關(guān)于柚皮精油的提取與殺蟲抑菌活性研究進(jìn)展

駱寶儀， 陳 凱，2， 粟 君，2，付 敏，顧佳怡，賈 碩，李雪梅，吳子玉，袁海青，鄭麗麗，陳宇豪

（1.上饒師范學(xué)院 生命科學(xué)院，上饒 江西 334001；2.上饒農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研究院，上饒 江西 334001）

柚子盛產(chǎn)于東南亞各國，自我國引進(jìn)后3 000 多年的時間里，其栽植范圍已經(jīng)覆蓋包括浙江、江西、廣東、廣西、福建、湖南、湖北、四川、貴州、云南等省[1]在內(nèi)的中國長江以南各地，最北限見于河南省信陽及南陽一帶。多種研究證明，柚子皮中富含活性成分，若將這種材料加以運(yùn)用，物盡其用，便能提升農(nóng)產(chǎn)品的附加值，提高果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益，更能減少污染源及因果皮堆積造成的環(huán)境問題。近年來，人們對于柚子皮精油中的活性成分及其化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了廣泛的研究，柚子皮中的β -蒎烯、檸檬烯等成分在推進(jìn)植物精油的殺蟲抗菌研究發(fā)展過程中發(fā)揮了巨大作用，對后續(xù)發(fā)掘植物資源潛力和實(shí)用價值提供了廣闊的前景[2-9]。為此，對柚子皮精油的提取及殺蟲、抗菌活性進(jìn)行了綜述，為進(jìn)一步開展植物資源的植物性殺蟲、殺菌研究和開發(fā)利用提供參考資料。

1 柚皮精油提取方法

1.1 水蒸氣蒸餾法

水蒸氣蒸餾提取工藝簡單，感官綜合評價較高。水蒸餾法是利用水沸騰蒸汽將揮發(fā)性成分蒸出后冷凝收集，該方法操作簡單，但存在香味體系改變和失真等問題。

通過查閱資料[10-16]，使用水蒸氣蒸餾法可分為以下幾步進(jìn)行：第一步，將新鮮的柚子皮晾曬并放在干燥箱中干燥，研磨成粉末狀，備用；第二步，稱量柚子皮粉末于燒杯中，加蒸餾水于室溫下浸泡；第三步，取樣品置于蒸餾裝置中連續(xù)蒸餾加熱，收集餾出液；第四步，用石油醚萃取餾出液中的油狀物，搖勻，靜置，分層，上端收集有機(jī)相；第五步，重復(fù)提取集中有機(jī)相，再加入無水硫酸鈉干燥；第六步，對干燥后的有機(jī)物用減壓蒸餾裝置進(jìn)行濃縮至液體不再變化為止，最終蒸餾瓶中所得液體即為柚子皮精油。

1.2 亞臨界流體技術(shù)萃取法

亞臨界流體技術(shù)萃取法通過觀察萃取時間、料液比、夾帶劑的添加量，記錄和控制精油的提取率，進(jìn)行單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

參照朱凱祺等人[17]的研究，該方法分為以下幾個步驟：第一步，將柚子表皮切成小塊，將其裝進(jìn)紗布袋置于萃取釜中；第二步，開啟閥門和真空泵抽真空；第三步，加入液化后的提取溶劑丁烷，開啟循環(huán)熱水泵和加熱器；第四步，設(shè)置萃取溫度和時間，石油醚作為夾帶劑；第五步，萃取完成后，提取溶劑和精油的混合物，分離釜減壓氣化，氣化的丁烷通過壓縮、冷凝回流到提取液回收釜；第六步，關(guān)上所有閥門和壓縮機(jī)，最后抽真空、脫溶釋放的液體就是精油粗產(chǎn)品。

1.3 冷磨法

冷磨法不僅常見而且制備的精油香味純正、成本較低。在精油氣味當(dāng)中，冷磨法制備的精油氣味更為清新怡人，以清香、果香和柚香為主，且最接近原始柚皮的香味。

根據(jù)張浩等人[18]的試驗(yàn)顯示，將加工后的柚皮進(jìn)行冷凍處理后取出，放入螺旋壓榨機(jī)中壓榨，用分液漏斗收集流出的初油。初油靜置后取上層油放入冷凍離心機(jī)中，設(shè)定離心條件為溫度4 ℃，轉(zhuǎn)速4 000 r/min，離心15 min。所得冷榨油即為柚子皮精油。

1.4 液體二氧化碳提取法

利用超臨界二氧化碳在不同壓強(qiáng)和溫度提取制備不同質(zhì)量的精油，雖然制備精油的得率高，但精油黏稠、顏色深。精油的澄清度較差。

根據(jù)李斌等人[19]的研究得知，超臨界二氧化碳流體關(guān)鍵是利用分子間的相互作用和擴(kuò)散可使萃取物質(zhì)溶解的原理，在比臨界點(diǎn)高的區(qū)域內(nèi)利用很小的壓力變化引起密度變化，針對極性大小、沸點(diǎn)高低和分子量大小，將成分選擇性地按順序進(jìn)行抽提和萃取。最終超臨界CO2流體不停汽化直至變?yōu)槠胀怏w，提取出萃取物。大多情況下的工藝流程是：CO2鋼瓶→冷卻系統(tǒng)→高壓泵→萃取釜→分離釜→分離釜（循環(huán)）。

1.5 機(jī)械磨皮提取法

果皮的破碎度對出油率有較大的影響，一般情況下，破碎度越高，精油越易蒸出。但機(jī)械磨皮提取法在提取過程中產(chǎn)生雜質(zhì)較多，純度不高[20-22]。

根據(jù)張浩等人[18]的試驗(yàn)顯示，將柚皮放入機(jī)械磨皮機(jī)中，同時噴淋高壓水，得到油、水及顆粒狀碎屑，將混合物靜置，待碎屑與油水分離后以轉(zhuǎn)速12 000 r/min 離心，取上層油層于低溫條件下靜置，待蠟質(zhì)沉淀后過濾，濾液即為磨皮油。

2 柚皮精油的抑菌活性

通過大量的文獻(xiàn)查找和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不論采用何種工藝，制備出的柚皮精油成分和濃度都接近，均含有d -檸檬烯、β -月桂烯、β -蒎烯、大根香葉烯、原柚酮、α -蒎烯和沉香醇等芳香性風(fēng)味物質(zhì)[22]。不同地區(qū)或品種會影響所提取出的精油的抑菌效果，當(dāng)探究3 種柚皮精油對4 種多見細(xì)菌（即大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌）的抑制或殺滅病原微生物的能力時，發(fā)現(xiàn)紅肉蜜柚對大腸桿菌抑制效果最好，枯草芽孢桿菌最差；三紅蜜柚對金黃色葡萄球菌的抑制效果最好，枯草芽孢桿菌最差；沙田柚對4 種細(xì)菌均不敏感[22]。據(jù)劉巧等人[12]的研究顯示，若將蜜柚精油與其他植物精油（檸檬精油、花椒精油等）不同濃度復(fù)配混合后，其抑菌效果可能比單科精油低，蕓香科植物精油不適合同科復(fù)配。通過李斌等人[21]的試驗(yàn)得知，柚皮精油對金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌均有抑菌作用，且在一定范圍內(nèi)，抑菌效果與濃度呈正相關(guān)，其中對枯草芽孢桿菌抑菌效果更好。大量研究表明，柚皮精油中可產(chǎn)生抑菌效果主要是以下幾種物質(zhì)在發(fā)揮作用。

2.1 萜烯類化合物

d -檸檬烯是柚類果皮精油中主要揮發(fā)性活性物質(zhì)，具有抗氧化和抗菌等功效。在食品工業(yè)中常作為食用香精、香料。

研究表明，不同地區(qū)的柚子，其果皮萃取出來的精油中，d -檸檬烯的含量各異[1]。例如，來自浙江的文旦柚d -檸檬烯含量較高，來自湖南的香柚和沙田柚d -檸檬烯的含量較少，且d -檸檬烯的含量與抑菌性能大多呈正相關(guān)，其中d -檸檬烯對大腸桿菌的抑制反應(yīng)最為敏感。

柚子和柑橘均屬于蕓香科柑橘屬，其果皮精油中，也同樣含有大量具有抑菌作用的檸檬烯和蒎烯等物質(zhì)，據(jù)張卓等人[14]研究顯示，CEOs 是復(fù)雜的碳?xì)浠衔?，也是萜類和非萜類的含氧衍生物的混合物，包含d -檸檬烯等多種化合物，橘子精油以其廣譜抗菌和抗真菌作用而聞名，它能抑制幾種細(xì)菌的生長，包括大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌，以及幾種真菌的生長，包括意大利青霉、黃曲霉和鏈格孢菌等。

2.2 檸檬醛和辛醛

檸檬醛和辛醛均有抗菌和信息素功能，二者均可作為香料使用。其中，檸檬醛可用于配制檸檬香精和柑橘類香料，也是合成紫羅蘭酮、甲基紫羅蘭酮、檸檬腈、異胡薄荷醇、羥基香茅醛、二氫大馬酮等化合物的主要原料。辛醛具有很強(qiáng)的水果香味，可用于制作食用香料和肥皂洗滌劑的香料。

在柚皮精油中，檸檬醛和辛醛的含量約占1%，對柚皮精油的抑菌也起到了巨大的作用。試驗(yàn)表明，檸檬醛和辛醛對于霉菌的生長抑制效果顯著[20]。

3 柚皮精油的殺蟲活性

3.1 萜烯類化合物

β -蒎烯不僅遇熱極易異構(gòu)化成α -蒎烯，且結(jié)構(gòu)功能也與α -蒎烯相似。在工業(yè)用途上，β -蒎烯是多種香料，維A 和維E 的原料，β -蒎烯熱裂解形成的月桂烯可用于合成開鏈萜，另外β -蒎烯與甲醛加成生成諾卜醇當(dāng)中的乙酸酯可用作香料。

在柚子皮所檢測出的37 種化學(xué)成分中，Michaelakis A 等人[6]研究顯示，β -蒎烯對淡色庫蚊幼蟲有毒殺作用。同時，不同的精油對蚊蟲的生物活性及對不同蚊蟲表現(xiàn)出不同強(qiáng)度的生物活性，與精油中所含化學(xué)成分月桂烯、α -蒎烯、β -蒎烯、β -水芹烯等化合物及其相對含量有關(guān)。

據(jù)樸棲西[15]的研究報(bào)告顯示，金佛手精油含有30 余種化合物，單萜烯類化合物占據(jù)主要成分的大多數(shù)，其中含量最多的化合物依次為d-檸檬烯、γ-松油烯、α -蒎烯和β -蒎烯，除此之外還含有萜烯類氧化物。精油中的4 種主要成分分別具有不同的作用導(dǎo)致線蟲死亡，結(jié)果得出，d -檸檬烯可以觸殺致死，進(jìn)而導(dǎo)致其孵化率下降，在2 mg/mL 下培養(yǎng)的線蟲，只有9%的孵化率。β -蒎烯的劇毒會干擾線蟲的正常生長，使其身體彎曲，抑制頭部等器官，經(jīng)2 mg/mL β -蒎烯處理過的身體彎曲數(shù)量為6.3±0.26，頭部擺動數(shù)量為110±2.87。在1 d 內(nèi)d -檸檬烯、γ -松油烯、α -蒎烯和β -蒎烯對秀麗隱桿線蟲的致死率依次為69.67%，66.00%，88.00%，90.00%。由之前張方艷等人[1]的研究顯示，d -檸檬烯和β -蒎烯均為柚皮精油的主要成分，由此可推理出，柚皮精油或許有和金佛手精油一樣的殺蟲作用。

3.2 沉香醇、香葉醇

沉香醇是一種無色液體，在精油中大多以異構(gòu)體的混合物呈現(xiàn)。其散發(fā)出來的清香氣味可以有效驅(qū)趕蚊蟲。香葉醇是具有強(qiáng)烈檸檬氣味的無色和淡黃色液體，具有抗菌、止痛、排腎毒、驅(qū)蚊蟲的功效[16]。柚皮精油中含有大量的沉香醇和香葉醇，一些研究發(fā)現(xiàn)，沉香醇和香葉醇對于對根瘤線蟲幼蟲的致死效果顯著。

由于國內(nèi)外在柚皮精油的研究甚少，故柚皮中的化學(xué)成分的驅(qū)蟲殺蟲作用仍需探索研究。

4 結(jié)語

近年來，隨著人們對保健，醫(yī)藥理念等方面向“綠色”“健康”“無公害”的轉(zhuǎn)變，植物精油作為植物體內(nèi)次生性物質(zhì)之一，受到了各個科學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。中國柚類資源豐富，柚皮是柚子的主要副產(chǎn)品，充分開發(fā)利用有利于解決環(huán)境污染和資源浪費(fèi)等問題。研究表明，柚皮精油除了抗氧化、抗菌的功效外，還有降血脂和降血糖的藥理活性，能有效延長食品貯藏期，抑制不同種類微生物的生長，而且有優(yōu)良的除痰止咳作用。與此同時，當(dāng)前普遍和廣泛推廣的化學(xué)殺蟲劑在長期使用導(dǎo)致蚊蟲產(chǎn)生抗藥性，使用過化學(xué)試劑的區(qū)域環(huán)境污染嚴(yán)重，當(dāng)務(wù)之急就是研發(fā)出新型高效低毒的殺蟲劑，而柚皮中提取的精油中含有拒食、引誘、趨避、抑制蚊蟲生長或直接導(dǎo)致蚊蟲死亡的成分。為了擴(kuò)大精油產(chǎn)品的適用領(lǐng)域，大力推廣精油產(chǎn)品，PE 膜、微膠囊等技術(shù)的應(yīng)用可有效克服精油本身易氧化易揮發(fā)的問題。綜上所述，柚皮精油在各個領(lǐng)域開發(fā)潛能巨大，充分利用有助于社會，經(jīng)濟(jì)及生態(tài)效益同步發(fā)展。