柚子皮有效活性成分的研究進展

姚凌云，張 靜，王秀敏，夏賢水，朱 霖，馮 濤*

（1.上海應用技術大學香料香精技術與工程學院，上海 201418；2.上海市農(nóng)業(yè)技術推廣服務中心，上海 201103；3.上海大蓮湖果業(yè)專業(yè)合作社，上海 201799）

柑橘如甜橙、橘和柚等在許多國家和地區(qū)均有栽培，也是我國主要的經(jīng)濟果樹，在許多地方形成了具有特色的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，例如江西贛州的臍橙、廣西容縣的沙田柚和福建平和的琯溪蜜柚。在分類學上以橘、枸櫞和柚參與形成了許多柑橘品種，例如葡萄柚、甜橙、橘柚和其它雜交種類[1]。中國是柑橘的重要起源地和主要栽培國家，柚子年產(chǎn)量接近490 萬t，居世界第一[2]。柚又名拋、氣柑、文旦等，是蕓香科柑橘屬植物柚樹的成熟果實[3]，通常生長在中國南方，是柑橘類中果大、汁多的水果。我國柚類種植歷史悠久，在公元前的周秦時代就有種植，現(xiàn)主要產(chǎn)于我國福建、江西、廣西、廣東、湖南、浙江、重慶等地區(qū)。我國是柚類生產(chǎn)面積最大的國家，種類有沙田柚、葡萄柚、文旦柚、蜜柚等。柚子按果肉的顏色可以分為白柚、黃柚和紅柚；按成熟期可以分為早熟、中熟和晚熟。柚是我國的特色水果之一，果肉汁甜味美，具有較高的營養(yǎng)價值，主要以鮮食為主，也可以用來制作果汁和果醬。《本草綱目》中明確指出，柚子具有消食的功能，能夠解酒毒，祛除腸胃中蓄積的惡氣，滋燥長發(fā)，能治療妊婦的不思食和口淡的癥狀[4]。

近年來，隨著柚類水果種植面積和產(chǎn)量的不斷增加，柚子加工業(yè)得到了快速發(fā)展，隨之也形成了大量的副產(chǎn)物，其中占柚子鮮質量40%左右的柚皮是最主要的副產(chǎn)物。大量的柚皮被丟棄，不僅浪費資源，也對環(huán)境產(chǎn)生了一定的威脅?；瘜W分析表明，新鮮柚皮富含多種營養(yǎng)物質和功能化合物，如膳食纖維、果膠、精油[5]、黃酮類化合物[6]和各種多酚類物質[7]。很多研究嘗試從柚子皮中有效回收各種功能成分，包括精油[8-9]、果膠[10]、多酚、香豆素等[11]。柚子皮精油是一種有價值的植物提取物，可作為天然抗氧化劑[12]和抗菌劑[13]用于食品和制藥工業(yè)。Huang等[14]還探索了柚子皮作為替代材料生產(chǎn)燃料（乙醇）或吸附劑的適用性。用柚子皮為原料可以提取活性成分總黃酮，因其對羥基自由基和超氧陰離子自由基的清除能力強，抗氧化效果好，可用作食用油脂的天然抗氧化劑，代替合成抗氧化劑，減輕對環(huán)境和人體的毒害[15]?？傊?，柚子皮的精細利用不僅可以減少對環(huán)境的污染，還可以為食品、化妝品和制藥行業(yè)產(chǎn)生有價值的產(chǎn)品或成分，因此對柚子皮的綜合利用成為了國內外研究的熱點。

精油、類黃酮和檸檬苦素是柚子皮中的三大重要活性成分，在抗氧化、抗菌、抑制胰脂肪酶、抗炎等方面起著重要作用。本文通過對柚子皮中這些活性物質及相關產(chǎn)品的敘述，以期為柚子皮的進一步開發(fā)應用提供參考，拓寬柚子皮加工利用的前景，促進食品保存和抗炎、減肥新藥物的開發(fā)。

1 柚子皮有效活性成分

1.1 柚皮精油

精油在商業(yè)上稱為“芳香油”，醫(yī)藥上稱為“揮發(fā)油”，是一類重要的天然香料，是采用蒸餾、壓榨、萃取（浸提）或吸附等物理方法從芳香植物的花、草、葉、枝、皮、根、莖、果實、種子或分泌物中提取出來的具有特殊氣味的油狀液體[16]。近幾十年來，植物精油因其具有抗菌[17]、清除自由基[18]、抗炎[19]、抑制惡性腫瘤細胞增殖等藥理作用和安全性而受到廣泛關注[20-21]。其中，柚皮精油是柚子外果皮油胞中含有的一類具有濃郁芳香氣味的揮發(fā)性油類，是果汁提取工業(yè)的主要芳香副產(chǎn)物，因其具有特有的風味作為一種有價值的成分被長期使用[22]。柚皮精油的成分和功效見圖1（見下頁）。與大多數(shù)柑橘類精油相似，它的主要成分是萜烯和萜烯氧化物，而萜烯氧化物包括醇類、醚類、醛類、酮類和酯類[23]，是香氣的主要來源，而萜烯類對香氣的貢獻較小。Sun 等[24]通過感官評價和氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析法，比較了不同提取方法（冷壓法、水蒸餾法、同時蒸餾法等）得到的柚皮精油的揮發(fā)性成分，研究表明，不同提取方法的提取物成分有一定的差異，但主要揮發(fā)物相似，分別為檸檬烯、β-月桂烯、β-蒎烯和芳樟醇。另有研究表明，柚皮精油的化學成分受地理位置、氣候變化、生長條件、季節(jié)變化和采收時間的影響[19]。

圖1 柚皮精油的成分及功能Fig.1 Components and functions of pomelo peel essential oil

柚皮精油在食品和制藥行業(yè)中的重要應用是作為天然抗氧化劑，代替化學合成的抗氧化劑（如丁基羥基茴香醚），減輕對人體的毒害[25]。目前，利用天然資源中的植物化學物質作為抗氧化劑和抗菌劑已成為全球發(fā)展的趨勢。Deng 等[26]采用分子蒸餾法去除冷榨葡萄柚精油中不需要的成分，獲得輕相精油。對輕相精油的化學組成及抗氧化抗菌活性的研究結果表明，輕相精油對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均表現(xiàn)出較寬的抗菌譜，未來有潛力成為一種新型的抗菌劑應用于食品工業(yè)。呂田華等[27]研究表明，柚皮精油具有抗氧化性，對DPPH 自由基和ABTS 自由基陽離子均具有清除活性。此外，柚皮精油對微生物有較強的抑制效果。Denkova 等[28]比較了柑橘、柚子、檸檬、肉桂精油的抗氧化能力及對腐生菌和致病菌的抑菌活性。結果表明，柑橘類精油和肉桂精油對腐生微生物、孢子形成細菌、酵母和真菌有較高的抑菌活性。柚皮精油可以作為一種較為安全的天然抗氧化物和抗菌劑來源，并呈現(xiàn)一定的量效關系，盡管其抗氧化能力比人工合成的抗氧化劑弱，但足以在食品中使用。與傳統(tǒng)的抗氧化劑相比被測試的精油具有較低的抗氧化活性，但足以作為天然抗氧化劑在食品中使用。因此，柚皮精油可能是一種天然的抗氧化劑和抗菌劑，在食品和制藥工業(yè)中具有潛在的應用前景。

1.2 柚皮黃酮

黃酮類化合物是一類分布廣泛、種類較多的多酚類化合物，是一種存在于自然界中呈現(xiàn)黃色或淡黃色的生物活性物質，具有多種有益的生化和藥理特性，主要存在于植物源性食品中[29]。它的化學結構由兩個酚環(huán)和至少一個羥基組成，可以分為六類：黃酮類、黃酮醇類、黃烷酮類、黃烷醇類、異黃酮類和花青素類[30]。柑橘類水果及其果汁是類黃酮的良好來源，特別是黃酮類化合物。柚子中含有豐富的黃酮類物質，如柚皮苷、柚皮蕓香苷、柚皮素、橙皮苷、柑橘黃酮等，其中50%以上的黃酮類化合物存在于果皮內，含量為1%～6%[31-32,29]。這些黃酮類化合物被發(fā)現(xiàn)在體外和體內都具有很強的抗氧化和抗炎活性。研究表明，柚子品種、產(chǎn)地和生長周期也會影響柚子果皮中黃酮的含量（見表1），柚子果實的各個有效部位中黃酮類物質的含量是不一樣的，柚皮中含量最高的是柚皮苷、柚皮素和柚皮蕓香苷[33]。柚皮素一般在葡萄柚皮中含量最豐富，用于香水、化妝品和不同的藥物配方，具有降膽固醇、抗雌激素、降血脂、抗高血壓和抗炎的作用[34]。柚皮苷是一種天然的生物活性物質，是柚皮中主要的黃酮類物質，在治療遺傳損傷方面具有積極作用。柚皮苷在腸道內被腸道菌群代謝后，釋放柚皮素，再被上皮細胞吸收，通過肝臟代謝進入體循環(huán)[35]。此外，柚皮苷安全性很高，至今尚未報道有明顯的副作用[36]。

表1 不同品種的柚子皮中黃酮的含量Table 1 Flavonoid content in pomelo peel of different cultivars

此外，柚皮黃酮物質是一種很有前途的天然成分，可以作為胰脂肪酶（pancreatic lipase enzyme，PLE）的抑制劑來控制肥胖[37]。Viner 等[38]報道長期服用奧利司他等抑制胰脂肪酶的常規(guī)藥物，雖然能夠預防和降低肥胖癥狀，但容易產(chǎn)生腸道緊迫癥、脹氣和腹痛等不良反應。晏幸等[39]采用Sephadex LH-20 葡聚糖柱層析得到柚皮黃酮粗提物，經(jīng)純化，結構鑒定其主要成分為柚皮苷，并通過酶反應動力學、分子對接研究柚皮苷對PLE 的抑制類型和分子間相互作用。結果表明琯溪蜜柚的主要黃酮成分柚皮苷對PLE 具有強烈的抑制作用。類似地，Assini 等[40]報道了柑橘類水果中的類黃酮，如柚皮苷、橙皮苷和柑橘素能有效抑制PLE。還有一些研究報道，柚皮中的黃酮類化合物（柚皮苷）也可以抑制PLE[41]。新鮮和加工過的柚子皮廢料是黃酮類化合物（主要是柚皮苷）的天然來源，可以開發(fā)成抗肥胖產(chǎn)品來替代化學合成胰脂肪酶抑制劑[42]。

1.3 檸檬苦素

非酒精性脂肪肝治療中，通過減少脂質積累，抑制氧化應激，減輕促炎趨化因子和巨噬細胞浸潤引起的炎癥[56]。因此，檸檬苦素因其具有顯著的抗炎作用而需求量顯著增長，可以用于抗炎藥物的開發(fā)。

檸檬苦素又稱黃柏內酯，是一種天然的四環(huán)三萜類化合物，通常來源于蕓香科植物[46]，如佛手柑、柑桔皮、枳殼及其他柑橘類果實等。其中，檸檬苦素在柑橘類水果中含量豐富，在柑橘種子中含量較高，是柑橘類水果呈現(xiàn)苦味的原因[45]。在幼果中，檸檬苦素類似物多以苷元的形式存在，隨著果實的發(fā)育和成熟，檸檬苦素苷元逐漸轉變?yōu)榕涮求w，并以該形式貯存在成熟的果實中[47]。柚子中含有豐富的檸檬苦素，比如柚子籽和柚子皮。近年來，人們對檸檬苦素的藥理作用進行了大量的研究，取得了許多新的進展，主要包括抗腫瘤、抗炎鎮(zhèn)痛、抗菌、抗病毒、抗氧化、保護神經(jīng)、保護肝臟、調節(jié)血脂等（見表2）?，F(xiàn)代藥理作用表明，檸檬苦素在癌癥、腸炎、肝炎、痔瘡、骨質疏松、肥胖、過敏性反應、腦衰老等疾病的防治中具有一定的應用價值[8-49]。

表2 檸檬苦素的活性研究Table 2 Studies on the activity of limonin

目前，檸檬苦素的抗炎作用正受到越來越多的關注。炎癥是一種保護性反應，被定義為宿主對損傷、組織缺血、自身免疫反應或感染源的防御反應。慢性炎癥對人體是有害的，因為它代表炎癥反應發(fā)生的時間較長，不減弱的炎癥會導致慢性疾病，如癌癥、糖尿病、哮喘、心臟病和關節(jié)炎[50]。此外，已有大量研究報道了自由基誘導的氧化應激與炎癥反應之間的關系[51-53]。Yang 等[54]研究證明了檸檬苦素可以通過激活Nrf2 抗氧化通路和通過上調Sirt1 抑制NF-κB 炎癥反應來減輕對乙酰氨基酚誘導的肝損傷。檸檬苦素可通過抑制內質素應激的PERK-ATF4-CHOP 通路和NF-κB 信號通路改善硫酸右旋糖酐鈉誘導的小鼠慢性結腸炎[55]。類似的，檸檬苦素在

2 結論

我國柚類資源豐富，柚子皮作為柚子消費的副產(chǎn)品，富含多種營養(yǎng)物質和功能化合物，而大多數(shù)副產(chǎn)品被作為廢物處理，造成了資源的浪費，同時還污染環(huán)境。因此，開發(fā)利用柚子皮，增加農(nóng)產(chǎn)品的附加值具有重要意義。柚子皮中活性成分如精油、黃酮類物質和檸檬苦素在抗氧化、抑菌、抗炎及抑制胰脂肪酶方面起重要作用，在食品和藥品開發(fā)領域極具潛力。但其生物活性的具體機制尚未完全確定，因此，在分子水平上進一步探討其生物活性機制具有重要意義。