柚子皮有效活性成分的研究进展

姚凌云，张 静，王秀敏，夏贤水，朱 霖，冯 涛*

（1.上海应用技术大学香料香精技术与工程学院，上海 201418；2.上海市农业技术推广服务中心，上海 201103；3.上海大莲湖果业专业合作社，上海 201799）

柑橘如甜橙、橘和柚等在许多国家和地区均有栽培，也是我国主要的经济果树，在许多地方形成了具有特色的农业产品，例如江西赣州的脐橙、广西容县的沙田柚和福建平和的琯溪蜜柚。在分类学上以橘、枸橼和柚参与形成了许多柑橘品种，例如葡萄柚、甜橙、橘柚和其它杂交种类[1]。中国是柑橘的重要起源地和主要栽培国家，柚子年产量接近490 万t，居世界第一[2]。柚又名抛、气柑、文旦等，是芸香科柑橘属植物柚树的成熟果实[3]，通常生长在中国南方，是柑橘类中果大、汁多的水果。我国柚类种植历史悠久，在公元前的周秦时代就有种植，现主要产于我国福建、江西、广西、广东、湖南、浙江、重庆等地区。我国是柚类生产面积最大的国家，种类有沙田柚、葡萄柚、文旦柚、蜜柚等。柚子按果肉的颜色可以分为白柚、黄柚和红柚；按成熟期可以分为早熟、中熟和晚熟。柚是我国的特色水果之一，果肉汁甜味美，具有较高的营养价值，主要以鲜食为主，也可以用来制作果汁和果酱。《本草纲目》中明确指出，柚子具有消食的功能，能够解酒毒，祛除肠胃中蓄积的恶气，滋燥长发，能治疗妊妇的不思食和口淡的症状[4]。

近年来，随着柚类水果种植面积和产量的不断增加，柚子加工业得到了快速发展，随之也形成了大量的副产物，其中占柚子鲜质量40%左右的柚皮是最主要的副产物。大量的柚皮被丢弃，不仅浪费资源，也对环境产生了一定的威胁。化学分析表明，新鲜柚皮富含多种营养物质和功能化合物，如膳食纤维、果胶、精油[5]、黄酮类化合物[6]和各种多酚类物质[7]。很多研究尝试从柚子皮中有效回收各种功能成分，包括精油[8-9]、果胶[10]、多酚、香豆素等[11]。柚子皮精油是一种有价值的植物提取物，可作为天然抗氧化剂[12]和抗菌剂[13]用于食品和制药工业。Huang等[14]还探索了柚子皮作为替代材料生产燃料（乙醇）或吸附剂的适用性。用柚子皮为原料可以提取活性成分总黄酮，因其对羟基自由基和超氧阴离子自由基的清除能力强，抗氧化效果好，可用作食用油脂的天然抗氧化剂，代替合成抗氧化剂，减轻对环境和人体的毒害[15]。总之，柚子皮的精细利用不仅可以减少对环境的污染，还可以为食品、化妆品和制药行业产生有价值的产品或成分，因此对柚子皮的综合利用成为了国内外研究的热点。

精油、类黄酮和柠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、抗炎等方面起着重要作用。本文通过对柚子皮中这些活性物质及相关产品的叙述，以期为柚子皮的进一步开发应用提供参考，拓宽柚子皮加工利用的前景，促进食品保存和抗炎、减肥新药物的开发。

1 柚子皮有效活性成分

1.1 柚皮精油

精油在商业上称为“芳香油”，医药上称为“挥发油”，是一类重要的天然香料，是采用蒸馏、压榨、萃取（浸提）或吸附等物理方法从芳香植物的花、草、叶、枝、皮、根、茎、果实、种子或分泌物中提取出来的具有特殊气味的油状液体[16]。近几十年来，植物精油因其具有抗菌[17]、清除自由基[18]、抗炎[19]、抑制恶性肿瘤细胞增殖等药理作用和安全性而受到广泛关注[20-21]。其中，柚皮精油是柚子外果皮油胞中含有的一类具有浓郁芳香气味的挥发性油类，是果汁提取工业的主要芳香副产物，因其具有特有的风味作为一种有价值的成分被长期使用[22]。柚皮精油的成分和功效见图1（见下页）。与大多数柑橘类精油相似，它的主要成分是萜烯和萜烯氧化物，而萜烯氧化物包括醇类、醚类、醛类、酮类和酯类[23]，是香气的主要来源，而萜烯类对香气的贡献较小。Sun 等[24]通过感官评价和气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析法，比较了不同提取方法（冷压法、水蒸馏法、同时蒸馏法等）得到的柚皮精油的挥发性成分，研究表明，不同提取方法的提取物成分有一定的差异，但主要挥发物相似，分别为柠檬烯、β-月桂烯、β-蒎烯和芳樟醇。另有研究表明，柚皮精油的化学成分受地理位置、气候变化、生长条件、季节变化和采收时间的影响[19]。

图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药行业中的重要应用是作为天然抗氧化剂，代替化学合成的抗氧化剂（如丁基羟基茴香醚），减轻对人体的毒害[25]。目前，利用天然资源中的植物化学物质作为抗氧化剂和抗菌剂已成为全球发展的趋势。Deng 等[26]采用分子蒸馏法去除冷榨葡萄柚精油中不需要的成分，获得轻相精油。对轻相精油的化学组成及抗氧化抗菌活性的研究结果表明，轻相精油对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均表现出较宽的抗菌谱，未来有潜力成为一种新型的抗菌剂应用于食品工业。吕田华等[27]研究表明，柚皮精油具有抗氧化性，对DPPH 自由基和ABTS 自由基阳离子均具有清除活性。此外，柚皮精油对微生物有较强的抑制效果。Denkova 等[28]比较了柑橘、柚子、柠檬、肉桂精油的抗氧化能力及对腐生菌和致病菌的抑菌活性。结果表明，柑橘类精油和肉桂精油对腐生微生物、孢子形成细菌、酵母和真菌有较高的抑菌活性。柚皮精油可以作为一种较为安全的天然抗氧化物和抗菌剂来源，并呈现一定的量效关系，尽管其抗氧化能力比人工合成的抗氧化剂弱，但足以在食品中使用。与传统的抗氧化剂相比被测试的精油具有较低的抗氧化活性，但足以作为天然抗氧化剂在食品中使用。因此，柚皮精油可能是一种天然的抗氧化剂和抗菌剂，在食品和制药工业中具有潜在的应用前景。

1.2 柚皮黄酮

黄酮类化合物是一类分布广泛、种类较多的多酚类化合物，是一种存在于自然界中呈现黄色或淡黄色的生物活性物质，具有多种有益的生化和药理特性，主要存在于植物源性食品中[29]。它的化学结构由两个酚环和至少一个羟基组成，可以分为六类：黄酮类、黄酮醇类、黄烷酮类、黄烷醇类、异黄酮类和花青素类[30]。柑橘类水果及其果汁是类黄酮的良好来源，特别是黄酮类化合物。柚子中含有丰富的黄酮类物质，如柚皮苷、柚皮芸香苷、柚皮素、橙皮苷、柑橘黄酮等，其中50%以上的黄酮类化合物存在于果皮内，含量为1%～6%[31-32,29]。这些黄酮类化合物被发现在体外和体内都具有很强的抗氧化和抗炎活性。研究表明，柚子品种、产地和生长周期也会影响柚子果皮中黄酮的含量（见表1），柚子果实的各个有效部位中黄酮类物质的含量是不一样的，柚皮中含量最高的是柚皮苷、柚皮素和柚皮芸香苷[33]。柚皮素一般在葡萄柚皮中含量最丰富，用于香水、化妆品和不同的药物配方，具有降胆固醇、抗雌激素、降血脂、抗高血压和抗炎的作用[34]。柚皮苷是一种天然的生物活性物质，是柚皮中主要的黄酮类物质，在治疗遗传损伤方面具有积极作用。柚皮苷在肠道内被肠道菌群代谢后，释放柚皮素，再被上皮细胞吸收，通过肝脏代谢进入体循环[35]。此外，柚皮苷安全性很高，至今尚未报道有明显的副作用[36]。

表1 不同品种的柚子皮中黄酮的含量Table 1 Flavonoid content in pomelo peel of different cultivars

此外，柚皮黄酮物质是一种很有前途的天然成分，可以作为胰脂肪酶（pancreatic lipase enzyme，PLE）的抑制剂来控制肥胖[37]。Viner 等[38]报道长期服用奥利司他等抑制胰脂肪酶的常规药物，虽然能够预防和降低肥胖症状，但容易产生肠道紧迫症、胀气和腹痛等不良反应。晏幸等[39]采用Sephadex LH-20 葡聚糖柱层析得到柚皮黄酮粗提物，经纯化，结构鉴定其主要成分为柚皮苷，并通过酶反应动力学、分子对接研究柚皮苷对PLE 的抑制类型和分子间相互作用。结果表明琯溪蜜柚的主要黄酮成分柚皮苷对PLE 具有强烈的抑制作用。类似地，Assini 等[40]报道了柑橘类水果中的类黄酮，如柚皮苷、橙皮苷和柑橘素能有效抑制PLE。还有一些研究报道，柚皮中的黄酮类化合物（柚皮苷）也可以抑制PLE[41]。新鲜和加工过的柚子皮废料是黄酮类化合物（主要是柚皮苷）的天然来源，可以开发成抗肥胖产品来替代化学合成胰脂肪酶抑制剂[42]。

1.3 柠檬苦素

非酒精性脂肪肝治疗中，通过减少脂质积累，抑制氧化应激，减轻促炎趋化因子和巨噬细胞浸润引起的炎症[56]。因此，柠檬苦素因其具有显著的抗炎作用而需求量显著增长，可以用于抗炎药物的开发。

柠檬苦素又称黄柏内酯，是一种天然的四环三萜类化合物，通常来源于芸香科植物[46]，如佛手柑、柑桔皮、枳壳及其他柑橘类果实等。其中，柠檬苦素在柑橘类水果中含量丰富，在柑橘种子中含量较高，是柑橘类水果呈现苦味的原因[45]。在幼果中，柠檬苦素类似物多以苷元的形式存在，随着果实的发育和成熟，柠檬苦素苷元逐渐转变为配糖体，并以该形式贮存在成熟的果实中[47]。柚子中含有丰富的柠檬苦素，比如柚子籽和柚子皮。近年来，人们对柠檬苦素的药理作用进行了大量的研究，取得了许多新的进展，主要包括抗肿瘤、抗炎镇痛、抗菌、抗病毒、抗氧化、保护神经、保护肝脏、调节血脂等（见表2）。现代药理作用表明，柠檬苦素在癌症、肠炎、肝炎、痔疮、骨质疏松、肥胖、过敏性反应、脑衰老等疾病的防治中具有一定的应用价值[8-49]。

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

目前，柠檬苦素的抗炎作用正受到越来越多的关注。炎症是一种保护性反应，被定义为宿主对损伤、组织缺血、自身免疫反应或感染源的防御反应。慢性炎症对人体是有害的，因为它代表炎症反应发生的时间较长，不减弱的炎症会导致慢性疾病，如癌症、糖尿病、哮喘、心脏病和关节炎[50]。此外，已有大量研究报道了自由基诱导的氧化应激与炎症反应之间的关系[51-53]。Yang 等[54]研究证明了柠檬苦素可以通过激活Nrf2 抗氧化通路和通过上调Sirt1 抑制NF-κB 炎症反应来减轻对乙酰氨基酚诱导的肝损伤。柠檬苦素可通过抑制内质素应激的PERK-ATF4-CHOP 通路和NF-κB 信号通路改善硫酸右旋糖酐钠诱导的小鼠慢性结肠炎[55]。类似的，柠檬苦素在

2 结论

我国柚类资源丰富，柚子皮作为柚子消费的副产品，富含多种营养物质和功能化合物，而大多数副产品被作为废物处理，造成了资源的浪费，同时还污染环境。因此，开发利用柚子皮，增加农产品的附加值具有重要意义。柚子皮中活性成分如精油、黄酮类物质和柠檬苦素在抗氧化、抑菌、抗炎及抑制胰脂肪酶方面起重要作用，在食品和药品开发领域极具潜力。但其生物活性的具体机制尚未完全确定，因此，在分子水平上进一步探讨其生物活性机制具有重要意义。