沙田柚活性成分的提取及其生理功能的研究進展

王標(biāo)詩，吳藝華，杜建中，江敏，金蓓，胡小軍，彭元懷

（湛江師范學(xué)院化學(xué)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東湛江524048）

沙田柚為蕓香科植物常綠果樹的成熟果實，又稱金柚、羊額柚、齋婆柚、甜柚等。沙田油是柚類優(yōu)良品種，栽培歷史悠久，主要產(chǎn)于廣西、廣東、湖南、江西等地，并且成為部分地區(qū)重點發(fā)展品種，種植規(guī)模大，品質(zhì)優(yōu)良，享譽海內(nèi)外[1-2]。沙田油汁胞批針形，細(xì)長，淡黃白色，脆嫩，汁液較少，味甜，無酸或少酸；果汁含可溶性固形物11%～14%，酸0.46%，品優(yōu)質(zhì)，耐貯[3]。沙田柚更有“天然罐頭”、“水果珍品”的美譽。中醫(yī)認(rèn)為沙田柚有止咳平喘、清熱化痰、健脾消食、解酒除煩的作用。

然而目前對沙田柚的利用絕大多數(shù)僅在于其可食部分，在加工方面，主要利用其果汁加工成各種飲料（如果酒、醋飲料等）[4-6]。事實上，沙田柚全身是寶，不僅具有豐富的營養(yǎng)價值，而且其提取物具有抗菌、抗氧化、降血脂等生理作用，廣泛用于食品、醫(yī)藥和化妝品等行業(yè)。故對其進行綜合開發(fā)利用，尤其對其提取物活性成分的開發(fā)利用，使得沙田柚果皮和種籽等變廢為寶，不但可以提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，還能解決由此造成的環(huán)境污染問題，具有深遠(yuǎn)的經(jīng)濟價值和社會意義。本文就沙田柚的主要活性成分的提取及其生理功能進行論述，以期為沙田柚的高值化綜合開發(fā)利用提供參考。

1 沙田柚主要活性成分的提取

柚子含有類胰島素、柚皮甙、新橙皮甙，揮發(fā)油、蛋白質(zhì)、脂類、維生素、礦物質(zhì)及粗纖維等活性成分，沙田柚是柚子的其中一個品種，具有與柚子類似的活性成分。目前，對沙田柚活性成分研究較多的是揮發(fā)油，果膠，柚皮甙類物質(zhì)等。

1.1 精油的提取

沙田柚果皮含有豐富的揮發(fā)性油類，可作為香精香料的原料。我國學(xué)者從20世紀(jì)80年代開始對其進行研究。林正奎等[7]分別用蒸餾-萃取聯(lián)用方法和冷榨法提取沙田柚果皮精油，得率分別為0.53%和0.13%，經(jīng)GC-MS-DS實驗分析，從蒸餾-萃取沙田柚果皮精油中鑒定出31種成分；從冷榨沙田柚果皮精油中鑒定出25種成分。結(jié)果表明，沙田柚與甜橙柚、桔子柚一樣主含D-檸檬烯（95%），其特征香氣成分在微量成分，主要有月桂烯、順-，反-芳樟醇氧化物、芳樟醇、紫蘇醛、紫蘇醇和諾卡酮。其中諾卡酮是香氣主要貢獻者，為配制香精關(guān)鍵成分。龔盛昭等[8]采用微波輔助提取法對沙田柚果皮精油提取進行了研究，結(jié)果表明，石油醚是微波輔助提取柚皮精油的最佳溶劑，最佳工藝條件：物料粒度60目，物料含水率7.4%，總液料質(zhì)量比14∶1，微波功率300 W，提取兩次，每次微波輻射時間3 min。精油最終產(chǎn)率約2.09%，純度99.0%。與傳統(tǒng)的直接加熱提取法相比，微波輔助提取法所用時間僅為直接加熱提取法的1/20。陳鏐等[9]采用無溶劑微波提取法對新鮮沙田柚果皮中的精油進行提取，并與傳統(tǒng)水蒸餾提取法相比較。利用掃描電子顯微鏡對微波提取機理進行了初步探討，研究微波提取技術(shù)對于柚皮精油提取效果的促進程度。結(jié)果表明，在260 W、390 W下，提取率比水蒸餾提取法分別提高89.6%、94.8%，獲取相同精油量所用的時間分別縮短了75%、76.6%。GC-MS分析的結(jié)果顯示，微波對精油的品質(zhì)無明顯不良影響，成分的種類和相對含量與傳統(tǒng)水蒸餾法大致相同。通過掃描電鏡觀察到微波輻射對柚皮中的油胞和薄壁細(xì)胞有膨爆作用，加速了組織崩解過程，從而提高了精油提取速率。余少沖等[10]采用正交試驗研究了沙田柚果皮提取物的超臨界CO2流體萃取工藝，確定了其最佳提取工藝為：萃取壓力25 MPa，萃取溫度45℃，分離釜Ⅱ壓力6 MPa，溫度40℃，萃取時間2 h，得率為2.52%?？偟膩碚f，目前提取沙田柚果皮精油的方法有四種，即傳統(tǒng)直接加熱提取法、冷壓法、微波輔助提取法和超臨界流體萃取法。傳統(tǒng)的方法（加熱提取和冷壓法）能耗高，耗時長，提取率，難以適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)。而后面兩種方法需要解決的問題則是降低成本。如何提高提取效率，降低提取成本低，是實現(xiàn)沙田柚果皮精油工業(yè)化生產(chǎn)有待解決的問題。

此外，陳立新等[11]研究了超聲波輔助提取沙田柚種籽油的工藝條件，結(jié)果表明，最佳工藝參數(shù)為：提取溶劑為異丙醇、時間為40min、超聲波功率比為73.77%、液料比為5.9∶1（mL/g）、提取溫度為47.39℃。在此最佳工藝參數(shù)下，沙田柚種籽油的提取率達(dá)38.82%。

1.2 果膠的提取

果膠是植物細(xì)胞壁的基質(zhì)多糖，廣泛存在于植物中，尤其是在果蔬中含量較多。沙田柚果皮中含有大量果膠類物質(zhì)。

早在1989年，Dang等[12]研究了鹽酸濃度、溫度和提取時間對干沙田柚皮果膠提取的影響，通過數(shù)學(xué)模型描述實驗條件下的果膠產(chǎn)量和果膠溶液粘度，得到各因素優(yōu)化值為：鹽酸濃度0.72%，溫度50℃，時間9 h。這種實驗條件能得到較高的果膠提取量。張晨[13]等研究了乙醇沉淀法提取柚皮果膠的工藝條件，研究表明，最佳條件為濃縮6～7倍數(shù)，乙醇濃度60%～70%，果膠得率大于26%。張晨等[14]又對鹽析法提取柚皮果膠工藝條件進行了研究，得到較佳的工藝條件為，pH4，飽和Al2（SO4）325 mL，溫度60℃，鹽析60 min，脫鹽液濃鹽酸2%，乙醇60%，用量70 mL，脫鹽30 min，相對成本較低，為批量生產(chǎn)提供了依據(jù)。

果膠因其具有良好的凝膠特性和乳化穩(wěn)定性而廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、日化等行業(yè)。果膠的提取技術(shù)相對成熟，在沙田柚皮果膠提取方面，除上述方法之外，部分文獻報道了微波輔助提取法和酶提取法在沙田柚皮果膠提取中的應(yīng)用[15-16]，為沙田柚皮果膠的提取提供了新的思路和方法。

1.3 甙類物質(zhì)的提取

甙類又稱配糖體，俗稱苷，是糖或糖的衍生物與另一種非糖類物質(zhì)（稱為甙元或配基）通過糖的端基碳原子鏈接而成的化合物。甙類的甙元部分的結(jié)構(gòu)有多種類型，包括萜類、甾體、黃酮、蒽醌、香豆素、木脂素等。沙田柚中含有黃酮和香豆素，多以甙類物質(zhì)的形式存在。

許有瑞等[17]以沙田柚生長期被疏落的幼果作為研究對象，以柚皮苷的含量為考察指標(biāo)，采用正交試驗法對柚皮苷的提取工藝進行優(yōu)選，得到最佳提取工藝為10倍量濃度50%乙醇，在50℃條件下提取1.5 h，所得柚皮苷的提取率為26.04%，該工藝提取率高，成本較低，可用于中試生產(chǎn)。洪曉婷等[18]研究了超聲波輔助提取沙田柚皮中柚皮苷工藝，結(jié)果表明，最優(yōu)提取條件：固液比為1∶10、乙醇濃度為70%、提取溫度為40℃、提取時間為60 min，研究還發(fā)現(xiàn)超聲波輔助處理，不會顯著增加橙皮苷的提取率，但是可以在相同提取率的基礎(chǔ)上，降低乙醇濃度減少乙醇用量。王輝等[19]利用高效液相色譜-質(zhì)譜法測定沙田柚果肉汁中的呋喃香豆素類化合物，確證了6種結(jié)構(gòu)相近的呋喃香豆素類化合物的結(jié)構(gòu)。楊洋等[20]用甲醇、乙醇分別進行了沙田柚柚皮黃酮類成分分離的正交試驗，結(jié)果表明：乙醇濃度90%，固液比1∶10，在90℃條件下提取2 h的工藝條件較好。

1.4 其他物質(zhì)的提取

在沙田柚活性物質(zhì)的提取方面，除了研究較多的精油、果膠、甙類物質(zhì)，一些文獻亦報道了其他活性物質(zhì)的提取研究。劉國聰?shù)萚21]用正交試驗法對沙田柚皮中的生物堿提取工藝進行了優(yōu)選研究，得到了最佳提取參數(shù)：溫度為75℃，時間1.0 h，提取次數(shù)3次，提取溶劑為85%的乙醇，料液比為1∶10。該實驗為柚皮生物堿的提取和藥用提供了科學(xué)依據(jù)。劉國聰?shù)萚22]又對沙田柚皮進行了水溶性多糖的提取研究，其最佳工藝條件是：90℃下熱水對料液比為1∶20的樣品浸泡回流3 h。

2 沙田柚的生理功能

沙田柚活性成分具有重要的生理功能，有不少文章報道沙田柚具有抗菌、抗氧化、降血脂等作用。作為傳統(tǒng)天然食品，利用其生理功能，將沙田柚開發(fā)為功能食品和應(yīng)用于醫(yī)藥行業(yè)，有重要的經(jīng)濟價值和意義。

2.1 抗菌作用

研究表明，沙田柚果皮提取物有一定的抗菌作用。蔣艷玲等[23]用乙醇提取沙田柚柚皮中的有效成分，濾紙片擴散法測定柚皮提取物的抑菌活性，研究溫度對柚皮提取物抑菌活性的影響，比較柚皮中的主要成分黃酮和香精油的抑菌作用。結(jié)果表明，柚皮提取物對枯草芽孢桿菌具有較強的抑制作用，與100 μg/mL的青霉素效果相當(dāng)，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及酵母菌的抑制作用相對較弱，對米曲霉和黑曲霉沒有明顯的抑菌效果，施用7 h時抑菌圈較大，10 h后抑菌圈逐漸變小。溫度對柚皮提取物的抑菌活性有明顯影響。柚皮中的黃酮和香精油都具有抑菌作用，且香精油的抑菌活性低于黃酮。Mokbel等[24]分別用正己烷、乙酸乙酯、正丁醇、甲醇從沙田柚果皮（外果皮和中果皮）中提取抗菌物質(zhì)，通過濾紙片擴散法，真菌生長抑制（百分比）法和最小抑菌濃度法測定提取物的抗菌活性。利用硅膠層析柱分別對用乙酸乙酯從外果皮和中果皮提取的抗菌物質(zhì)進行分級純化，從中果皮有效部分中得到兩種活性成分：β-谷甾醇和油酸。通過最小抑菌濃度法測得這兩種成分抑制革蘭氏菌的抗菌活性分別為 270 mg/L～350 mg/L（β-谷甾醇）和 150 mg/L～350 mg/L（油酸），顯示了很好的抗菌活性。

2.2 抗氧化作用

吳青等[25]用硫氰酸鐵法測定了沙田柚外果皮精油、中果皮和果核提取物在亞油酸體系中的抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)沙田柚中果皮的乙醚提取物和果核的乙酸乙酯提取物對亞油酸的過氧化抑制率高達(dá)99.17%和92.55%，它們的抗氧化活性前者高于丁基羥基茴香醚（BHA）而后者與BHA相當(dāng)，果皮精油對亞油酸的過氧化抑制率為55.24%，研究證明中果皮乙醚提取物和果核乙酸乙酯提取物的抗氧化活性與所含的酚類物質(zhì)有關(guān)。Mokbel等[26]分別用正己烷、乙酸乙酯、正丁醇、甲醇從沙田柚中提取抗氧化活性物質(zhì)，分別利用自由基清除法、β-胡蘿卜素法和總酚法對粗提取物的抗氧化活性進行測定。外果皮中的乙酸乙酯提取物顯示了很高的抗氧化活性，其次是中果皮和瓣膜提取物。通過硅膠柱層析分離外果皮中的乙酸乙酯提取物，經(jīng)苯：丙酮混合溶液（19∶1，14∶1，9∶1，5∶1，1∶1和0∶1）梯度洗脫，得到 6種組分（A、B、C、D、E 和 F），通過自由基清除法測定其氧化活性，結(jié)果顯示，組分C和D顯示很強的抗氧化活性。用硅膠柱層析法和制備薄層色譜法可進一步分離純化這兩種組分。這些提取物在防止果汁，精油食品以及保健食品氧化方面很可能是有用的。Mokbel[27]還研究了沙田柚中水溶性多糖的抗氧化活性。

2.3 降血脂作用

董文彥等[28]以8周齡BALB/C雄性小白鼠為實驗動物，飼以高脂飼料造成實驗性高血脂模型，分別灌胃不同濃度的沙田柚汁各1 mL，高脂對照組和空白對照組則灌胃1 mL的生理鹽水，飼喂常規(guī)飼料，50 d后采尾血測定血清總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）含量和卵磷脂膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶（LCAT）的相對活性，并計算出低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）和極低密度脂蛋白膽固醇（VLDL-C）濃度及動脈硬化指數(shù)AI（TC-HDL-C/HDL-C）。結(jié)果表明，沙田柚汁飲料能夠明顯降低實驗性高血脂小鼠血清 TC、TG、LDL-C、VLDL-C 和 AI（P＜0.05 或 P＜0.01），并能使HDL-C含量及LCAT相對活性顯著升高（P＜0.01），由此說明沙田柚汁具有降低血脂、防止動脈粥樣硬化的作用。

3 沙田柚的研究前景展望

沙田柚的研究近幾年來進行得如火如荼，不但開發(fā)出相關(guān)的果汁、果酒和保健飲料等食品，而且將沙田柚由粗加工向精深加工轉(zhuǎn)變，延長沙田柚的產(chǎn)業(yè)鏈，提高其附加值。目前國內(nèi)外對沙田柚精深加工方面，以生理活性物質(zhì)的研究特別果皮精油和果膠為主，其他活性物質(zhì)如水溶性多糖等已經(jīng)成為新的研究熱點。沙田柚深加工技術(shù)的開發(fā)和利用，使得沙田柚果皮和種籽等變廢為寶，不但可以提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，還能解決由此造成的環(huán)境污染問題，有利于沙田柚產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟之路。而大力開發(fā)沙田柚提取物生物活性物質(zhì)研究的同時，需要加強其生物活性成分的安全性和功效性的研究，有效利用超聲波、超臨界流體萃取等現(xiàn)代分離純化技術(shù)提高活性物質(zhì)的分離純化效率，降低成本，最終實現(xiàn)沙田柚的綜合開發(fā)利用，為其在食品、醫(yī)藥和日化工業(yè)的應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。

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