水果生產(chǎn)發(fā)展迅速，產(chǎn)量增加，市場廣闊.但由于柚子的加工與食用主要集中于果肉部分，柚皮一般被廢棄，造成資源的極大浪費(fèi)且污染環(huán)境.因此，進(jìn)行柚皮深加工，生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品如香精油、黃酮類化合物、果膠、色素等，不但充分利用了柚皮資源，而且還可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益.

1 黃酮類化合物

黃酮類化合物是一類重要的天然有機(jī)化合物，有延緩衰老、增強(qiáng)心血管功能、增強(qiáng)免疫力、抑菌、抗腫瘤、抗氧化等作用.柚皮中生物類黃酮化合物含量豐富，這些黃酮類化合物具有顯著的生理活性.所以，從柚皮中提取黃酮類化合物，可以使柚皮變廢為寶，提高柚子的附加值.

黃酮類化合物的提取方法一般有:有機(jī)溶劑提取法、超濾法、堿性稀醇或堿性水提取法、超聲波提取法和微波提取法、系統(tǒng)溶劑提取法等.杜麗娟等［3］采用堿法提取柚皮中黃酮物質(zhì)，通過正交試驗(yàn)得到最佳工藝條件為固液比為1 30，提取時(shí)間為150 min，提取溫度為50℃，此時(shí)總黃酮的提取率為8.95%，顯色時(shí)間在40 min內(nèi).該方法成本較低、操作簡單、效率較高，可以廣泛應(yīng)用于柚皮中黃酮類化合物的提取和測定.李南薇等［4］用乙醇提取柚皮中的總黃酮，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定了影響黃酮提取得率的因素由大到小依次為:固液比＞乙醇濃度＞提取溫度＞提取時(shí)間，最佳工藝條件為固液比1 20，乙醇濃度95%，提取溫度85℃，提取時(shí)間2.5 h.在此條件下所得柚皮黃酮提取得率為1.145%.譚靜等［5］分別采用微波萃取法和超聲波提取法提取柚皮中黃酮類化合物的黃酮最大得率分別為8.437 mg/g和5.263 mg/g.因此，在提取柚皮中黃酮類化合物的試驗(yàn)中微波萃取法優(yōu)于超聲波提取法.羅文敏等［6］分別采用動態(tài)、靜態(tài)試驗(yàn)等分別考察大孔樹脂對柚皮總黃酮的分離純化效果及影響因素，試驗(yàn)表明D101型大孔吸附樹脂對柚皮總黃酮靜態(tài)飽和比吸附量為63.76 mg/g(干樹脂)，洗脫率99.37%，純度在51.56%以上，是實(shí)驗(yàn)樹脂中分離純化柚皮總黃酮的最佳大孔吸附樹脂，因此采用本法分離純化柚皮總黃酮是穩(wěn)定、高效的，可進(jìn)一步推廣應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn).如能找到最佳的柚皮黃酮提取方法，最大限度地提高黃酮的提取率，并使其能適用于工業(yè)化生產(chǎn)，這對于保護(hù)環(huán)境，變廢為寶，豐富食品和藥品種類，發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)將具有十分重要的作用.

2 柚皮果膠

果膠是以D-吡喃半乳糖醛酸為基本單位，廣泛分布于高等植物的根、莖、果、葉中的多糖類高分子親水性膠狀化合物，是細(xì)胞壁的組成成分之一［7］.果膠具有良好的乳化、增稠、膠凝和穩(wěn)定作用，被廣泛用于食品工業(yè)中，常用來作為糖果、果汁、果凍、罐頭及各種飲料的增稠劑、膠凝劑、穩(wěn)定劑及蛋黃乳化劑等;另外，果膠還具有抗腹瀉、降血糖、抗癌等多種作用，是醫(yī)藥和化妝品工業(yè)不可缺少的輔料［8，9］.

果膠生產(chǎn)以柑桔皮為主要原料［10］，也有以蘋果皮［11-12］、檸檬皮、向日葵盤［13］、大豆皮渣［14-15］、香蕉皮［16］等為原料生產(chǎn)果膠的.近年來果膠市場需求量增加很快，所以柚皮也被作為原料來提取果膠.陳發(fā)河等［17］通過試驗(yàn)確定了琯溪蜜柚皮中提取果膠的最佳工藝條件為浸提液pH值1.5、提取時(shí)間 90 min、提取溫度 90℃，果膠得率19.10%.蔡文等［18］利用超聲波輔助技術(shù)提取柚皮中的果膠，結(jié)果表明提取的最佳工藝條件為超聲波功率175 w，超聲波處理時(shí)間7 min，液料比5 1(mLg)，浸提溫度85℃，浸提時(shí)間75 min，pH值1.2，柚皮果膠得率為23.97%，比傳統(tǒng)酸提取法提高了32.58%.馬紅恩等［19］研究了酶法提取柚皮果膠的方法，先用熱水提取柚皮粉中水溶性果膠，再分別用纖維素酶液和果膠酶液從其殘?jiān)刑崛」z，結(jié)果熱水、纖維素酶液和果膠酶液的果膠提取率分別為12.7%，11.7%和5.5%，總提取率達(dá)29.9%，先后用纖維素酶液和果膠酶液提取柚子皮果膠，總提取收率最高.黎冬明等［20］采用微波輔助處理酸水解法研究柚皮果膠的提取工藝，結(jié)果表明在料液比1 6，pH值1.0，提取溫度60℃，提取時(shí)間50 min的條件下，果膠得率最高達(dá)20.50%.李瓊等［21］采用酒精沉淀法從柚皮中分離果膠，得出在酸水解提取果膠的工藝中提取液酸度是影響果膠收率的主要因素，并取得了果膠提取的最優(yōu)提取條件為液固比為20 1，pH值2.0，提取溫度為95℃，提取時(shí)間為70 min，在該條件下果膠收率最高.周強(qiáng)等［22］采用酒石酸水溶液的萃取體系，得到從柚皮中提取果膠的最佳工藝條件為萃取用酒石酸水溶液與柚皮質(zhì)量比15 1，萃取溶液的pH值1.5，萃取溫度90℃，萃取時(shí)間60 min，此條件下柚皮果膠平均收率達(dá)到18.73%.

3 柚皮多糖

活性多糖是指除淀粉、纖維素、果膠以外的具有特殊生理活性的多糖，由于其具有降血糖、降血脂、抗衰老、抗腫瘤等多種功效以及副作用小、不易造成殘留等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為國內(nèi)食品、藥品、化妝品等領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)［23］.現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，柚皮多糖為柚皮主要活性成分之一［24］，具有降血脂、降低膽固醇等作用［25］.張楠楠等［26］利用柚皮熱水回流提取，以葡萄糖為參照品，利用分光光度法測定柚皮中水溶性多糖的含量，結(jié)果表明柚皮中含有多糖，具有一定的開發(fā)利用價(jià)值.郭文等［27］通過響應(yīng)面優(yōu)化了柚皮多糖熱水浸提工藝為液料比30 1(mLg)，浸提溫度80℃，浸提時(shí)間2.5 h和浸提次數(shù) 2次，多糖提取率達(dá)到6.45%.楊喆茗等［28］利用纖維素酶輔助法提取柚皮多糖，得到最佳提取工藝為料液比130，酶解溫度60 ℃，酶解時(shí)間 5.5 h，pH 值 5.5，酶含量0.1%.李夏［29］通過水提醇沉法提取柚皮中的多糖，采用去果膠，三氯醋酸法和sevage法去蛋白質(zhì)的方法對提取出的粗多糖進(jìn)行純化，并用苯酚-硫酸法對所得產(chǎn)品進(jìn)行含量測定，得出較符合實(shí)際的結(jié)果.目前柚皮多糖的提取主要采用傳統(tǒng)的溶劑提取法，未發(fā)現(xiàn)有利用新技術(shù)如復(fù)合酶法、超聲波法、超濾法、微波法、CO2超臨界萃取法等提取柚皮多糖的資料報(bào)道.

4 膳食纖維

膳食纖維是一類不能被人體消化的碳水化合物，具有降低血漿脂肪和膽固醇，潤腸通便，預(yù)防和治療高血壓、糖尿病、結(jié)腸癌等功效，其作為一種功能性食品原料正日益受到人們重視.柚皮含有大量膳食纖維，如能成功提取將產(chǎn)生重要的經(jīng)濟(jì)和社會效益.張珍林等［30］采用酸、堿法對柚皮中的膳食纖維進(jìn)行提取，并用正交試驗(yàn)得到堿浸過程中對于柚皮膳食纖維提取的最佳條件為物料比1 9(g mL)，NaOH 濃度 0.4 mol/L，溫度35 ℃，時(shí)間 1.5 h，此條件下產(chǎn)率為51.85%.梁敏等［31］通過正交試驗(yàn)確定了柚皮水溶性膳食纖維的最佳提取工藝條件為提取液用量10 mL/g，溫度100℃，pH 值5.0，時(shí)間15 min，此條件下產(chǎn)率為7.10%，同時(shí)分別采用化學(xué)法、酶法、酶與化學(xué)結(jié)合法從柚皮中提取水不溶性膳食纖維，并且對3種方法所得到的水不溶性膳食纖維產(chǎn)品進(jìn)行了分析比較，結(jié)果表明采用酶與化學(xué)結(jié)合法提取得到的水不溶性膳食纖維產(chǎn)品純度最高、生理活性最好，蛋白質(zhì)含量1.35%，產(chǎn)率50.98%，膨脹力和持水力分別為3.25 mL/g，2.092 g/g.王林果等［32］利用乙醇提取柚皮中不溶于水的膳食纖維，通過正交試驗(yàn)確定最佳提取條件為加水量與原料體積比為10 1，乙醇與提取液體積比為l1，提取溫度75℃，提取時(shí)間90 min.王兆茹等［33］通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)研究了從柚皮中提取水溶性膳食纖維的最佳工藝為溫度90℃，pH值2.0，時(shí)間70 min，提取液用量20 mL/g，此條件下提取率為7.35%.

5 柚皮精油

柚皮精油是柚子外果皮油胞中含有的一類具有強(qiáng)烈芳香氣味化合物，具有令人喜愛的獨(dú)特芳香風(fēng)味，是飲料、啤酒、糖果等食品的矯味劑、賦香劑，也是許多日化產(chǎn)品的增香劑.劉寶全等［34］利用微波輔助-有機(jī)溶劑法提取柚皮精油，并利用GC-MS對其進(jìn)行了有效成分鑒定.結(jié)果表明，在正己烷、石油醚和環(huán)己烷3種非極性溶劑中，采用石油醚作溶劑提取效率最高，精油得率為1.25%，應(yīng)用GC-MS檢測鑒定出柚皮精油中19種化合物，占總組分的60.58%.陳龍［35］采用超臨界CO2萃取技術(shù)提取柚皮精油，得到最佳工藝條件為原料粒度60目、流量25 L/h、萃取時(shí)間80 min、溫度50℃、壓力25 MPa，其萃取率為5.12%.樊榮［36］對有機(jī)溶劑萃取法進(jìn)行了工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定石油醚是柚皮精油提取的最佳溶劑;利用單因素試驗(yàn)結(jié)合正交設(shè)計(jì)得到了有機(jī)溶劑萃取法提取柚皮精油的最優(yōu)工藝條件為料液比1 20，提取溫度40℃，提取時(shí)間90 min，破碎度30目，柚皮精油得率1.59%;對水熱法提取精油的工藝進(jìn)行了研究，研究不同的料液比、石灰水濃度及浸泡時(shí)間對精油得率的影響，把柚皮揮發(fā)油的最佳提取條件修正為料液比為5 1，浸泡時(shí)間為4 h，石灰水濃度為1%，柚皮精油得率1%.目前主要的提取方法有蒸餾法、微波輻射法、溶劑浸提法、壓榨法和超臨界CO2萃取法等.

6 柚皮色素

柚皮中橙黃色素等天然色素含量也相當(dāng)豐富，而且其色澤鮮艷，固著力強(qiáng)，性能穩(wěn)定，是一種非常有開發(fā)價(jià)值的著色劑和食品添加劑.林春綿等［37］通過石油醚、環(huán)己烷、乙醇和氯仿的單一溶劑以及混合溶劑的試驗(yàn)表明，石油醚-乙醇(11)是比較理想的柚皮色素提取劑.郭遠(yuǎn)凱等［38］研究了以乙醇-石油醚為萃取劑，在微波場作用下，影響微波萃取柚皮色素的各項(xiàng)因素.結(jié)果表明:在微波功率為480w，微波萃取作用時(shí)間為15 min下所得橙黃色素不僅收率最高，而且性能穩(wěn)定，質(zhì)量較好.于文峰［39］對水溶性柚皮色素采用大孔樹脂吸附法進(jìn)行分離.通過靜態(tài)吸附和洗脫試驗(yàn)的測定結(jié)果顯示，用0.2 g樹脂對50 mL色素液進(jìn)行吸附，AB-8樹脂對色素的平衡吸附率和平衡解吸率分別為57.40%和97.65%.綜合考慮，選擇AB-8大孔吸附樹脂對色素進(jìn)行分離.采用16×450 mm層析柱進(jìn)行吸附洗脫試驗(yàn)，結(jié)果表明，樹脂吸附的最佳工藝條件為:上樣濃度1.312(吸光值)，高徑比12 1，吸附流速4BV/h，溫度25℃;在此條件下，當(dāng)色素液吸附量為8BV時(shí)，其色素吸附率達(dá)91.44%.解吸的最佳工藝條件為:洗脫劑70%乙醇，洗脫流速3BV/h，溫度25℃;在此條件下，色素的解吸率為99.47%.通過樹脂重復(fù)使用性能測定，發(fā)現(xiàn)AB-8樹脂具有良好的再生能力，經(jīng)過21次再生后柚皮色素吸附率僅下降1.56%.穩(wěn)定性試驗(yàn)表明，色素在100℃、pH值3～12以及常用食品添加劑中都有較好的穩(wěn)定性.顯色反應(yīng)試驗(yàn)表明，柚皮色素為黃酮類物質(zhì).薄層層析試驗(yàn)、紫外可見分光光度法試驗(yàn)和HPLCMS對色素成分的分析結(jié)果表明，色素的主要成分是柚皮苷，其含量占色素總量的70%左右.對柚皮色素的提取及性質(zhì)分析的研究國內(nèi)外有一些報(bào)道，但對其進(jìn)行分離純化的工藝研究則很少.

在柚皮的利用上，應(yīng)繼續(xù)改進(jìn)提取和純化工藝來提高產(chǎn)品的質(zhì)量;將提取工藝產(chǎn)業(yè)化，應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，爭取在生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高的條件下獲得高附加值的產(chǎn)品;將提取物應(yīng)用于功能性食品的研制與開發(fā).另外，柚皮資源的利用還存在一個問題:柚皮的存在為分散狀態(tài).要解決這個問題，就必須制訂收購柚皮的合理政策，使柚皮能有效地被收集起來，這樣才能成功實(shí)現(xiàn)對柚皮的綜合開發(fā)利用，實(shí)現(xiàn)柚皮相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化.

［1］ 李大峰，賈冬英，陳瀟，等.柚皮果膠水解物的抗菌活性研究［J］.氨基酸和生物資源，2010，32(2):63-65.

［2］ 鄧婷婷，劉素純，賀建華.柚皮提取物有效成分的研究概況［J］.中國食物與營養(yǎng)，2008(6):16-19.

［3］ 杜麗娟，陳錦玉，和麗忠，等.柚皮中黃酮物質(zhì)的提取及測定［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工.學(xué)刊，2011，(8):76-78.

［4］ 李南薇，李燕杰，唐鳳欣.柚皮黃酮的提取工藝優(yōu)化［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，38(6):110-112.

［5］ 譚靜，姜子濤，李榮，等.微波萃取和超聲波提取法提取柚皮中黃酮類化合物的對比［J］.食品研究與開發(fā)，2010，31(2):42-45.

［6］ 羅文敏，陳新美，陳會明，等.大孔吸附樹脂分離純化柚皮總黃酮的研究［J］.貴州科學(xué)，2010，28(4):83-87.

［7］ Aouali N，Laporte P，Clément C.Pectin secretion and distribution in the anther during pollen development in Lilium［J］.Planta，2001，213(1):71-79.

［8］ 徐金瑞.蘋果渣中果膠的提取及純化技術(shù)研究［D］.楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué)，2003.

［9］ 楊因平.從果皮提取果膠［J］.化學(xué)世界，1988，25(4):185-187.

［10］ Chang Won Cho，Do Youn Lee，Chan Wha Kim.Concentration and purification of soluble pectin from mandarin peels using crossflow microfiltration system［J］.Carbohydrate Polymers，2003，54(1):21-26.

［11］ Wang H，Kim J K，Kim C J.Extrusion of apple pomace facilitates pectin extraction［J］.Journal of Food Science，1998，63(5):841-844.

［12］ minkov S，minchev A，Paev k.Modelling of the hydrolysis and extraction of apple pectin［J］.Journal of Food Engineering，1996，29(1):107-113.

［13］ Iglesias M T，Lozano J E.Extraction and characterization of sunflower pectin［J］.Journal of Food Engineering，2004，62(3):215-223.

［14］ Kalapathy U，Proctor A.Efect of acid extraction and alcohol precipitation conditions on the yield and purity of soy hull pectin［J］.Food Chemistry，2001，73(4):393-396.

［15］張慶軒，楊普江，楊國華.大豆種皮果膠的制備及果膠性質(zhì)分析［J］.食品研究與開發(fā)，2005，26(5):40-43.

［16］ Qi B X，Keith G M，John O.A comparison of two methods and the effect of cooking time on the extractability of pectin from the cell walls of cooking banana［J］.LWT-Food Science and Technology，2000，33(5):369-373.

［17］陳發(fā)河，吳光斌，陳旭.琯溪蜜柚果皮中果膠提取工藝優(yōu)化研究［J］.食品科學(xué)，2006，27(11):387-391.

［18］蔡文，譚興和，張喻，等.超聲波輔助提取柚子皮果膠的工藝優(yōu)化［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2013(4):17-21.

［19］馬紅恩，鄧天發(fā)，白先放，等.酶法提取柚子皮果膠的研究［J］.食品與藥品，2013，15(1):30-33.

［20］黎冬明，上官新晨，鄭國棟，等.微波—酸水解提取柚子皮果膠工藝的研究［J］.食品工業(yè)，2012，33(6):40-43.

［21］李瓊，冉聃，徐玲花，等.酒精法提取柚皮果膠的研究［J］.黃石理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，25(5):16-17，39.

［22］周強(qiáng)，汪秋安，賈超華.酒石酸水溶液提取柚皮果膠的工藝［J］.食品研究與開發(fā)，2010，31(1):26-28.

［23］鄧桂蘭，魏強(qiáng)華，劉冬梅，等.柚子皮的綜合利用研究［J］.食品工業(yè)，2013，34(9):180-184.

［24］梁臣艷，甄漢深，黃曉玉，等.廣西容縣柚子皮化學(xué)鑒別的初步研究［J］.中國民族民間醫(yī)藥雜志，2010，19(5):35-36.

［25］馮寶民，苑艷光，裴月湖.柚的化學(xué)與藥理研究進(jìn)展［J］.沈陽藥科大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，18(3):228-232.

［26］張楠楠，宗希明，田麗華.柚子皮中水溶性多糖的提取及含量測定［J］.黑龍江醫(yī)藥科學(xué)，2009，32(4):22-23.

［27］郭文，陶紅，于立梅，等.柚子皮多糖提取工藝優(yōu)化及保潤特性研究［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械，2013，35:56-60.

［28］楊喆茗，張益銘，許偉民，等.纖維素酶輔助法提取柚子皮中多糖的工藝研究［J］.人參研究，2013，25(2):31-34.

［29］李夏.柚皮中多糖的提取及測定［J］.價(jià)值工程，2010，29(18):255-256.

［30］張珍林，張歡歡.柚子皮膳食纖維提取工藝的研究［J］.皖西學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，29(5):82-84.

［31］梁敏，潘英明，唐明明，等.從柚子皮中提取膳食纖維的研究［J］.化工技術(shù)與開發(fā)，2003，32(6):20-22.

［32］王林果，蔣玲艷，黃國歡，等.柚皮中膳食纖維的提取及其應(yīng)用［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36(24):10492-10494.

［33］王兆茹，張華美.柚皮中水溶性膳食纖維的提取研究［J］.南方冶金學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，31(2):9-12.

［34］劉寶全，王劍鋒，范圣第.柚皮精油的溶劑提取與GC-MS 分析［J］.保鮮與加工，2010，10(4):48-50.

［35］陳龍.超臨界流體萃取柚子皮香精油的工藝研究［J］.飲料工業(yè)，2007，10(7):11-14.

［36］樊榮.柚皮精油的提取分析及活性研究［D］.廣州:華南理工大學(xué)，2011.

［37］林春綿，王忠杰，茅惠忠.柚皮色素的提取及其穩(wěn)定性研究［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，1996(4):50-53.

［38］郭遠(yuǎn)凱，何江.微波輔助提取柚皮色素的研究［J］.廣東化工，2006，33(3):10-11，17.

［39］于文峰.琯溪蜜柚皮中精油提取及色素分離工藝研究［D］.江蘇:江南大學(xué)，2011.