柠檬烯的研究与应用进展

曹甜，刘晓艳，，丁心，白卫东，，曾晓房，，邓其海，任嘉平，顾振东

（1.仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东广州510225；2.广州市广式传统食品加工与安全控制重点实验室，广东广州510225；3.广东中兴绿丰发展有限公司，广东河源517001；4.广东肇庆星湖生物科技股份有限公司，广东肇庆526040）

柠檬烯的研究与应用进展

曹甜1，2，*刘晓艳1，2，3，丁心3，白卫东1，2，3，曾晓房1，2，3，邓其海1，任嘉平1，顾振东4

（1.仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东广州510225；2.广州市广式传统食品加工与安全控制重点实验室，广东广州510225；3.广东中兴绿丰发展有限公司，广东河源517001；4.广东肇庆星湖生物科技股份有限公司，广东肇庆526040）

柠檬烯属于单萜烯化合物，本身含特异香气，给人一种优雅感、新鲜感，存在于柑橘类水果精油中。主要从柠檬烯的提取方法、功能作用、安全性等方面进行综述，同时对柠檬烯的未来前景进行了展望。

柠檬烯；提取方法；功能作用；食品安全

柠檬烯，即1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）环已烯，别名也称苧烯，呈无色或浅黄色液体状，本身具有新鲜的类柠檬香气。柠檬烯的来源极广，在多种水果（主要是柑橘类）、蔬菜和香料中都能检测出其含量，而且柠檬烯用途广泛，主要用作香精香料领域，在医药领域已利用柠檬烯为原料来生产止痛祛痰、消炎镇咳的药物，就是因为柠檬烯具有多种生理及生物活性；同时，柠檬烯在食品中可以直接使用，如作为添加剂添加到冰激凌、巧克力等来调整口感；亦可在橙香、果香、柠檬等香型的配方中作为修饰剂；此外，柠檬烯因其具有较好的溶解力，故可替代烷烃类试剂应用到油脂等成分的提取中[1]。

1 柠檬烯的天然存在形式[2]

天然存在的柠檬烯主要有3种形式，分别是L-柠檬烯、DL-柠檬烯和D-柠檬烯，这3种异构体存在于植物挥发油中，具有愉快的橘皮气味。

1.1 DL-柠檬烯

即二聚异戊二烯，在植物中存在的含量最少，主要存在于多种黄松木节挥发油中，如油松油、马尾松油、赤松油、云南松油等，也是在樟脑合成过程中由其合成的一种副产物。除此之外，DL-柠檬烯也存在于香草、柠檬草等的挥发油中。

1.2 L-柠檬烯

即左旋柠檬烯，在植物中存在含量较低，主要存在于松针、薄菏、留兰香等植物挥发油中。

1.3 D-柠檬烯

即右旋柠檬烯，是柠檬烯的主要存在方式，在黄蒿子油、柑橘油、柠檬油、橙皮油、柚子油等植物挥发油中较为普遍。由于柑橘类植物的挥发油D-柠檬烯含量高达90%以上，故柑橘类是天然D-柠檬烯的最重要来源。

2 柠檬烯的提取方法

柠檬烯不溶于水，易溶于正己烷、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂，且化学性质相对比较稳定，可以蒸馏而不分解。现有的柠檬烯提取方法主要分为有机溶剂浸提法、蒸馏法（分为水蒸气共蒸、减压蒸馏和分子蒸馏）、超临界CO2萃取法、超声波辅助提取法等。

2.1 有机溶剂浸提法

有机溶剂浸提法属于萃取的一种，利用相似相溶原理，因不同组分在溶剂中的分配系数或溶解度是不同的，从而使被提组分从一种溶剂转移到另一种溶剂中而分离。

杨小凤等人[3]采用溶剂提取法提取柠檬烯，将瓯柑鲜果皮破碎处理后置于50℃以下进行减压浓缩，并回收石油醚，得到660 g油状物，经气相色谱-质谱联用分析测定，发现瓯柑果皮提取物中柠檬烯的含量高达86.39%。

2.2 蒸馏法

目前，蒸馏法有水蒸气蒸馏法、减压蒸馏法和分子蒸馏法3种。

2.2.1 水蒸气蒸馏法

水蒸气蒸馏是纯化分离有机化合物的常用方法之一，将具有挥发性且难溶于水的物质加入水中浸泡，加热一起蒸馏，使挥发性成分随着水蒸气一并馏出，且不被破坏，再将馏出液经冷凝分离而得到所纯化的挥发成分。

王雅珍等人[4]采用水蒸气蒸馏进行提取，对混合物先后进行萃取、干燥并蒸馏，于176℃下收集馏出的组分，得到了约90%的柠檬烯；刘苑等人[5]也用此方法提取过，将橙皮粉碎，与溶解后的添加剂氯化铵一并倒入三口瓶中，进行蒸馏，约90 min后停止加热，取下收集器待用，反复蒸馏多次，将所有的产物收集在一起。

2.2.2 减压蒸馏法

减压蒸馏是分离可提纯有机化合物的重要方法，由于液体的沸点随外界压力的变化而变化，用真空泵连接装有液体的容器，当降低真空泵系统内的压力时，液体的沸点就可以随之降低，减压蒸馏便是采用这一原理实现的分离。

许景秋[6]研究采用减压蒸馏法提取柠檬烯，以3∶10的料液比并在真空度1.2×103Pa下收集61～66℃的馏分，即柠檬烯产物；向乾坤等人[7]将橙皮粉碎，加入旋转蒸发仪中在90℃下减压蒸馏出柠檬烯，用二氯甲烷提取柠檬烯，并在此装置上蒸馏提纯柠檬烯，收集产物。

2.2.3 分子蒸馏法

分子蒸馏法是一种液-液分离技术，与传统蒸馏法不同，不是依靠沸点差分离原理，在蒸馏过程中具有很高的真空度，依靠不同物质分子运动平均自由程的不同实现分离。当液体混合物沿加热板流动并被加热，液体成分能在很短时间内蒸发，不同物质的分子从液面逸出后移动距离不同，分流出来的低沸点组分遇到冷凝板被冷凝排出，从而达到物质分离的目的。

王文渊等人[1]采用短程分子蒸馏器，在蒸馏压力为40 Pa，蒸馏温度为80℃，进料速度为1.5 mL/min，刮膜转速为280 r/min的条件下获得了纯度高达99%、提取率达86.54%的产物。

2.3 超临界CO2萃取法

超临界萃取法无毒，萃取温度低，既有气体传质的特点，也有液体溶解的特点，其原理是在临界温度与临界压力下，流体的密度接近于液体，且扩散系数接近于气体，所以超临界流体是一种很好的分离介质。

罗程佳等人[8]利用超临界流体CO2来萃取青刺果油，将青刺果破碎、过筛，萃取温度为50℃，萃取压力为30 MPa，分离釜温度为40℃，分离釜压力为5 MPa时，发现提取率为32.5%；同时还发现萃取时随着CO2流量的增加，提取率也会相应提高。

2.4 超声波辅助提取法

用超声波来辅助提取柠檬烯，是利用超声波具有的空化和机械效应，当介质分子的运动速度及穿透物质的能力增大时溶剂会快速地进入组织细胞中，使溶质与溶剂更多的接触，将所含的有机成分尽可能溶于溶剂之中，从而得到多成分提取液。

宋青云等人[9]以皇帝柑皮作为原料，采用水蒸气蒸馏结合超声辅助提取技术来提取柠檬烯。研究表明，当在超声功率100 W，超声时间10 min的条件下，10 g新鲜柑皮蒸馏后测得柠檬烯体积约2 mL，柠檬烯的提取率达到16.8%。

在以上所述关于提取柠檬烯的方法中，传统的水蒸气蒸馏与有机溶剂浸提法相比其他方法来说虽然操作简单，但存在较大弊端，如提取时间长、得率较低，而且提取到的物质纯度不高，需要进一步精制纯化；减压蒸馏与分子蒸馏则避免了某些成分被破坏，防止了可能因为温度过高使其中的热敏性物质发生分解、聚合或氧化等反应而无法在常压下蒸馏的问题，而且操作稳定可靠、便于控制、环保和易于实现工业化；超声波辅助提取法是目前比较理想的柑橘柠檬烯提取方法，能缩短提取时间、减少溶剂用量，甚至还可以提高产品的品质和产量，相对于传统的提取法，不仅有效提高了提取率，还避免了因有机溶剂残留而造成的环境污染问题。但是，超声波辅助提取法对其大规模应用于工业生产还需进一步研究。

3 功能作用

3.1 防腐保鲜

柠檬烯是一种植物精油，对引起肉类腐败的常见致腐菌有较为明显的抑制作用，故而在防腐保鲜领域有广阔的应用前景，如可以抑制金黄色葡萄球菌、黑曲霉、大肠杆菌等对食品的腐败。王雪梅等人[10]将柠檬烯乳化后加入橙汁中，探究柠檬烯的保鲜作用。当柠檬烯的添加量在0.50 g/L以上时，得到较明显保鲜的效果。在整个试验探究过程中，橙汁中的细菌总数、pH值变化和感官品质都明显优于空白对照。

赵菊莲等人[11]研究柠檬烯复合液对草莓贮藏期间各项营养指标的影响，用柠檬烯复合溶液浸泡草莓3 min，试验结果表明，与空白相比，各处理均能明显减缓草莓果实中VC、可滴定酸和可溶性固形物含量的下降，抑制草莓的失水和腐烂，可提高其耐贮藏性。

3.2 抑菌性

柠檬烯是一种安全、无毒的抑菌物质，大量的柠檬烯在微生物表面积累，导致膜中不饱和脂肪酸含量大量减少，使膜的成分改变或是完整性被破坏，质子动力也可降低，从而达到抑菌作用。张鹰等人[12]以细菌、真菌和霉菌等为研究对象，考查柚皮精油的抑菌性能。研究表明，柚皮精油对各种微生物都有明显的抑制作用，且随着柚皮精油浓度增大抑菌效果也逐渐增大。

3.3 抗氧化

自由基造成的氧化损伤与癌症的产生及发展有一定联系，抗氧化损伤能力在较大程度上与预防癌症成正相关，而富含D-柠檬烯的精油提取物有良好的抗氧化性且安全。有文献研究发现，富含D-柠檬烯的金橘精油具有良好的漂白β-胡萝卜素、抗氧化能力、DPPH自由基清除能力，能给人体补充某些抗氧化剂，使机体免受氧化损伤[13]。

3.4 抗炎症

炎症反应与癌症密切相关，如联系炎症反应与癌症之间有种中介分子是核转录因子-κβ，而促炎细胞因子（如肿瘤坏死因子TNF-α及白细胞介素IL-6）在癌症的起始及发展阶段起着重要作用[14]。通过抑制NF-κβ的活性来干扰TNF-α或IL-6信号传递，可以有效抑制癌症的发生[15]。在这个过程中，D-柠檬烯就能通过抑制NF-κβ的信号通路，从而达到预防炎症及癌症的发生[16]。Kummer等人[17]研究柠檬烯对BALB/c小鼠的影响，发现当小鼠腹膜炎被酵母聚糖诱导时，小鼠腹膜细胞会产生TNF-α及IL-6，而用柠檬烯对小鼠进行前处理的试验组TNF-α及 IL-6表达则受到抑制。

3.5 抗肿瘤活性

有文献报道，柠檬烯能作用于细胞生长有关的小分子G蛋白，可抑制其异戊二烯化并增加潜在生长抑制剂TGFβ的活性以及生成量，故而它对由化学因素诱发的胃癌、肝肺癌、乳腺癌、皮肤癌、淋巴瘤等有明显的预防与治疗作用。Elegbede J A等人[18]在给雌性Sprague-Dawley大鼠致癌剂DMBA前1周至后27周间，该大鼠摄入含有D-柠檬烯100 mg/kg或1000mg/kg的饲料，发现可明显降低乳腺癌的发生。

3.6 祛痰平喘、利胆溶石

D-柠檬烯能作用于呼吸道黏膜，促进呼吸道黏膜分泌增加，减弱支气管平滑肌的自发活动，缓解支气管痉挛，从而有利于痰液的排出，达到消除痰涎，减轻或制止咳喘的功效；或是促使括约肌松驰而使结石排除，从而起到减少胆囊黏膜的刺激，缓解胆结石的产生，并能改善患者的体质，不但能达到治愈的目的还能防止结石复发。市面上卖的柠檬烯胶囊，就适用于胆囊炎、胆管炎、胆结石、胆道术后综合征以及消化不良等治疗。有研究发现，D-柠檬烯对溶解残余结石效果较好而且比较安全。胆固醇来源于肝细胞的生物合成，通过胆囊引流给予含97%D-柠檬烯的混合物，从而有可能抑制胆固醇合成，可有效清胆利湿、溶解结石，且对治疗后的病人进行长期调查，病人无任何术后主述症状[19-20]。

4 安全性

有关柠檬烯安全性研究的报道，国外有较多的研究。早在20世纪50年代，就有研究者发现D-柠檬烯虽然在人体和动物中分布广泛，但大部分都随尿液、气体等排出，不会在体内积累。20世纪90年代世界卫生组织就表明柠檬烯无遗传毒性、无致癌性，而且柠檬烯的食用安全性得到了美国食用香料与提取物制造商协会的认同。Kimyw等人[21]也对D-柠檬烯的安全性进行了风险评估，认为D-柠檬烯虽对皮肤具有一定的刺激性，但合理使用仍可应用于化妆品中。Langman J M[22]认为，D-柠檬烯可作为绿色有机溶剂替代烷烃类化合物来提取油脂等；且Sekihashi等人[23]进行彗星试验比较了各种药物对小鼠和大鼠的关键器官的影响，没有发现D-柠檬烯引起任何器官DNA损伤。不过也有研究者对于柠檬烯的安全性持怀疑态度，Matura等人[24]发现长期暴露氧化的柠檬烯对皮肤有增敏作用。后续研究仍需对柠檬烯的安全性进行更广泛而深入的研究，使之有更好的市场应用前景。

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Advances in Research and Application of Limonene

CAO Tian1，2，*LIU Xiaoyan1，2，3，DING Xin3，BAI Weidong1，2，3，ZENG Xiaofang1，2，3，DENG Qihai1，REN Jiaping1，GU Zhendong4
（1.Zhongkai University of Agriculture and Engineering College of Light Industry and Food Science，Guangzhou，Guangdong 510225，China；2.Guangzhou City Wide Traditional Food Processing and Food Safety Ccontrol Key Laboratory of Guangdong，Guangzhou，Guangdong 510225，China；3.Guangdong Zhongxing Lufeng Development Co.，Ltd.，Heyuan，Guangdong 517001，China；4.Guangdong Zhaoqing Xinghu Biological Polytron Technologies Inc，Zhaoqing，Guangdong 526040，China）

As a kind of monoterpene compound which has special aroma along with the grace and fresh feeling.Limonene is the main bioactive substance in citrus fruit essential oil.This paper mainly reviews the extraction method，function and safety of limonene，and the future prospects of limonene looking ahead.

limonene；extraction method；functional function；food safety

TS255.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.08.047

1671-9646（2017）08b-0051-04

2017-06-13

曹甜（1994—），女，硕士，研究方向为食品科学。

*通讯作者：刘晓艳（1978—），女，硕士，副教授，研究方向为农产品加工。