檸檬烯的研究與應用進展

曹甜，劉曉艷，，丁心，白衛(wèi)東，，曾曉房，，鄧其海，任嘉平，顧振東

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學院輕工食品學院，廣東廣州510225；2.廣州市廣式傳統(tǒng)食品加工與安全控制重點實驗室，廣東廣州510225；3.廣東中興綠豐發(fā)展有限公司，廣東河源517001；4.廣東肇慶星湖生物科技股份有限公司，廣東肇慶526040）

檸檬烯的研究與應用進展

曹甜1，2，*劉曉艷1，2，3，丁心3，白衛(wèi)東1，2，3，曾曉房1，2，3，鄧其海1，任嘉平1，顧振東4

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學院輕工食品學院，廣東廣州510225；2.廣州市廣式傳統(tǒng)食品加工與安全控制重點實驗室，廣東廣州510225；3.廣東中興綠豐發(fā)展有限公司，廣東河源517001；4.廣東肇慶星湖生物科技股份有限公司，廣東肇慶526040）

檸檬烯屬于單萜烯化合物，本身含特異香氣，給人一種優(yōu)雅感、新鮮感，存在于柑橘類水果精油中。主要從檸檬烯的提取方法、功能作用、安全性等方面進行綜述，同時對檸檬烯的未來前景進行了展望。

檸檬烯；提取方法；功能作用；食品安全

檸檬烯，即1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）環(huán)已烯，別名也稱苧烯，呈無色或淺黃色液體狀，本身具有新鮮的類檸檬香氣。檸檬烯的來源極廣，在多種水果（主要是柑橘類）、蔬菜和香料中都能檢測出其含量，而且檸檬烯用途廣泛，主要用作香精香料領(lǐng)域，在醫(yī)藥領(lǐng)域已利用檸檬烯為原料來生產(chǎn)止痛祛痰、消炎鎮(zhèn)咳的藥物，就是因為檸檬烯具有多種生理及生物活性；同時，檸檬烯在食品中可以直接使用，如作為添加劑添加到冰激凌、巧克力等來調(diào)整口感；亦可在橙香、果香、檸檬等香型的配方中作為修飾劑；此外，檸檬烯因其具有較好的溶解力，故可替代烷烴類試劑應用到油脂等成分的提取中[1]。

1 檸檬烯的天然存在形式[2]

天然存在的檸檬烯主要有3種形式，分別是L-檸檬烯、DL-檸檬烯和D-檸檬烯，這3種異構(gòu)體存在于植物揮發(fā)油中，具有愉快的橘皮氣味。

1.1 DL-檸檬烯

即二聚異戊二烯，在植物中存在的含量最少，主要存在于多種黃松木節(jié)揮發(fā)油中，如油松油、馬尾松油、赤松油、云南松油等，也是在樟腦合成過程中由其合成的一種副產(chǎn)物。除此之外，DL-檸檬烯也存在于香草、檸檬草等的揮發(fā)油中。

1.2 L-檸檬烯

即左旋檸檬烯，在植物中存在含量較低，主要存在于松針、薄菏、留蘭香等植物揮發(fā)油中。

1.3 D-檸檬烯

即右旋檸檬烯，是檸檬烯的主要存在方式，在黃蒿子油、柑橘油、檸檬油、橙皮油、柚子油等植物揮發(fā)油中較為普遍。由于柑橘類植物的揮發(fā)油D-檸檬烯含量高達90%以上，故柑橘類是天然D-檸檬烯的最重要來源。

2 檸檬烯的提取方法

檸檬烯不溶于水，易溶于正己烷、丙酮、乙酸乙酯等有機溶劑，且化學性質(zhì)相對比較穩(wěn)定，可以蒸餾而不分解?，F(xiàn)有的檸檬烯提取方法主要分為有機溶劑浸提法、蒸餾法（分為水蒸氣共蒸、減壓蒸餾和分子蒸餾）、超臨界CO2萃取法、超聲波輔助提取法等。

2.1 有機溶劑浸提法

有機溶劑浸提法屬于萃取的一種，利用相似相溶原理，因不同組分在溶劑中的分配系數(shù)或溶解度是不同的，從而使被提組分從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中而分離。

楊小鳳等人[3]采用溶劑提取法提取檸檬烯，將甌柑鮮果皮破碎處理后置于50℃以下進行減壓濃縮，并回收石油醚，得到660 g油狀物，經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析測定，發(fā)現(xiàn)甌柑果皮提取物中檸檬烯的含量高達86.39%。

2.2 蒸餾法

目前，蒸餾法有水蒸氣蒸餾法、減壓蒸餾法和分子蒸餾法3種。

2.2.1 水蒸氣蒸餾法

水蒸氣蒸餾是純化分離有機化合物的常用方法之一，將具有揮發(fā)性且難溶于水的物質(zhì)加入水中浸泡，加熱一起蒸餾，使揮發(fā)性成分隨著水蒸氣一并餾出，且不被破壞，再將餾出液經(jīng)冷凝分離而得到所純化的揮發(fā)成分。

王雅珍等人[4]采用水蒸氣蒸餾進行提取，對混合物先后進行萃取、干燥并蒸餾，于176℃下收集餾出的組分，得到了約90%的檸檬烯；劉苑等人[5]也用此方法提取過，將橙皮粉碎，與溶解后的添加劑氯化銨一并倒入三口瓶中，進行蒸餾，約90 min后停止加熱，取下收集器待用，反復蒸餾多次，將所有的產(chǎn)物收集在一起。

2.2.2 減壓蒸餾法

減壓蒸餾是分離可提純有機化合物的重要方法，由于液體的沸點隨外界壓力的變化而變化，用真空泵連接裝有液體的容器，當降低真空泵系統(tǒng)內(nèi)的壓力時，液體的沸點就可以隨之降低，減壓蒸餾便是采用這一原理實現(xiàn)的分離。

許景秋[6]研究采用減壓蒸餾法提取檸檬烯，以3∶10的料液比并在真空度1.2×103Pa下收集61～66℃的餾分，即檸檬烯產(chǎn)物；向乾坤等人[7]將橙皮粉碎，加入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中在90℃下減壓蒸餾出檸檬烯，用二氯甲烷提取檸檬烯，并在此裝置上蒸餾提純檸檬烯，收集產(chǎn)物。

2.2.3 分子蒸餾法

分子蒸餾法是一種液-液分離技術(shù)，與傳統(tǒng)蒸餾法不同，不是依靠沸點差分離原理，在蒸餾過程中具有很高的真空度，依靠不同物質(zhì)分子運動平均自由程的不同實現(xiàn)分離。當液體混合物沿加熱板流動并被加熱，液體成分能在很短時間內(nèi)蒸發(fā)，不同物質(zhì)的分子從液面逸出后移動距離不同，分流出來的低沸點組分遇到冷凝板被冷凝排出，從而達到物質(zhì)分離的目的。

王文淵等人[1]采用短程分子蒸餾器，在蒸餾壓力為40 Pa，蒸餾溫度為80℃，進料速度為1.5 mL/min，刮膜轉(zhuǎn)速為280 r/min的條件下獲得了純度高達99%、提取率達86.54%的產(chǎn)物。

2.3 超臨界CO2萃取法

超臨界萃取法無毒，萃取溫度低，既有氣體傳質(zhì)的特點，也有液體溶解的特點，其原理是在臨界溫度與臨界壓力下，流體的密度接近于液體，且擴散系數(shù)接近于氣體，所以超臨界流體是一種很好的分離介質(zhì)。

羅程佳等人[8]利用超臨界流體CO2來萃取青刺果油，將青刺果破碎、過篩，萃取溫度為50℃，萃取壓力為30 MPa，分離釜溫度為40℃，分離釜壓力為5 MPa時，發(fā)現(xiàn)提取率為32.5%；同時還發(fā)現(xiàn)萃取時隨著CO2流量的增加，提取率也會相應提高。

2.4 超聲波輔助提取法

用超聲波來輔助提取檸檬烯，是利用超聲波具有的空化和機械效應，當介質(zhì)分子的運動速度及穿透物質(zhì)的能力增大時溶劑會快速地進入組織細胞中，使溶質(zhì)與溶劑更多的接觸，將所含的有機成分盡可能溶于溶劑之中，從而得到多成分提取液。

宋青云等人[9]以皇帝柑皮作為原料，采用水蒸氣蒸餾結(jié)合超聲輔助提取技術(shù)來提取檸檬烯。研究表明，當在超聲功率100 W，超聲時間10 min的條件下，10 g新鮮柑皮蒸餾后測得檸檬烯體積約2 mL，檸檬烯的提取率達到16.8%。

在以上所述關(guān)于提取檸檬烯的方法中，傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾與有機溶劑浸提法相比其他方法來說雖然操作簡單，但存在較大弊端，如提取時間長、得率較低，而且提取到的物質(zhì)純度不高，需要進一步精制純化；減壓蒸餾與分子蒸餾則避免了某些成分被破壞，防止了可能因為溫度過高使其中的熱敏性物質(zhì)發(fā)生分解、聚合或氧化等反應而無法在常壓下蒸餾的問題，而且操作穩(wěn)定可靠、便于控制、環(huán)保和易于實現(xiàn)工業(yè)化；超聲波輔助提取法是目前比較理想的柑橘檸檬烯提取方法，能縮短提取時間、減少溶劑用量，甚至還可以提高產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量，相對于傳統(tǒng)的提取法，不僅有效提高了提取率，還避免了因有機溶劑殘留而造成的環(huán)境污染問題。但是，超聲波輔助提取法對其大規(guī)模應用于工業(yè)生產(chǎn)還需進一步研究。

3 功能作用

3.1 防腐保鮮

檸檬烯是一種植物精油，對引起肉類腐敗的常見致腐菌有較為明顯的抑制作用，故而在防腐保鮮領(lǐng)域有廣闊的應用前景，如可以抑制金黃色葡萄球菌、黑曲霉、大腸桿菌等對食品的腐敗。王雪梅等人[10]將檸檬烯乳化后加入橙汁中，探究檸檬烯的保鮮作用。當檸檬烯的添加量在0.50 g/L以上時，得到較明顯保鮮的效果。在整個試驗探究過程中，橙汁中的細菌總數(shù)、pH值變化和感官品質(zhì)都明顯優(yōu)于空白對照。

趙菊蓮等人[11]研究檸檬烯復合液對草莓貯藏期間各項營養(yǎng)指標的影響，用檸檬烯復合溶液浸泡草莓3 min，試驗結(jié)果表明，與空白相比，各處理均能明顯減緩草莓果實中VC、可滴定酸和可溶性固形物含量的下降，抑制草莓的失水和腐爛，可提高其耐貯藏性。

3.2 抑菌性

檸檬烯是一種安全、無毒的抑菌物質(zhì)，大量的檸檬烯在微生物表面積累，導致膜中不飽和脂肪酸含量大量減少，使膜的成分改變或是完整性被破壞，質(zhì)子動力也可降低，從而達到抑菌作用。張鷹等人[12]以細菌、真菌和霉菌等為研究對象，考查柚皮精油的抑菌性能。研究表明，柚皮精油對各種微生物都有明顯的抑制作用，且隨著柚皮精油濃度增大抑菌效果也逐漸增大。

3.3 抗氧化

自由基造成的氧化損傷與癌癥的產(chǎn)生及發(fā)展有一定聯(lián)系，抗氧化損傷能力在較大程度上與預防癌癥成正相關(guān)，而富含D-檸檬烯的精油提取物有良好的抗氧化性且安全。有文獻研究發(fā)現(xiàn)，富含D-檸檬烯的金橘精油具有良好的漂白β-胡蘿卜素、抗氧化能力、DPPH自由基清除能力，能給人體補充某些抗氧化劑，使機體免受氧化損傷[13]。

3.4 抗炎癥

炎癥反應與癌癥密切相關(guān)，如聯(lián)系炎癥反應與癌癥之間有種中介分子是核轉(zhuǎn)錄因子-κβ，而促炎細胞因子（如腫瘤壞死因子TNF-α及白細胞介素IL-6）在癌癥的起始及發(fā)展階段起著重要作用[14]。通過抑制NF-κβ的活性來干擾TNF-α或IL-6信號傳遞，可以有效抑制癌癥的發(fā)生[15]。在這個過程中，D-檸檬烯就能通過抑制NF-κβ的信號通路，從而達到預防炎癥及癌癥的發(fā)生[16]。Kummer等人[17]研究檸檬烯對BALB/c小鼠的影響，發(fā)現(xiàn)當小鼠腹膜炎被酵母聚糖誘導時，小鼠腹膜細胞會產(chǎn)生TNF-α及IL-6，而用檸檬烯對小鼠進行前處理的試驗組TNF-α及 IL-6表達則受到抑制。

3.5 抗腫瘤活性

有文獻報道，檸檬烯能作用于細胞生長有關(guān)的小分子G蛋白，可抑制其異戊二烯化并增加潛在生長抑制劑TGFβ的活性以及生成量，故而它對由化學因素誘發(fā)的胃癌、肝肺癌、乳腺癌、皮膚癌、淋巴瘤等有明顯的預防與治療作用。Elegbede J A等人[18]在給雌性Sprague-Dawley大鼠致癌劑DMBA前1周至后27周間，該大鼠攝入含有D-檸檬烯100 mg/kg或1000mg/kg的飼料，發(fā)現(xiàn)可明顯降低乳腺癌的發(fā)生。

3.6 祛痰平喘、利膽溶石

D-檸檬烯能作用于呼吸道黏膜，促進呼吸道黏膜分泌增加，減弱支氣管平滑肌的自發(fā)活動，緩解支氣管痙攣，從而有利于痰液的排出，達到消除痰涎，減輕或制止咳喘的功效；或是促使括約肌松馳而使結(jié)石排除，從而起到減少膽囊黏膜的刺激，緩解膽結(jié)石的產(chǎn)生，并能改善患者的體質(zhì)，不但能達到治愈的目的還能防止結(jié)石復發(fā)。市面上賣的檸檬烯膠囊，就適用于膽囊炎、膽管炎、膽結(jié)石、膽道術(shù)后綜合征以及消化不良等治療。有研究發(fā)現(xiàn)，D-檸檬烯對溶解殘余結(jié)石效果較好而且比較安全。膽固醇來源于肝細胞的生物合成，通過膽囊引流給予含97%D-檸檬烯的混合物，從而有可能抑制膽固醇合成，可有效清膽利濕、溶解結(jié)石，且對治療后的病人進行長期調(diào)查，病人無任何術(shù)后主述癥狀[19-20]。

4 安全性

有關(guān)檸檬烯安全性研究的報道，國外有較多的研究。早在20世紀50年代，就有研究者發(fā)現(xiàn)D-檸檬烯雖然在人體和動物中分布廣泛，但大部分都隨尿液、氣體等排出，不會在體內(nèi)積累。20世紀90年代世界衛(wèi)生組織就表明檸檬烯無遺傳毒性、無致癌性，而且檸檬烯的食用安全性得到了美國食用香料與提取物制造商協(xié)會的認同。Kimyw等人[21]也對D-檸檬烯的安全性進行了風險評估，認為D-檸檬烯雖對皮膚具有一定的刺激性，但合理使用仍可應用于化妝品中。Langman J M[22]認為，D-檸檬烯可作為綠色有機溶劑替代烷烴類化合物來提取油脂等；且Sekihashi等人[23]進行彗星試驗比較了各種藥物對小鼠和大鼠的關(guān)鍵器官的影響，沒有發(fā)現(xiàn)D-檸檬烯引起任何器官DNA損傷。不過也有研究者對于檸檬烯的安全性持懷疑態(tài)度，Matura等人[24]發(fā)現(xiàn)長期暴露氧化的檸檬烯對皮膚有增敏作用。后續(xù)研究仍需對檸檬烯的安全性進行更廣泛而深入的研究，使之有更好的市場應用前景。

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Advances in Research and Application of Limonene

CAO Tian1，2，*LIU Xiaoyan1，2，3，DING Xin3，BAI Weidong1，2，3，ZENG Xiaofang1，2，3，DENG Qihai1，REN Jiaping1，GU Zhendong4
（1.Zhongkai University of Agriculture and Engineering College of Light Industry and Food Science，Guangzhou，Guangdong 510225，China；2.Guangzhou City Wide Traditional Food Processing and Food Safety Ccontrol Key Laboratory of Guangdong，Guangzhou，Guangdong 510225，China；3.Guangdong Zhongxing Lufeng Development Co.，Ltd.，Heyuan，Guangdong 517001，China；4.Guangdong Zhaoqing Xinghu Biological Polytron Technologies Inc，Zhaoqing，Guangdong 526040，China）

As a kind of monoterpene compound which has special aroma along with the grace and fresh feeling.Limonene is the main bioactive substance in citrus fruit essential oil.This paper mainly reviews the extraction method，function and safety of limonene，and the future prospects of limonene looking ahead.

limonene；extraction method；functional function；food safety

TS255.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.08.047

1671-9646（2017）08b-0051-04

2017-06-13

曹甜（1994—），女，碩士，研究方向為食品科學。

*通訊作者：劉曉艷（1978—），女，碩士，副教授，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工。