檸檬渣綜合利用研究進(jìn)展*

陳曉梅 曾曉房 韓 珍 馮衛(wèi)華 陳海光 白衛(wèi)東（

1廣東中興綠豐發(fā)展有限公司，廣東河源517000） （2仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東廣州510225）

檸檬（Citruslimon） 為蕓香科柑橘屬常綠小喬木，別名檸果、益母、洋檸檬。在世界柑橘屬果樹的栽培數(shù)量中，檸檬占第3位，僅次于桔子和柑。檸檬起源于東南亞，現(xiàn)產(chǎn)于意大利、西班牙、希臘和美國(guó)這4個(gè)國(guó)家。檸檬喜溫暖、怕熱、不耐寒等特性決定了檸檬主要是在冬暖夏涼的亞熱帶地區(qū)栽培。在我國(guó)的四川、重慶、廣西、云南等地均有栽培，而以四川省安岳縣種植量最大。檸檬富含VA、VB、VC、VP、檸檬酸、核黃素、尼克酸、氨基酸以及Ca、K、Fe、Zn、P等多種微量元素，是一種營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值都極高的水果，具有滋潤(rùn)養(yǎng)顏、穩(wěn)定情緒、止咳化痰、清熱解暑、預(yù)防高血壓、降低膽固醇、防止結(jié)石和心血管硬化等功效。

中國(guó)檸檬產(chǎn)量近年來逐年遞增，2011年全國(guó)檸檬產(chǎn)量達(dá)到30萬噸以上，到2012年中國(guó)檸檬產(chǎn)量達(dá)232.20萬噸，產(chǎn)生檸檬渣約為70萬噸，數(shù)以萬噸計(jì)的檸檬渣等廢棄物得不到充分的利用。目前少量檸檬渣用于提取蛋果膠、檸檬苦素及制備生物吸附劑等，而絕大部分檸檬渣直接被堆積在室外或填埋，造成環(huán)境污染和土地浪費(fèi)。國(guó)內(nèi)外關(guān)于檸檬渣綜合加工方面的報(bào)道較少，本文就檸檬渣的綜合加工利用進(jìn)行綜述，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1 果膠的提取

果膠主要存在于成熟果實(shí)和蔬菜中，分布在植物的細(xì)胞間隙和細(xì)胞初生壁中，能起到粘合、軟化和支撐的作用，可以直接影響植物組織的完整性和堅(jiān)實(shí)度。果膠是多糖類高分子化合物，由D-吡喃半乳糖醛酸通過a-1，4-糖苷鍵連接形成，通常以部分甲酯化狀態(tài)存在。果膠是一種無毒無害的食品添加劑，常作為膠凝劑、乳化劑、穩(wěn)定劑、增稠劑、增香增效劑等廣泛應(yīng)用于糖果、果醬、果凍、果汁飲料、冰淇淋及乳制品等食品中。因果膠對(duì)人體具有預(yù)防高血壓、降低血糖和血脂、清理膽固醇等功效，被制成制劑和膠囊等應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域中。此外，在化妝、紡織業(yè)及微生物等領(lǐng)域也有所應(yīng)用。

果膠的需求量很大，提取果膠的原料種類非常多，國(guó)內(nèi)利用的原材料主要有蘋果渣和柑橘類果皮，所生產(chǎn)的主要是蘋果果膠和柑橘果膠，而國(guó)內(nèi)利用檸檬渣提取檸檬果膠的工藝并不成熟，相比其他類果膠，檸檬果膠具有性能好、色澤佳等優(yōu)點(diǎn)。檸檬渣是一種優(yōu)質(zhì)的果膠原料，所提取的果膠含量高達(dá)30%。酸法提取是傳統(tǒng)制備工藝的常用方法，這個(gè)方法操作雖然簡(jiǎn)單，可需要使用大量的化學(xué)試劑，其廢棄液污染環(huán)境，在較高溫條件下提取造成了一定的安全隱患，且制備成本高導(dǎo)致了較低的經(jīng)濟(jì)效益。李菁楠以鹽酸為萃取劑，采用酸法提取檸檬渣中的果膠，果膠提取條件為：料液比1∶25，提取溫度80℃，提取時(shí)間60min，pH值2.0，在此條件下，果膠的提取率為7.89%；利用超聲波輔助酶法提取檸檬渣中的果膠，果膠最優(yōu)提取條件為：酶濃度0.125 g/mL，酶解pH5.0，酶解時(shí)間1.6 h，酶解溫度51℃，此條件下果膠的提取率為15.40%，果膠純度為75.23%。章凱等以檸檬皮為提取原料，采用以離子液體氯化1-丁基-3-甲基咪唑（[BMIM]Cl）水溶液為萃取劑結(jié)合微波輔助萃取技術(shù)提取檸檬皮中的果膠，得到檸檬皮果膠提取的最佳工藝為[BMIM]Cl水溶液濃度1.0mol/L，萃取溫度88℃，萃取時(shí)間9.6min，此工藝條件下果膠的提取率為24.68%。曹東等以檸檬果渣為原料提取果膠，采用以微波輔助酸法提取檸檬果膠，確定檸檬果渣果膠提取的最佳工藝以鹽酸溶液為萃取劑，微波加熱2 min，pH值2.0，料液比1∶30（g∶mL），微波加熱功率480 W，其提取率為27.96%。相比于傳統(tǒng)酸法提取果膠，微波輔助酸法具有耗能少、經(jīng)濟(jì)效益高、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，所提取的果膠品質(zhì)較高，可為檸檬渣的綜合利用提供一定的參考價(jià)值。

2 檸檬苦素的提取

檸檬苦素及其類似物是一種主要存在于蕓香科和楝科植物中的三萜類物質(zhì)，是植物次生代謝的產(chǎn)物，也是柑橘類果汁產(chǎn)生苦味的主要原因之一。檸檬苦素是檸檬渣中一種重要的有效成分，檸檬苦素不僅具有很強(qiáng)的抗癌活性和抗氧化能力，還具有鎮(zhèn)痛抗炎、降低體內(nèi)膽固醇水平、防蟲殺蟲、抑制HI V和抑制真菌等作用。人們有效利用果皮和果籽等廢棄物，將提取的檸檬苦素等活性物質(zhì)應(yīng)用于食品、藥品等領(lǐng)域，既提高了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益，又實(shí)現(xiàn)了新時(shí)代環(huán)保的綠色化理念。

汪建紅等利用乙醇－硫酸銨雙水相體系提取低溫烘干的檸檬渣中的檸檬苦素，提取條件為：乙醇體積濃度30%，硫酸銨用量9 g，料液比為1∶25（g∶mL），提取溫度60℃，提取時(shí)間1 h，在此提取條件下，檸檬渣中的檸檬苦素提取率最高。汪建紅等以低溫烘干的檸檬皮為原料，利用超聲波輔助乙醇－硫酸銨雙水相體系提取檸檬皮中的檸檬苦素，得出最佳提取工藝：乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，硫酸銨用量12 g，料液比1∶20（g∶mL），超聲波處理溫度60℃，處理時(shí)間30min，提取溫度50℃，提取時(shí)間3 h，在此提取條件下，檸檬苦素得率最高，為雙水相體系提取檸檬渣中檸檬苦素的工藝提供了相關(guān)的理論依據(jù)。

3 黃酮類化合物的提取

檸檬的皮、果肉、種子中含有大量的黃酮類化合物，通常皮中含量較多，故黃酮類化合物廣泛存在于檸檬渣中。黃酮類化合物具有抗炎癥、抗病毒、抗自由基、抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)、抗促癌與致癌因子、預(yù)防高血壓及動(dòng)脈硬化等功效。從檸檬渣中提取的黃酮類化合物應(yīng)用到食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí)也可減少對(duì)環(huán)境的污染。

汪建紅等以低溫烘干的檸檬渣為原料，利用乙醇－硫酸銨雙水相體系提取檸檬渣中的總黃酮，得出最佳的提取工藝為乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，料液比1∶20（g∶mL），硫酸銨用量24 g，提取溫度55℃，提取時(shí)間30min，此條件下檸檬渣中總黃酮的提取率最高。這種雙水相萃取法是一種新型的液－液萃取技術(shù)，操作方法簡(jiǎn)便，萃取條件溫和，萃取用時(shí)較短，提取效率較高，有機(jī)溶劑殘留的問題幾乎不存在，而且避免了超聲波、微波等對(duì)人體的傷害，這種萃取方法很有發(fā)展前景。李建鳳等以自然風(fēng)干的檸檬皮渣為原料，以乙醇為萃取劑，利用超聲波提取檸檬皮渣中的總黃酮，得出最佳工藝條件：乙醇濃度80%，提取溫度45℃，液料比20，提取時(shí)間30min，在此條件下，檸檬皮渣總黃酮的提取率高。超聲波提取法因具有條件溫和、設(shè)備容易得到、操作簡(jiǎn)單、提取時(shí)間短、提取效率高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，為超聲波輔助提取檸檬渣中黃酮類化合物的工藝提供了一定的理論依據(jù)。

4 提取膳食纖維

膳食纖維被公認(rèn)為是蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、維生素、礦物質(zhì)和水等六大營(yíng)養(yǎng)素之外的“第七營(yíng)養(yǎng)素”。膳食纖維是植物的可食部分或類似的碳水化合物，雖然難以被小腸消化吸收，在大腸中才會(huì)全部發(fā)酵分解，但其在體內(nèi)具有潤(rùn)便、解決便秘、調(diào)節(jié)血糖、降低血膽固醇水平等的生理作用，是維持人體健康必不可少的一類營(yíng)養(yǎng)素。

王璐等以檸檬皮渣為原料，在90℃水浴條件下滅酶20 min，流動(dòng)水冷卻后，用等量的水在90℃下浸提90min，進(jìn)行冷凍干燥，粉碎（80目）得到檸檬皮渣膳食纖維。李華鑫等以檸檬皮渣為原料，分別采用水和95%乙醇為溶劑在不同溫度下制備檸檬膳食纖維，并測(cè)定其膳食纖維組成和理化特性。制備檸檬膳食纖維的最優(yōu)工藝條件為：在室溫條件下，利用水處理1min，并進(jìn)行冷凍干燥，得出總黃酮含量、VC含量和持油力較好的產(chǎn)品；在60℃的條件下，利用乙醇處理90min，并進(jìn)行冷凍干燥，能得到SDF/IDF(可溶性膳食纖維/不溶性膳食纖維)比值合理、持水力、黏度、白度都較好的產(chǎn)品。董丹等以檸檬皮渣為原料，利用酶解法制備檸檬膳食纖維，在酶用量1%，酶解時(shí)間12 min，酶解溫度60℃，pH值6的最佳工藝條件下，測(cè)定SDF/IDF比值和理化指標(biāo)，得到的檸檬膳食纖維產(chǎn)品SDF/IDF為0.67，總黃酮含量為48.2 mg/kg，VC含量為 2.47 g/kg，白度 L*為 90.23，黏度為7.57 m P a·s，此條件下得到質(zhì)量較優(yōu)的產(chǎn)品。這些相關(guān)的研究為檸檬皮渣開發(fā)新的膳食纖維資源提供理論依據(jù)。

5 制備生物吸附劑

檸檬渣中含有纖維素、半纖維素、膠質(zhì)、木質(zhì)素等物質(zhì)，提供的氨基、羧基、羥基等官能團(tuán)與其他分子結(jié)合，具有比表面積大且纖維素內(nèi)的無定性區(qū)域?qū)挼忍攸c(diǎn)，檸檬渣的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)決定了檸檬渣可以制成固體吸附劑，能夠達(dá)到“以廢治廢”的目的。

沈王慶等利用改性檸檬渣對(duì)甘蔗汁進(jìn)行澄清，考察改性檸檬渣的用量、振蕩溫度、振蕩時(shí)間和振蕩速度對(duì)甘蔗汁透光率的影響，在最佳工藝條件下，甘蔗汁的透光率可達(dá)94.7%。V ania等研究了改性檸檬皮吸附砷的吸附模型和吸附量，試驗(yàn)結(jié)果表明改性檸檬皮對(duì)砷的吸附量能達(dá)到474.8μg/g。冉敬等利用檸檬渣對(duì)污水中鉻（Ⅵ）進(jìn)行吸收，用10%的H2SO4對(duì)檸檬渣進(jìn)行了改性，比較改性檸檬渣與原檸檬渣對(duì)污水中鉻（Ⅵ）的吸附性能，試驗(yàn)結(jié)果表明，改性檸檬渣的吸附性能要優(yōu)于原檸檬渣。孫緒兵等研究了檸檬酸和氫氧化鈉改性檸檬皮渣對(duì)染料的吸附性能，研究表明檸檬酸改性皮渣有利于染料亞甲基藍(lán)的吸附，在30℃條件下，最大理論吸附值為125.00mg/L；氫氧化鈉改性的皮渣有利于染料剛果紅的吸附，在30℃條件下，最大理論吸附值為375.37mg/L。直接利用檸檬作為吸附劑存在吸附容量小、性能不穩(wěn)定、不易長(zhǎng)期存放等缺點(diǎn)，通過化學(xué)改性的方法可以提高檸檬渣的吸附容量和化學(xué)穩(wěn)定性，有利于檸檬渣制成更有效的生物吸附劑。

6 展望

我國(guó)作為檸檬產(chǎn)量第一大國(guó)，對(duì)于檸檬的加工副產(chǎn)物如檸檬渣的利用還有待提高，利用檸檬渣提取的有效成分在食品藥品等方面都有較廣闊的發(fā)展前景。檸檬渣的綜合利用技術(shù)有待進(jìn)一步開發(fā)，除了目前已有部分研究的檸檬渣提取果膠、檸檬苦素、黃酮類物質(zhì)、膳食纖維及制備生物吸附劑等，還有必要對(duì)檸檬渣的綜合加工利用進(jìn)行更加深入系統(tǒng)的研究。