柚子中多糖提取利用的現(xiàn)狀及其發(fā)展前景

吳 遙

（江西省食品檢驗(yàn)檢測(cè)研究院，南昌 330001）

柚子中多糖提取利用的現(xiàn)狀及其發(fā)展前景

吳 遙

（江西省食品檢驗(yàn)檢測(cè)研究院，南昌 330001）

多糖具有諸多重要的生物活性，可促進(jìn)機(jī)體免疫力、抗腫瘤、降血糖以及降低血脂等。目前對(duì)柚皮和柚囊中功能性多糖的綜合利用開發(fā)仍顯薄弱，國(guó)內(nèi)的研究報(bào)道僅限于簡(jiǎn)單的工藝提取制備，工業(yè)上廣泛使用的提取方法也僅有溶劑萃取法、酶處理法等。江西省的柚子量大質(zhì)優(yōu)，特別是在吉安和贛州。如果將柚子皮渣這一資源加以綜合利用，變廢為寶，這不僅減少了對(duì)環(huán)境的污染，還可拓寬柚子的產(chǎn)業(yè)鏈，這將極大地提高柚子產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)贛南及江西柚子產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重大而深遠(yuǎn)的意義。

多糖；柚子；溶劑萃取法；酶處理法

1 多糖及其研究情況

多糖是生物體內(nèi)普遍存在的一類生物大分子，它是生物體內(nèi)除蛋白質(zhì)和核酸以外的非常重要的生物分子[1,2]，可以作為能量資源也可以作為結(jié)構(gòu)材料。多糖由多個(gè)單糖分子縮合、失水而成，是一類分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜且龐大的糖類物質(zhì)，只要是符合高分子化合物概念的碳水化合物及其衍生物均稱為多糖。多糖在自然界分布極廣，有的是構(gòu)成動(dòng)植物骨架結(jié)構(gòu)的組成成分，如纖維素；有的是作為動(dòng)植物儲(chǔ)藏的養(yǎng)分，如糖原和淀粉；有的具有特殊的生物活性，像人體中的肝素有抗凝血作用，肺炎球菌細(xì)胞壁中的多糖有抗原作用。多糖的結(jié)構(gòu)單位是單糖，多糖相對(duì)分子質(zhì)量從幾萬到幾千萬。結(jié)構(gòu)單位之間以苷鍵相連接，常見的苷鍵有α-1，4-、β-1，4-和α-1，6-苷鍵。結(jié)構(gòu)單位可以連成直鏈，也可以形成支鏈，直鏈一般以α-1，4-苷鍵（如淀粉）和β-1，4-苷鍵（如纖維素）連成；支鏈中鏈與鏈的連接點(diǎn)常是α-1，6-苷鍵。

由于多糖的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分析技術(shù)也相對(duì)缺乏，所以多糖的研究一直滯后于蛋白質(zhì)和核酸等。1950年至1960年期間，科學(xué)家對(duì)多糖的研究?jī)H限于一般的結(jié)構(gòu)測(cè)定和化學(xué)組成。1970年開始，由于生物化學(xué)和糖化學(xué)兩個(gè)傳統(tǒng)專業(yè)的結(jié)合，使多糖的細(xì)胞和分子生物學(xué)研究成為可能，多糖的研究也得以復(fù)興[3]。通過測(cè)定糖類的結(jié)構(gòu)和研究其生物活性揭露了糖類是重要的信息分子，人們開始發(fā)現(xiàn)多糖具有許多重要的生物活性，如促進(jìn)機(jī)體免疫力、抗腫瘤、降血糖以及降低血脂等。1988年，牛津大學(xué)Dwek等人提出了“糖生物學(xué)”的概念。Science雜志于2001年專門出版了“糖和糖生物學(xué)”專輯[4]，介紹最新研究成果和前景展望。隨著研究和認(rèn)識(shí)的深入，越來越多的學(xué)者意識(shí)到多糖研究的重要性和其學(xué)科前沿性。許多發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛成立了專門的多糖研究中心，如美國(guó)普渡大學(xué)、佐治亞大學(xué)等，并組建團(tuán)隊(duì)集中研究相關(guān)領(lǐng)域，試圖搶占多糖研究領(lǐng)域的制高點(diǎn)。

2 柚皮成分及價(jià)值

柚皮自古以來具有止咳、化痰、理氣、抗炎、止癢等功效，我國(guó)中醫(yī)學(xué)家視之為寶。此外，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)家進(jìn)行過多次的實(shí)驗(yàn)和研究，他們還發(fā)現(xiàn)了柚皮提取物具有抗氧化、抗衰老、降血糖、抗微生物、降血壓、抗癌、抑酶、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化等活性[7]。柚皮里除含有水分、維生素、礦物質(zhì)這些人體必需的營(yíng)養(yǎng)素外，還能夠提取的成分有黃酮類化合物、多糖、類檸檬苦素、香精油、天然色素、膳食纖維等，這些都是十分有利于人體健康的非營(yíng)養(yǎng)性生理活性成分。此外，由于柚子含有生理活性物質(zhì)柚皮甙，故可降低血液的黏滯度，減少血栓的形成，對(duì)腦血管疾病，如腦血栓、中風(fēng)等也有較好的預(yù)防作用。柚果果皮中，中果皮層（海綿層、白皮層）較厚，富含果膠，果膠是一種高檔的天然食品添加劑和保健品，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥保健品和部分化妝品中[5]。國(guó)外研究證實(shí)，袖子的果膠不僅可降低低密度脂蛋白水平，而且可以減少動(dòng)脈壁的損壞程度，因此柚子還能用來降低膽固醇、預(yù)防心臟病等。

3 柚子中多糖提取利用現(xiàn)狀

柚類果實(shí)以其果形碩大、果肉晶瑩脆嫩、營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味清香獨(dú)特、耐貯運(yùn)而深受廣大消費(fèi)者喜愛，僅我國(guó)就有200多個(gè)柚類品種，年產(chǎn)量超過100萬噸[5,6]。柚子皮約占整個(gè)柚子重量的40%，但在日常生活中卻往往被人們直接丟棄，即使是在工廠進(jìn)行加工，柚子皮也僅僅是被簡(jiǎn)單的加工成果脯和蜜餞等產(chǎn)品，綜合利用程度仍不夠高。目前對(duì)柚囊中功能性多糖的利用開發(fā)仍顯薄弱，國(guó)內(nèi)的研究報(bào)道僅限于簡(jiǎn)單的工藝提取制備[7-9]，即使在實(shí)驗(yàn)室研究水平，國(guó)內(nèi)也少見報(bào)道。國(guó)外文獻(xiàn)中有關(guān)柚囊多糖研究的報(bào)道也不多，僅涉及提取條件對(duì)柚皮果膠性質(zhì)的影響[10]、水溶性柚子皮多糖的化學(xué)組成和對(duì)消化酶的抑制作用[11]，以及酸提果膠在離子作用條件下的凝膠機(jī)理。這些研究都缺乏對(duì)柚囊中多糖類化合物的綜合提取和分析，而且對(duì)獲得的多糖也僅僅開展了一些基礎(chǔ)的理化性質(zhì)研究，這和柑橘果膠結(jié)構(gòu)與功能的大量、深入研究形成了鮮明對(duì)比。

因此，柚皮中功能性多糖的綜合開發(fā)利用，目前還十分薄弱，大多處于實(shí)驗(yàn)室階段，無法形成大規(guī)模的工業(yè)化，難以真正實(shí)現(xiàn)柚果采后增值。多糖的提取方法往往受到原料成分、性質(zhì)的影響，工業(yè)上廣泛使用的提取方法有溶劑萃取法、酶處理法等。（1）溶劑萃取法：指將粗產(chǎn)品或原料干燥、磨碎后采用溶劑提取而制備多糖的方法，主要有直接水提法、酸法、稀堿法等。（2）酶處理法：實(shí)際上，所謂的酶法處理，是指在溶劑法萃取多糖過程中加入酶處理的方式，酶的使用方式包括單一酶或者多種酶聯(lián)合使用除去原料中其它雜質(zhì)（蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉等），以期獲得高純度、高得率的多糖提取方法，所用的酶包括淀粉酶、蛋白酶、半纖維素酶等。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，有可能還采用擠壓、微波、超聲、高溫、高壓等輔助處理技術(shù)，提高多糖得率。提取到的多糖溶液，一般含有較多雜質(zhì)（如單糖、低聚糖、色素和蛋白等），因此還需要對(duì)多糖進(jìn)行一定程度的分離純化，包括Sevag與酶法（木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和胰蛋白酶）除蛋白，離子交換法、金屬絡(luò)合物法、氧化法（過氧化氫）和吸附法（硅藻土、纖維素、活性炭）除色素[4]，最后再利用分級(jí)沉淀法（有機(jī)試劑沉淀法和鹽沉淀法）、柱層析法、超濾法等進(jìn)一步純化多糖。柚皮中含有一定量的柚苷、檸檬素等苦味成份，可能還需要采用酶法處理或乙醇萃取來達(dá)到目的。

4 前景展望

江西省氣候適宜種植柚子，特別是在贛州和吉安都有大量種植。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，南康2010年的甜柚產(chǎn)品就已達(dá)到9.2萬噸，現(xiàn)在還有大幅增加之勢(shì)。另一柚子主要種植地區(qū)吉安，特別制定了《吉安市2011-2014年井岡蜜柚產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，計(jì)劃至2014年使吉安全市井岡蜜柚種植面積達(dá)30萬畝以上，按照每畝1噸的產(chǎn)量，預(yù)計(jì)柚子產(chǎn)量可達(dá)30萬噸。如果將柚子皮渣這一資源加以綜合利用，變廢為寶，這不僅減少了對(duì)環(huán)境的污染，還可拓寬柚子的產(chǎn)業(yè)鏈，提高柚子產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，極大地促進(jìn)贛南及江西柚子產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

鑒于江西省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)薄弱，發(fā)展緩慢，如果能對(duì)柚皮進(jìn)行深度加工，將黃酮類化合物、檸檬苦素類似物、香精油、色素、果膠等具有保健功效的成分進(jìn)行充分提取，拓展柚果的利用途徑，對(duì)江西省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也具有十分重要的意義。

在江西大力開展對(duì)柚類（尤其是作為廢棄物的柚皮）的研究與開發(fā)，將提取工藝產(chǎn)業(yè)化，并將提取物應(yīng)用于功能性食品的研制，爭(zhēng)取能在生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高的條件下獲得高附加值產(chǎn)品，這樣不僅能推動(dòng)江西省柚子等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且可以為其它類似產(chǎn)業(yè)開發(fā)提供很好的借鑒，為提高江西省食品添加劑領(lǐng)域在全國(guó)乃至國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中的地位做出貢獻(xiàn)。

[1]楊興斌,趙燕,梅其炳.多糖類新藥創(chuàng)制中的"瓶頸"問題與對(duì)策研究[J].中藥材,2002,25(11):823-825.

[2]Cosgrove D J.Growth of the plant cell wall[J].Nature Reviews Molecular Cell Biology,2005,6(11):850-861.

[3]聶少平,黃丹菲,殷軍藝,等.食物中多糖組分的結(jié)構(gòu)表征與活性功能研究進(jìn)展[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào),2011,11(9):46-57.

[4]殷軍藝.大粒車前子多糖生物活性、結(jié)構(gòu)和構(gòu)象特征研究及多糖分離純化新方法初探[D].南昌:南昌大學(xué),2012.

[5]劉順枝,江學(xué)斌,江月玲,等.柚類果實(shí)提取物生理功能及綜合利用研究進(jìn)展[J].食品科學(xué),2012,33(13):280-286.

[6]Zhang W,Xu P,Zhang H.Pectin in cancer therapy: A review[J].Trends in Food Science &Technology,2015,44(2):258-271.

[7]聶凌鴻,周玲.柚子皮中果膠提取工藝的優(yōu)化及其理化性質(zhì)測(cè)定[J].中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng),2015,21(4):63-67.

[8]張秀芳,王克冰,賀文英,等.柚子皮中果膠的提取工藝研究[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2012,33(2):245-248.

[9]張銳,孫美榕.十二烷基伯胺乙酸鹽鹽析法提取柚子皮果膠多糖的研究[J].食品工業(yè)科技,2006,27(5):120-122.

[10]Methacanon P,Krongsin J,Gamonpilas C.Pomelo (Citrus maxima) pectin: Effects of extraction parameters and its properties[J].Food Hydrocolloids,2014,35(3):383-391.

[11]卓秀英.大分子擁擠環(huán)境下大豆蛋白接枝改性研究[D].廣州:華南理工大學(xué),2012.

Current Situation and Development Prospect of the Extraction of Polysaccharide in Grapefruit

WU Yao
(Food Inspection and Testing Institute of Jiangxi Province,Nanchang 330003,China)

Polysaccharide has many important biological activities,which can promote the body immunity,anti-tumor,lowering blood sugar and blood lipid and so on.Currently,the comprehensive utilization and development of functional polysaccharide in the pomelo and grapefruit sac is still insufficient,just as domestic research reports are limited to introduce the simple process extraction and preparation,and the most widely used extraction methods are only solvent extraction and enzyme treatment.The grapefruit produced in Jiangxi shows the special advantages with large quantity and high quality,especially in Ji'an and Ganzhou.If we can took the pomelo peel slag into comprehensive use,turn waste into treasure,we will not only reduce the pollution to the environment,but also can expand the industrial chain of grapefruit,which will greatly improve the economic benefits of grapefruit industry,and It is very important and far-reaching significance to the sustainable development of the pomelo industry in Gannan area and Jiangxi province.

polysaccharide;grapefruit;solvent extraction;enzymatic treatment

TS209

A

1672-6286(2016)09-0059-04

吳遙（1984-），男，江西吉安人。助理工程師，主要從事食品安全研究。