沙田柚的加工和综合利用研究

沙田柚[Citrus grandis（L）Osbeck]又名金柚、羊额柚、斋婆柚、甜柚等，是芸香科柑橘属乔木柚树的果实[1]。沙田柚是中国柚类三个中心产区之一华南柚产区的代表品种，也是享誉海内外的柚类名种，主产地有广西容县、广东梅州市、四川长寿县、湖南江水县，种植规模大，是我国的重点发展品种。沙田柚果实硕大，果形呈倒心脏形或梨形，单果重量约为600 g～1 500 g，果皮黄色或淡黄色，油胞细密有光泽，皮厚1.30 cm～2.33 cm，海绵层白色，果肉无色或淡黄色，颗粒分明，清甜爽口[2]。采收工作一般在立冬之后进行，持续至11月中下旬。因其营养丰富，耐储藏性极好，还经常被称为“天然水果罐头”。到2015年，仅广东梅州市沙田柚种植面积已达28.2万亩，总产量达43.9万吨，总产值达 21.07 亿元[3]。

据分析，沙田柚可食部分占全果40.1%～50.38%，种子多、果汁少、皮较厚[4]。目前市场上的柚类产品基本以鲜果和果汁灌装形式为主，而我国柚类种植面积已趋于饱和，柚类市场竞争激烈，为最大限度的发挥沙田柚的价值，科研工作者已越来越重视对沙田柚的全果的1综合利用的研究。沙田柚的表皮油胞大，富含精油和色素等；内果皮（海绵层）较厚，富含膳食纤维和果胶；囊衣壁厚且呈透明色，包裹着果肉和种子；种子富含脂肪和蛋白质等[5]。沙田柚果实的果肉、果皮、柚籽都有很好的研究价值，应用不多的皮和籽更是有着变废为宝的潜力。

1 沙田柚皮精油加工技术

1.1 精油的提取工艺

柚子香精油是存在于柚子表皮油胞内的具有挥发性和芳香气味的油状液体物质。柚皮精油气味清新独特，深受人们喜爱，在食品及化妆品行业应用广泛。目前，实验室主要的提取柚皮精油的方法有冷压法、蒸馏法、有机溶剂浸提法、CO2超临界萃取法、微波萃取法等。樊荣等[6]发现用三种方法提取的精油成分大致相同，但精油得率超临界萃取＞有机溶剂萃取＞水热法，采用水热法提取出来的精油品质是三种方法中最好的。而超临界萃取虽然得率最高，但提取的精油综合品质较差且设备投入过大，有机萃取法的提取和溶剂回收过程太繁琐，水蒸气蒸馏法则操作简单设备投入小，易用于工业化生产。宋平等[7]分析了不同提取方法对沙田柚皮精油成分的影响，结果表明冷压法、蒸馏法、CO2超临界萃取法所得精油的有效成分分别为49、35种和37种，共有22种主要成分同时存在，冷压法因为没有加热或添加其他物质造成精油损失，是最能保持沙田柚精油原有成分的方法。

龚胜昭等[8]对有机溶剂萃取法从沙田柚皮提取香精油的条件进行比较筛选，得出最佳提取工艺：用石油醚作最终提取剂，石油醚与柚皮粉质量比为24∶1，回流提取2次，60 min/次，真空浓缩提取液后用乙醇溶解，在-5℃冰箱中冷冻过夜，再抽滤浓缩即得精油，产率约为1.96%。张鹰等[9]采用水蒸气蒸馏法提取柚皮精油，结果表明，NaCl添加量 1.5%，料液比 2∶3（g/mL），蒸馏提取2 h，为最佳提取工艺，精油得率可达1.02%。GONG Sheng zhao等[10]以石油醚为辅助溶剂，采用微波辅助提取法，得到沙田柚皮精油最佳提取工艺：取过60目筛的柚皮粉，柚皮粉水分含量7.4%，料液比1∶14（g/mL），微波功率 300 W，重复提取 2次，微波辐射时间3 min/次。精油得率可达2.09%。胡位荣等[11]利用自制的微波结合重力萃取装置提取柚皮精油，研究发现无溶剂微波提取法相较于蒸馏法，提取柚皮精油的总量相近，但可节省90%的时间和60%的能源消耗。

1.2 精油的主要成分和功能

目前柑橘属精油在世界范围内都应用极为广泛，而国内外对中国主要柚类品种的柚皮精油的挥发性成分研究却较少。沙田柚精油香气层次均一，主要表现出柚子的清香味，还带有一点区别于其它柚类的独特的薄荷味。沙田柚精油中的可挥发性物质测出有45种，所含数量最多的是萜烯类物质，其次为醛类，所含酮类最少。其中萜烯类为主要的挥发性成分，占总挥发性成分96%以上，质量分数最高的是柠檬烯和β-月桂烯，此外还有α-蒎烯、β-蒎烯和桧烯等。而D-柠檬烯，β-月桂烯，沉香醇，葵醛，原柚酮和乙酸香叶酯等经研究被认为是最主要的呈香物质成分[12-14]。

柚皮中精油比重大概为0.3%～0.9%，挥发性成分良好，作用众多，在食品、医药、日化等方面有广泛应用。在食品工业上柚皮精油可充当天然的食品赋香剂，在柚制饮品、点心、糖果、蜜饯等食品中给予柚子的独特香味，其他种类的食品饮品中，也有很多加入柚皮精油进行调香调味。许永[15]研究柚皮浸膏提取物对卷烟的品质和吸味的影响发现，柚皮中的可挥发成分有致香作用，可以改善卷烟的香气品质，使吸味变得恬淡柔和并减轻刺激感，赋予卷烟特殊的香气。张静等[16]将提取的柚皮精油按0.2%的量加入豆油和猪油中，发现精油可以减缓豆油和猪油中过氧化值和酸价的升高，有较好的抗氧化作用，且在一定范围内，随着精油用量的增加，其油脂的抗氧化性也会增强。

在医药方面，柚皮精油对肠胃有温和的调理作用，能促进消化液的分泌，排除肠胃浊气。还有刺激性祛痰作用，可消痰、治咳喘、溶解胆结石、抑菌消炎[17]和消除自由基等。杜志欣等[18]以VC为对照，发现柚皮精油有清除DPPH自由基、抗氧化的能力，经过对反应平衡时间的测定，柚皮精油为反应变化平缓的慢速抗氧化剂。同时以抑菌圈的直径作判断依据，对革兰氏阳性菌、阴性菌、酵母菌和霉菌，柚皮精油都有不同的抑菌效果，其中对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌能力最强，抑制效果显著。

柚皮精油还可作为高档香精，广泛的应用于香水、沐浴液、清洁剂、牙膏等产品中，广受大众欢迎，有很好的发展空间。

2 沙田柚皮瓤加工技术

沙田柚的柚皮质量占全果的43%～48%，沙田柚皮瓤中含有很多类似维生素、矿物质、天然色素、果胶等营养成分，也含有诸如黄酮、可溶性多糖、膳食纤维、柠檬苦素等生理活性成分，这些成分在制药或直接加工食品方面有重大作用，可以实现柚子皮的废物利用，节约资源。

2.1 果胶

果胶是一种多糖类高分子物质，占沙田柚皮囊干质的20%～30%，具有胶凝、增稠等作用，应用广泛。全球对果胶的年需求量大于3万吨，对柚子皮果胶的提取及应用推广研究具有重大意义。柚皮果胶的提取方法主要有酸提醇沉法、盐析法、微波辅助法、离子交换法等，部分文献还有介绍酶提取法对柚子果胶的提取[19]。张晨等[20]用Al2（SO4）3盐析法提取沙田柚皮果胶，发现盐析时溶液pH值4，饱和Al2（SO4）3溶液25 mL，提取温度60℃，盐析60 min，脱盐液70 mL，浓盐酸、水、乙醇配比 2 ∶38 ∶60（mL∶mL∶mL），脱盐 30 min 是最好的提取条件。魏强华等[21]先用乙醇提取沙田柚皮中的柚皮苷，既可脱色除杂，又能避免可溶性果胶的损失，再用酒石酸法将脱去柚皮苷的柚皮粉按料液比1∶20（g/g）的配比，在 95℃、pH 1.5的提取液中提取2 h，得到柚皮果胶，这种方法可以提高果胶得率。王华等[22]采用超声波辅助法来对柚皮果胶的提取工艺进行优化，得出最佳提取条件：将烘干后的柚皮粉过20目筛，加入适量的稀盐酸及蒸馏水后，用400 W的功率超声波处理时间 20 min，料液比 1∶25（g/mL），提取温度85℃。该方法柚皮果胶得率可达20.9%，高于传统酸提法，且用时更短，有很好的实用价值。

果胶是一种健康、天然的食品添加剂，添加于食品中可以提高食品质量增进口感，常用作糖果、果冻、果汁、罐头、低糖食品和各种饮料的胶凝机、增稠剂、稳定剂，还能应用于铅汞等重金属的解毒剂、降低血糖血脂等医药及日化用途[23]。柚皮提取的果胶用于软糖中可赋予软糖晶莹剔透、不粘牙、有嚼劲的特性，广东梅州有多家企业都开发出了柚皮糖产品，深受人们喜爱。柚皮因含有大量果胶，肉质丰厚，也被广泛用于制作蜜饯果脯等产品。

2.2 柚皮苷

黄酮类化合物是一类以黄酮2-苯基色原酮为母核的天然酚类物质，在植物界中分布广泛，生理活性多样。沙田柚皮中黄酮类化合物含量丰富，主要含柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷等二氢黄酮类，其中柚皮苷为主要成分，占比超过80%[24]。柚皮苷可以去除羟自由基、超氧自由基等，有很强的抗氧化性，能够降血脂减少血栓、抑制心脑血管疾病、肿瘤等，还有降血糖降低血液中胆固醇含量、抗癌、抗微生物等作用[25]。在食品工业上柚皮苷可作为品质改良剂、着色剂应用于食品、风味饮品的生产。柚皮苷的提取方法有有机溶剂提取法、碱性稀醇液或碱性水提取法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法、超临界流体萃取法等，而在实验室的操作中最常用的方法是有机溶剂提取法。不同的有机溶剂对柚皮苷的提取效果也不一样，乙醇的提取效果最好。魏强华等[21]用不同浓度的乙醇研究柚子皮的柚皮苷提取得率，得出乙醇法的最佳条件为：固液比1∶10（g/mL），乙醇浓度为70%，提取温度40℃，提取时间为60 min；该条件第一次提取的柚皮苷含量平均即可达33.80 mg/g，提取率已经比较完全。但是乙醇提取法耗费的乙醇较多，为减少溶剂的消耗，科研人员尝试以微波或超声波辅助提取。洪晓婷等[26]以超声波辅助乙醇来提取沙田柚的柚皮苷，结果发现超声波辅助并不能显著提高柚皮苷的得率，不过超声辅助可以在达到相同提取率的情况下，显著降低柚皮粉和乙醇的固液比，减少乙醇消耗，降低成本。李楠楠等[27]通过进行响应面分析，优化微波辅助提取沙田柚柚皮苷的工艺，得出最佳提取条件为：微波输出功率587 W，乙醇质量分数为52%，料液比1∶20（g/mL）。微波辅助提取可以有效缩短提取时间，还能影响柚皮苷的抗氧化性。

2.3 类柠檬苦素

柠檬苦素类物质是一类具有呋喃环的三萜类次生代谢产物，主要存在于柑橘属植物果实中，以柚皮柚核中含量最多，含量1%左右。类柠檬苦素是柚皮和柚核中的主要活性物质之一。研究发现类柠檬苦素可以防止人体癌细胞扩散有抗癌的作用，它的主体结构是抗肿瘤活性的主要作用物，可抑制肿瘤的形成，还有天然抗氧化性、天然抗微生物活性、抑制HIV、消炎镇痛、降低胆固醇等作用[28]。除了医药方面，类柠檬苦素在农业上也有很大的发展潜力。研究证实类柠檬苦素可以抑制昆虫进食使昆虫饥饿而死，对昆虫产卵也有一定抑制作用[29]。1.152 mg/mL浓度的类柠檬苦素对果蝇的驱除效果达到91.03%，并且药效还会随着时间增长而增加，喷洒12 h后可致死全部果蝇[30]。但类柠檬苦素也是柚子的主要苦味物质，在工业生产柚子汁中如何易操作、迅速脱苦也是重点研究方向。

早在1995年，Vinayagum E等利用十二烷基磺酸钠的硼酸-磷酸缓冲液有效的分离出柚子籽中的柠檬苦素配糖体及诺米林配糖体等，该方法下柠檬苦素配糖体的得率为94.1%[31]。罗爱民等[30]对比了索氏提取法和回流法及几种不同的提取剂，发现用回流法和无水乙醇可得最佳工艺：固液比1∶12（g/mL），提取时间2 h，提取温度50℃，反应pH值为5，该法可从1 g经粉碎脱脂后微波1 min的柚皮粉中提取出0.876 mg的类柠檬苦素。刘晓政等[32]比较水提和乙醇提及超声辅助提取类柠檬苦素的得率，发现乙醇提得率大于水提，而超声辅助可进一步提高得率，最佳优化工艺为：用乙醇作提取剂，料液比1∶20（g/mL），提取时间1 h，室温下超声辅助，该条件下对45℃烘10 h的柚皮粉中类柠檬苦素的提取值为3.22 mg/g。

2.4 膳食纤维

膳食纤维是植物中广泛存在的一种碳水化合物，按照在水中的溶解性可分为水溶性和水不溶性膳食纤维。膳食纤维不能被人体小肠消化吸收，在预防糖尿病、心血管疾病、结肠癌、便秘等疾病有重要作用。膳食纤维的研究与应用自20世纪80年代起就已是研究的热点，柚皮提取的膳食纤维的应用也越来越受重视。谢婧等[33]对比柚皮中水溶和水不溶性膳食纤维、柚皮果胶、商业菊粉的添加对酥性饼干品质的影响，发现当水溶性膳食纤维添加量为4%时，饼干的风味最好，色泽均匀鲜亮，硬度、黏性和咀嚼性指标都有提高。王林果等[34]通过添加一定量的柚皮膳食纤维于小鸡饲料中，发现膳食纤维能明显促进小鸡的体重增加，对小鸡的生长发育和健康状况有良好的改善作用。而在去势雌性大鼠的饲料中添加柚皮膳食纤维可以明显调节去势雌性大鼠肠道的肠道功能，促进排便次数及排便量，增加短链脂肪酸含量，还可以提高肠道内有益微生物的数量并抑制腐生菌等有害细菌的生长，降低盲肠内容物pH值和游离氨的浓度，起到调节肠道发酵环境、促进大鼠肠道发酵作用的作用[35]。

水溶和水不溶性膳食纤维的生理功能不同，提取的方法也不同。潘文洁等[36]研究了超声波辅助酸水解法提取柚皮中水不溶性膳食纤维的工艺优化，比较了酸的种类、pH值、固液比、提取时间、提取温度、超声波功率对提取率的影响，得出最佳优化工艺：最佳提取酸为柠檬酸，固液比 1∶16（g/mL），提取液 pH 值为 3，提取时间确定为30 min，温度60℃，超声波功率280 W；该配比最后水溶性膳食纤维得率为76.97%，纯度为79.45%。谢婧[37]使用复合植物水解酶联合酸法提取柚皮中的水溶性膳食纤维，结合响应面分析，考虑实际操作情况，得出最佳提取条件：稀硫酸pH=3，料液比1∶20（g/mL），酸解温度固定为50℃，酸解时间固定为120 min，植物复合水解酶酶解温度44℃，酶添加量0.25 mg/g，酶解时间120 min；此时水溶性膳食纤维得率最高，为20.243 8 mg/g。彭林[38]使用酸碱结合法提取柚皮中的水不溶性膳食纤维，在单因素试验基础上联合正交试验分析后得出最佳提取条件为：氢氧化钠浓度2%，碱处理温度30℃，碱处理时间50 min，酸处理温度 90℃，酸处理时间 90min，料液比均为 1∶20（g/mL）；此时，水不溶性膳食纤维得率为61.13%。

3 沙田柚籽加工技术

3.1 柚子籽的主要成分

柚子籽为成熟柚子的种子，富含油脂，黄酮类等物质，具有修复细胞、延缓皮肤老化、防止色素沉淀等重要功效[39]，具有一定的研究价值。我国柚子资源十分丰富，柚子果肉、果皮加工综合利用技术近年来发展迅速，如柚子果肉饮料，从柚子皮中提取精油、树脂等，不过目前我国对柚子籽的开发利用却十分有限，大多废弃或用作饲料，造成了一定的浪费，利用廉价的废弃物并提取其中有效成分加以利用，具有广阔的商业前景。

柚子籽中含有脂肪、无机盐、蛋白质、粗纤维等，特别是黄柏酮、黄柏内酯、类柠檬苦素、磷脂、脂溶性维生素、矿物元素等一些非营养性的生理活性物质[23]，谢贞建等[40]分析柚子籽打碎烘干成粉后的化学组分得到，柚子籽中含有粗脂肪40.21%、粗蛋白12.08%、总糖11.22%、灰分5.35%，同时矿物元素含量（mg/100 g干粉末）为，Ca：167.8，Fe：7.27，Zn：4.34，Cu：2.47，Pb：0.24。

陆豫等[41]对超临界CO2萃取的柚子籽油的脂肪酸组分用气相色谱法进行分析，发现柚子籽油脂中饱含多种不饱和脂肪酸，其中油酸、亚油酸、亚麻酸含量分别为22.42%、40.6%、6.34%。陶静等[42]用索式提取法提取了玉环柚籽中的脂肪酸并对其进行气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）分析，经检测共发现13种脂肪酸，其中亚油酸为主要的脂肪酸成分，含量达32.74%。郑敏燕等[43]利用GC-MS对柚子籽油进行成分分析，检测到柚子籽油中不饱和脂肪酸总含量达67.5%。

3.2 柚子籽的主要加工方向

在医药方面，近来国外科学家已有研究报道，葡萄柚籽提取物可以以破坏细菌细胞膜、稀释细胞质的方式抑制种细菌、种霉菌、单细胞和多细胞寄生虫的生长[44]。另外还有研究发现，葡萄柚籽中的柠檬苦素类似物可以抵抗化学物质导致的癌症并抑制动物肿瘤的生长，目前日本已研发出用柠檬苦素类似物制作的功能性食品及药物并投入市场。在食品保鲜方面，韩国学者Ha Jung uk[45]将葡萄柚籽的提取物结合聚乙烯中制作成食品级的保鲜膜，检验用其包裹的牛肉在一定贮藏条件下腐败菌的抗菌能力，与空白对照相比，用添加有葡萄籽提取物的保鲜膜包装的牛肉中，好氧菌与大肠杆菌的数量显著减少。另外，如果直接用提取物处理牛肉，可以减缓牛肉中脂肪的氧化速度，有抑制其褐变的作用[46]。在生物农药及杀虫剂的应用上，柚子籽中含量丰富的类柠檬苦素物质，如奥巴叩酮配糖体、诺米林配糖体等具有很强的抗癌作用，大量的动物试验发现类柠檬苦素具有抑制由化学物质导致的肝癌、小肠癌、皮肤癌等癌症的作用，具有抗疟、消炎、抑菌、杀虫灯功能，Bentley[47]研究发现，类柠檬苦素有杀虫作用，与其它杀虫剂复配后可达到较好的杀虫效果。并且，柚子籽中富含油粗蛋白，可以作为良好的动物饲料，而且由于柚子籽中的柠檬苦素类具有杀菌功效，其作为饲料时还能起到杀死寄生虫和病毒的作用。

4 柚子肉的加工技术

沙田柚果肉营养非常丰富，由果肉压榨出的每100 mL纯果汁中，含可溶性固形物10%～19.6%，糖7.17 g～15.46 g，酸 0.21g～0.58 g，VC97.84mg～147.96 mg，VC含量高出甜橙两倍多，还含有蛋白质、脂肪、类胰岛素和维生素B1、B2、E、P以及人体不可或缺的磷、钙、镁、硫、钠等矿物质[48]。除了营养价值高，柚子肉的保健功效也得到各科研人员的证实，具有健胃消食、清肠利便、补气补血、降血糖血脂等功效[49]。

柚子果肉的加工利用目前集中在制作柚子果汁饮料、果醋、果酒、果酱、果糖、果冻、冰淇淋、糕点、蜜饯、含片等方面。有关于沙田柚的果肉加工方向，麻成金等[50]对以沙田柚肉为原料制作的果汁饮料的生产工艺及其稳定性进行了研究，得到优化配比：采用包埋法加入0.2%的β-环状糊精去苦、沙田柚果汁30%、有机酸（柠檬酸∶苹果酸=2∶1）0.4%、蔗糖7%；并得出当以添加量为0.06%的黄原胶、0.10%的果胶、0.15%的CMC-Na、0.12%的阿拉伯胶为复合稳定剂时，沙田柚果汁饮料的稳定性最好。缪晓平等[51]以ZHK-葡萄酒酵母为发酵菌种酿造沙田柚果酒，经过果胶酶酶解、β-环状糊精脱苦、发酵、澄清等工艺，制作出来的沙田柚果酒澄清透亮，兼具浓郁的酒香和沙田柚的特殊清香。杜冰等[52]采用ZHK-1葡萄酒酵母、醋酸杆菌双菌种进行液体发酵酿造具有保健功能的沙田柚果醋，制作出来的果醋产品口味纯正，颜色金黄，澄澈透亮，具有浓郁的醋香和清新的沙田柚果香。马永全等[53]对比了6种澄清剂对沙田柚果醋澄清效果的影响，结果表明，壳聚糖对果醋的澄清效果最好，可使沙田柚果醋的透光率达到95.2%。秦脂瑛等[54]以沙田柚和百合精粉为原料，琼脂和黄原胶为复配型胶凝剂，制作出酸甜适中，色泽均一，有韧性不粘牙，柚子风味突出的沙田柚果糕。其他加工方式还有用果肉生产的果粒饮料、果皮和果肉制作的柚皮软糖、柚子肉罐头等。

5 总结

沙田柚是中国特有的名牌品种，近年也是我国科研的热点和重点，科研人员对沙田柚果从柚皮到柚籽都有深入的研究。沙田柚果肉丰厚，清甜如蜜，很多相关果肉产品已经商品化并投入市场销售，而沙田柚的不可食用部分含有多种活性成分，对它们的提取、分离、纯化如何用现代科学技术研发出安全、稳定、高效的方法也是一大发展方向。沙田柚不可食用部分的产业化加工仍有很大不足，研究仅限于实验室阶段，没有形成基地化、规模化、商品化的产业链结构。另外沙田柚培育生长过程中的柚果落果和分散的不易收集的、分散的柚子皮多沦为生产垃圾，对它们建立相应的管理机制、投入生产利用也可减轻环境负担。柚子皮皮囊松散多孔膳食纤维含量高，可以研发为废水中的重金属离子的吸附剂。有的化学合成的防腐剂抗氧化剂等含有毒性和致癌性，人们对天然产品的需求也日益增加，如何利用沙田柚中的生理活性物质开发天然的抗氧化剂、防腐剂、杀虫剂、抗癌药物等也还有待进一步研究。

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