沙田柚活性成分的提取及其生理功能的研究进展

王标诗，吴艺华，杜建中，江敏，金蓓，胡小军，彭元怀

（湛江师范学院化学科学与技术学院，广东湛江524048）

沙田柚为芸香科植物常绿果树的成熟果实，又称金柚、羊额柚、斋婆柚、甜柚等。沙田油是柚类优良品种，栽培历史悠久，主要产于广西、广东、湖南、江西等地，并且成为部分地区重点发展品种，种植规模大，品质优良，享誉海内外[1-2]。沙田油汁胞批针形，细长，淡黄白色，脆嫩，汁液较少，味甜，无酸或少酸；果汁含可溶性固形物11%～14%，酸0.46%，品优质，耐贮[3]。沙田柚更有“天然罐头”、“水果珍品”的美誉。中医认为沙田柚有止咳平喘、清热化痰、健脾消食、解酒除烦的作用。

然而目前对沙田柚的利用绝大多数仅在于其可食部分，在加工方面，主要利用其果汁加工成各种饮料（如果酒、醋饮料等）[4-6]。事实上，沙田柚全身是宝，不仅具有丰富的营养价值，而且其提取物具有抗菌、抗氧化、降血脂等生理作用，广泛用于食品、医药和化妆品等行业。故对其进行综合开发利用，尤其对其提取物活性成分的开发利用，使得沙田柚果皮和种籽等变废为宝，不但可以提高企业的经济效益，还能解决由此造成的环境污染问题，具有深远的经济价值和社会意义。本文就沙田柚的主要活性成分的提取及其生理功能进行论述，以期为沙田柚的高值化综合开发利用提供参考。

1 沙田柚主要活性成分的提取

柚子含有类胰岛素、柚皮甙、新橙皮甙，挥发油、蛋白质、脂类、维生素、矿物质及粗纤维等活性成分，沙田柚是柚子的其中一个品种，具有与柚子类似的活性成分。目前，对沙田柚活性成分研究较多的是挥发油，果胶，柚皮甙类物质等。

1.1 精油的提取

沙田柚果皮含有丰富的挥发性油类，可作为香精香料的原料。我国学者从20世纪80年代开始对其进行研究。林正奎等[7]分别用蒸馏-萃取联用方法和冷榨法提取沙田柚果皮精油，得率分别为0.53%和0.13%，经GC-MS-DS实验分析，从蒸馏-萃取沙田柚果皮精油中鉴定出31种成分；从冷榨沙田柚果皮精油中鉴定出25种成分。结果表明，沙田柚与甜橙柚、桔子柚一样主含D-柠檬烯（95%），其特征香气成分在微量成分，主要有月桂烯、顺-，反-芳樟醇氧化物、芳樟醇、紫苏醛、紫苏醇和诺卡酮。其中诺卡酮是香气主要贡献者，为配制香精关键成分。龚盛昭等[8]采用微波辅助提取法对沙田柚果皮精油提取进行了研究，结果表明，石油醚是微波辅助提取柚皮精油的最佳溶剂，最佳工艺条件：物料粒度60目，物料含水率7.4%，总液料质量比14∶1，微波功率300 W，提取两次，每次微波辐射时间3 min。精油最终产率约2.09%，纯度99.0%。与传统的直接加热提取法相比，微波辅助提取法所用时间仅为直接加热提取法的1/20。陈鏐等[9]采用无溶剂微波提取法对新鲜沙田柚果皮中的精油进行提取，并与传统水蒸馏提取法相比较。利用扫描电子显微镜对微波提取机理进行了初步探讨，研究微波提取技术对于柚皮精油提取效果的促进程度。结果表明，在260 W、390 W下，提取率比水蒸馏提取法分别提高89.6%、94.8%，获取相同精油量所用的时间分别缩短了75%、76.6%。GC-MS分析的结果显示，微波对精油的品质无明显不良影响，成分的种类和相对含量与传统水蒸馏法大致相同。通过扫描电镜观察到微波辐射对柚皮中的油胞和薄壁细胞有膨爆作用，加速了组织崩解过程，从而提高了精油提取速率。余少冲等[10]采用正交试验研究了沙田柚果皮提取物的超临界CO2流体萃取工艺，确定了其最佳提取工艺为：萃取压力25 MPa，萃取温度45℃，分离釜Ⅱ压力6 MPa，温度40℃，萃取时间2 h，得率为2.52%。总的来说，目前提取沙田柚果皮精油的方法有四种，即传统直接加热提取法、冷压法、微波辅助提取法和超临界流体萃取法。传统的方法（加热提取和冷压法）能耗高，耗时长，提取率，难以适应工业化生产。而后面两种方法需要解决的问题则是降低成本。如何提高提取效率，降低提取成本低，是实现沙田柚果皮精油工业化生产有待解决的问题。

此外，陈立新等[11]研究了超声波辅助提取沙田柚种籽油的工艺条件，结果表明，最佳工艺参数为：提取溶剂为异丙醇、时间为40min、超声波功率比为73.77%、液料比为5.9∶1（mL/g）、提取温度为47.39℃。在此最佳工艺参数下，沙田柚种籽油的提取率达38.82%。

1.2 果胶的提取

果胶是植物细胞壁的基质多糖，广泛存在于植物中，尤其是在果蔬中含量较多。沙田柚果皮中含有大量果胶类物质。

早在1989年，Dang等[12]研究了盐酸浓度、温度和提取时间对干沙田柚皮果胶提取的影响，通过数学模型描述实验条件下的果胶产量和果胶溶液粘度，得到各因素优化值为：盐酸浓度0.72%，温度50℃，时间9 h。这种实验条件能得到较高的果胶提取量。张晨[13]等研究了乙醇沉淀法提取柚皮果胶的工艺条件，研究表明，最佳条件为浓缩6～7倍数，乙醇浓度60%～70%，果胶得率大于26%。张晨等[14]又对盐析法提取柚皮果胶工艺条件进行了研究，得到较佳的工艺条件为，pH4，饱和Al2（SO4）325 mL，温度60℃，盐析60 min，脱盐液浓盐酸2%，乙醇60%，用量70 mL，脱盐30 min，相对成本较低，为批量生产提供了依据。

果胶因其具有良好的凝胶特性和乳化稳定性而广泛应用于食品、医药、日化等行业。果胶的提取技术相对成熟，在沙田柚皮果胶提取方面，除上述方法之外，部分文献报道了微波辅助提取法和酶提取法在沙田柚皮果胶提取中的应用[15-16]，为沙田柚皮果胶的提取提供了新的思路和方法。

1.3 甙类物质的提取

甙类又称配糖体，俗称苷，是糖或糖的衍生物与另一种非糖类物质（称为甙元或配基）通过糖的端基碳原子链接而成的化合物。甙类的甙元部分的结构有多种类型，包括萜类、甾体、黄酮、蒽醌、香豆素、木脂素等。沙田柚中含有黄酮和香豆素，多以甙类物质的形式存在。

许有瑞等[17]以沙田柚生长期被疏落的幼果作为研究对象，以柚皮苷的含量为考察指标，采用正交试验法对柚皮苷的提取工艺进行优选，得到最佳提取工艺为10倍量浓度50%乙醇，在50℃条件下提取1.5 h，所得柚皮苷的提取率为26.04%，该工艺提取率高，成本较低，可用于中试生产。洪晓婷等[18]研究了超声波辅助提取沙田柚皮中柚皮苷工艺，结果表明，最优提取条件：固液比为1∶10、乙醇浓度为70%、提取温度为40℃、提取时间为60 min，研究还发现超声波辅助处理，不会显著增加橙皮苷的提取率，但是可以在相同提取率的基础上，降低乙醇浓度减少乙醇用量。王辉等[19]利用高效液相色谱-质谱法测定沙田柚果肉汁中的呋喃香豆素类化合物，确证了6种结构相近的呋喃香豆素类化合物的结构。杨洋等[20]用甲醇、乙醇分别进行了沙田柚柚皮黄酮类成分分离的正交试验，结果表明：乙醇浓度90%，固液比1∶10，在90℃条件下提取2 h的工艺条件较好。

1.4 其他物质的提取

在沙田柚活性物质的提取方面，除了研究较多的精油、果胶、甙类物质，一些文献亦报道了其他活性物质的提取研究。刘国聪等[21]用正交试验法对沙田柚皮中的生物碱提取工艺进行了优选研究，得到了最佳提取参数：温度为75℃，时间1.0 h，提取次数3次，提取溶剂为85%的乙醇，料液比为1∶10。该实验为柚皮生物碱的提取和药用提供了科学依据。刘国聪等[22]又对沙田柚皮进行了水溶性多糖的提取研究，其最佳工艺条件是：90℃下热水对料液比为1∶20的样品浸泡回流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，有不少文章报道沙田柚具有抗菌、抗氧化、降血脂等作用。作为传统天然食品，利用其生理功能，将沙田柚开发为功能食品和应用于医药行业，有重要的经济价值和意义。

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。蒋艳玲等[23]用乙醇提取沙田柚柚皮中的有效成分，滤纸片扩散法测定柚皮提取物的抑菌活性，研究温度对柚皮提取物抑菌活性的影响，比较柚皮中的主要成分黄酮和香精油的抑菌作用。结果表明，柚皮提取物对枯草芽孢杆菌具有较强的抑制作用，与100 μg/mL的青霉素效果相当，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及酵母菌的抑制作用相对较弱，对米曲霉和黑曲霉没有明显的抑菌效果，施用7 h时抑菌圈较大，10 h后抑菌圈逐渐变小。温度对柚皮提取物的抑菌活性有明显影响。柚皮中的黄酮和香精油都具有抑菌作用，且香精油的抑菌活性低于黄酮。Mokbel等[24]分别用正己烷、乙酸乙酯、正丁醇、甲醇从沙田柚果皮（外果皮和中果皮）中提取抗菌物质，通过滤纸片扩散法，真菌生长抑制（百分比）法和最小抑菌浓度法测定提取物的抗菌活性。利用硅胶层析柱分别对用乙酸乙酯从外果皮和中果皮提取的抗菌物质进行分级纯化，从中果皮有效部分中得到两种活性成分：β-谷甾醇和油酸。通过最小抑菌浓度法测得这两种成分抑制革兰氏菌的抗菌活性分别为 270 mg/L～350 mg/L（β-谷甾醇）和 150 mg/L～350 mg/L（油酸），显示了很好的抗菌活性。

2.2 抗氧化作用

吴青等[25]用硫氰酸铁法测定了沙田柚外果皮精油、中果皮和果核提取物在亚油酸体系中的抗氧化活性，发现沙田柚中果皮的乙醚提取物和果核的乙酸乙酯提取物对亚油酸的过氧化抑制率高达99.17%和92.55%，它们的抗氧化活性前者高于丁基羟基茴香醚（BHA）而后者与BHA相当，果皮精油对亚油酸的过氧化抑制率为55.24%，研究证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与所含的酚类物质有关。Mokbel等[26]分别用正己烷、乙酸乙酯、正丁醇、甲醇从沙田柚中提取抗氧化活性物质，分别利用自由基清除法、β-胡萝卜素法和总酚法对粗提取物的抗氧化活性进行测定。外果皮中的乙酸乙酯提取物显示了很高的抗氧化活性，其次是中果皮和瓣膜提取物。通过硅胶柱层析分离外果皮中的乙酸乙酯提取物，经苯：丙酮混合溶液（19∶1，14∶1，9∶1，5∶1，1∶1和0∶1）梯度洗脱，得到 6种组分（A、B、C、D、E 和 F），通过自由基清除法测定其氧化活性，结果显示，组分C和D显示很强的抗氧化活性。用硅胶柱层析法和制备薄层色谱法可进一步分离纯化这两种组分。这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]还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

董文彦等[28]以8周龄BALB/C雄性小白鼠为实验动物，饲以高脂饲料造成实验性高血脂模型，分别灌胃不同浓度的沙田柚汁各1 mL，高脂对照组和空白对照组则灌胃1 mL的生理盐水，饲喂常规饲料，50 d后采尾血测定血清总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）含量和卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）的相对活性，并计算出低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和极低密度脂蛋白胆固醇（VLDL-C）浓度及动脉硬化指数AI（TC-HDL-C/HDL-C）。结果表明，沙田柚汁饮料能够明显降低实验性高血脂小鼠血清 TC、TG、LDL-C、VLDL-C 和 AI（P＜0.05 或 P＜0.01），并能使HDL-C含量及LCAT相对活性显著升高（P＜0.01），由此说明沙田柚汁具有降低血脂、防止动脉粥样硬化的作用。

3 沙田柚的研究前景展望

沙田柚的研究近几年来进行得如火如荼，不但开发出相关的果汁、果酒和保健饮料等食品，而且将沙田柚由粗加工向精深加工转变，延长沙田柚的产业链，提高其附加值。目前国内外对沙田柚精深加工方面，以生理活性物质的研究特别果皮精油和果胶为主，其他活性物质如水溶性多糖等已经成为新的研究热点。沙田柚深加工技术的开发和利用，使得沙田柚果皮和种籽等变废为宝，不但可以提高企业的经济效益，还能解决由此造成的环境污染问题，有利于沙田柚产业可持续发展的循环经济之路。而大力开发沙田柚提取物生物活性物质研究的同时，需要加强其生物活性成分的安全性和功效性的研究，有效利用超声波、超临界流体萃取等现代分离纯化技术提高活性物质的分离纯化效率，降低成本，最终实现沙田柚的综合开发利用，为其在食品、医药和日化工业的应用奠定良好的基础。

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