沙田柚的加工和綜合利用研究

孫慧慧 ，余元善 ，吳繼軍 ，肖更生 ，* ，徐玉娟

（1.華中農業大學食品科技學院，湖北武漢430070；2.廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所/農業部功能食品重點實驗室/廣東省農產品加工重點實驗室，廣東廣州510610）

沙田柚[Citrus grandis（L）Osbeck]又名金柚、羊額柚、齋婆柚、甜柚等，是蕓香科柑橘屬喬木柚樹的果實[1]。沙田柚是中國柚類三個中心產區之一華南柚產區的代表品種，也是享譽海內外的柚類名種，主產地有廣西容縣、廣東梅州市、四川長壽縣、湖南江水縣，種植規模大，是我國的重點發展品種。沙田柚果實碩大，果形呈倒心臟形或梨形，單果重量約為600 g～1 500 g，果皮黃色或淡黃色，油胞細密有光澤，皮厚1.30 cm～2.33 cm，海綿層白色，果肉無色或淡黃色，顆粒分明，清甜爽口[2]。采收工作一般在立冬之后進行，持續至11月中下旬。因其營養豐富，耐儲藏性極好，還經常被稱為“天然水果罐頭”。到2015年，僅廣東梅州市沙田柚種植面積已達28.2萬畝，總產量達43.9萬噸，總產值達 21.07 億元[3]。

據分析，沙田柚可食部分占全果40.1%～50.38%，種子多、果汁少、皮較厚[4]。目前市場上的柚類產品基本以鮮果和果汁灌裝形式為主，而我國柚類種植面積已趨于飽和，柚類市場競爭激烈，為最大限度的發揮沙田柚的價值，科研工作者已越來越重視對沙田柚的全果的1綜合利用的研究。沙田柚的表皮油胞大，富含精油和色素等；內果皮（海綿層）較厚，富含膳食纖維和果膠；囊衣壁厚且呈透明色，包裹著果肉和種子；種子富含脂肪和蛋白質等[5]。沙田柚果實的果肉、果皮、柚籽都有很好的研究價值，應用不多的皮和籽更是有著變廢為寶的潛力。

1 沙田柚皮精油加工技術

1.1 精油的提取工藝

柚子香精油是存在于柚子表皮油胞內的具有揮發性和芳香氣味的油狀液體物質。柚皮精油氣味清新獨特，深受人們喜愛，在食品及化妝品行業應用廣泛。目前，實驗室主要的提取柚皮精油的方法有冷壓法、蒸餾法、有機溶劑浸提法、CO2超臨界萃取法、微波萃取法等。樊榮等[6]發現用三種方法提取的精油成分大致相同，但精油得率超臨界萃取＞有機溶劑萃取＞水熱法，采用水熱法提取出來的精油品質是三種方法中最好的。而超臨界萃取雖然得率最高，但提取的精油綜合品質較差且設備投入過大，有機萃取法的提取和溶劑回收過程太繁瑣，水蒸氣蒸餾法則操作簡單設備投入小，易用于工業化生產。宋平等[7]分析了不同提取方法對沙田柚皮精油成分的影響，結果表明冷壓法、蒸餾法、CO2超臨界萃取法所得精油的有效成分分別為49、35種和37種，共有22種主要成分同時存在，冷壓法因為沒有加熱或添加其他物質造成精油損失，是最能保持沙田柚精油原有成分的方法。

龔勝昭等[8]對有機溶劑萃取法從沙田柚皮提取香精油的條件進行比較篩選，得出最佳提取工藝：用石油醚作最終提取劑，石油醚與柚皮粉質量比為24∶1，回流提取2次，60 min/次，真空濃縮提取液后用乙醇溶解，在-5℃冰箱中冷凍過夜，再抽濾濃縮即得精油，產率約為1.96%。張鷹等[9]采用水蒸氣蒸餾法提取柚皮精油，結果表明，NaCl添加量 1.5%，料液比 2∶3（g/mL），蒸餾提取2 h，為最佳提取工藝，精油得率可達1.02%。GONG Sheng zhao等[10]以石油醚為輔助溶劑，采用微波輔助提取法，得到沙田柚皮精油最佳提取工藝：取過60目篩的柚皮粉，柚皮粉水分含量7.4%，料液比1∶14（g/mL），微波功率 300 W，重復提取 2次，微波輻射時間3 min/次。精油得率可達2.09%。胡位榮等[11]利用自制的微波結合重力萃取裝置提取柚皮精油，研究發現無溶劑微波提取法相較于蒸餾法，提取柚皮精油的總量相近，但可節省90%的時間和60%的能源消耗。

1.2 精油的主要成分和功能

目前柑橘屬精油在世界范圍內都應用極為廣泛，而國內外對中國主要柚類品種的柚皮精油的揮發性成分研究卻較少。沙田柚精油香氣層次均一，主要表現出柚子的清香味，還帶有一點區別于其它柚類的獨特的薄荷味。沙田柚精油中的可揮發性物質測出有45種，所含數量最多的是萜烯類物質，其次為醛類，所含酮類最少。其中萜烯類為主要的揮發性成分，占總揮發性成分96%以上，質量分數最高的是檸檬烯和β-月桂烯，此外還有α-蒎烯、β-蒎烯和檜烯等。而D-檸檬烯，β-月桂烯，沉香醇，葵醛，原柚酮和乙酸香葉酯等經研究被認為是最主要的呈香物質成分[12-14]。

柚皮中精油比重大概為0.3%～0.9%，揮發性成分良好，作用眾多，在食品、醫藥、日化等方面有廣泛應用。在食品工業上柚皮精油可充當天然的食品賦香劑，在柚制飲品、點心、糖果、蜜餞等食品中給予柚子的獨特香味，其他種類的食品飲品中，也有很多加入柚皮精油進行調香調味。許永[15]研究柚皮浸膏提取物對卷煙的品質和吸味的影響發現，柚皮中的可揮發成分有致香作用，可以改善卷煙的香氣品質，使吸味變得恬淡柔和并減輕刺激感，賦予卷煙特殊的香氣。張靜等[16]將提取的柚皮精油按0.2%的量加入豆油和豬油中，發現精油可以減緩豆油和豬油中過氧化值和酸價的升高，有較好的抗氧化作用，且在一定范圍內，隨著精油用量的增加，其油脂的抗氧化性也會增強。

在醫藥方面，柚皮精油對腸胃有溫和的調理作用，能促進消化液的分泌，排除腸胃濁氣。還有刺激性祛痰作用，可消痰、治咳喘、溶解膽結石、抑菌消炎[17]和消除自由基等。杜志欣等[18]以VC為對照，發現柚皮精油有清除DPPH自由基、抗氧化的能力，經過對反應平衡時間的測定，柚皮精油為反應變化平緩的慢速抗氧化劑。同時以抑菌圈的直徑作判斷依據，對革蘭氏陽性菌、陰性菌、酵母菌和霉菌，柚皮精油都有不同的抑菌效果，其中對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌能力最強，抑制效果顯著。

柚皮精油還可作為高檔香精，廣泛的應用于香水、沐浴液、清潔劑、牙膏等產品中，廣受大眾歡迎，有很好的發展空間。

2 沙田柚皮瓤加工技術

沙田柚的柚皮質量占全果的43%～48%，沙田柚皮瓤中含有很多類似維生素、礦物質、天然色素、果膠等營養成分，也含有諸如黃酮、可溶性多糖、膳食纖維、檸檬苦素等生理活性成分，這些成分在制藥或直接加工食品方面有重大作用，可以實現柚子皮的廢物利用，節約資源。

2.1 果膠

果膠是一種多糖類高分子物質，占沙田柚皮囊干質的20%～30%，具有膠凝、增稠等作用，應用廣泛。全球對果膠的年需求量大于3萬噸，對柚子皮果膠的提取及應用推廣研究具有重大意義。柚皮果膠的提取方法主要有酸提醇沉法、鹽析法、微波輔助法、離子交換法等，部分文獻還有介紹酶提取法對柚子果膠的提取[19]。張晨等[20]用Al2（SO4）3鹽析法提取沙田柚皮果膠，發現鹽析時溶液pH值4，飽和Al2（SO4）3溶液25 mL，提取溫度60℃，鹽析60 min，脫鹽液70 mL，濃鹽酸、水、乙醇配比 2 ∶38 ∶60（mL∶mL∶mL），脫鹽 30 min 是最好的提取條件。魏強華等[21]先用乙醇提取沙田柚皮中的柚皮苷，既可脫色除雜，又能避免可溶性果膠的損失，再用酒石酸法將脫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，得到柚皮果膠，這種方法可以提高果膠得率。王華等[22]采用超聲波輔助法來對柚皮果膠的提取工藝進行優化，得出最佳提取條件：將烘干后的柚皮粉過20目篩，加入適量的稀鹽酸及蒸餾水后，用400 W的功率超聲波處理時間 20 min，料液比 1∶25（g/mL），提取溫度85℃。該方法柚皮果膠得率可達20.9%，高于傳統酸提法，且用時更短，有很好的實用價值。

果膠是一種健康、天然的食品添加劑，添加于食品中可以提高食品質量增進口感，常用作糖果、果凍、果汁、罐頭、低糖食品和各種飲料的膠凝機、增稠劑、穩定劑，還能應用于鉛汞等重金屬的解毒劑、降低血糖血脂等醫藥及日化用途[23]。柚皮提取的果膠用于軟糖中可賦予軟糖晶瑩剔透、不粘牙、有嚼勁的特性，廣東梅州有多家企業都開發出了柚皮糖產品，深受人們喜愛。柚皮因含有大量果膠，肉質豐厚，也被廣泛用于制作蜜餞果脯等產品。

2.2 柚皮苷

黃酮類化合物是一類以黃酮2-苯基色原酮為母核的天然酚類物質，在植物界中分布廣泛，生理活性多樣。沙田柚皮中黃酮類化合物含量豐富，主要含柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷等二氫黃酮類，其中柚皮苷為主要成分，占比超過80%[24]。柚皮苷可以去除羥自由基、超氧自由基等，有很強的抗氧化性，能夠降血脂減少血栓、抑制心腦血管疾病、腫瘤等，還有降血糖降低血液中膽固醇含量、抗癌、抗微生物等作用[25]。在食品工業上柚皮苷可作為品質改良劑、著色劑應用于食品、風味飲品的生產。柚皮苷的提取方法有有機溶劑提取法、堿性稀醇液或堿性水提取法、微波輔助提取法、超聲波輔助提取法、超臨界流體萃取法等，而在實驗室的操作中最常用的方法是有機溶劑提取法。不同的有機溶劑對柚皮苷的提取效果也不一樣，乙醇的提取效果最好。魏強華等[21]用不同濃度的乙醇研究柚子皮的柚皮苷提取得率，得出乙醇法的最佳條件為：固液比1∶10（g/mL），乙醇濃度為70%，提取溫度40℃，提取時間為60 min；該條件第一次提取的柚皮苷含量平均即可達33.80 mg/g，提取率已經比較完全。但是乙醇提取法耗費的乙醇較多，為減少溶劑的消耗，科研人員嘗試以微波或超聲波輔助提取。洪曉婷等[26]以超聲波輔助乙醇來提取沙田柚的柚皮苷，結果發現超聲波輔助并不能顯著提高柚皮苷的得率，不過超聲輔助可以在達到相同提取率的情況下，顯著降低柚皮粉和乙醇的固液比，減少乙醇消耗，降低成本。李楠楠等[27]通過進行響應面分析，優化微波輔助提取沙田柚柚皮苷的工藝，得出最佳提取條件為：微波輸出功率587 W，乙醇質量分數為52%，料液比1∶20（g/mL）。微波輔助提取可以有效縮短提取時間，還能影響柚皮苷的抗氧化性。

2.3 類檸檬苦素

檸檬苦素類物質是一類具有呋喃環的三萜類次生代謝產物，主要存在于柑橘屬植物果實中，以柚皮柚核中含量最多，含量1%左右。類檸檬苦素是柚皮和柚核中的主要活性物質之一。研究發現類檸檬苦素可以防止人體癌細胞擴散有抗癌的作用，它的主體結構是抗腫瘤活性的主要作用物，可抑制腫瘤的形成，還有天然抗氧化性、天然抗微生物活性、抑制HIV、消炎鎮痛、降低膽固醇等作用[28]。除了醫藥方面，類檸檬苦素在農業上也有很大的發展潛力。研究證實類檸檬苦素可以抑制昆蟲進食使昆蟲饑餓而死，對昆蟲產卵也有一定抑制作用[29]。1.152 mg/mL濃度的類檸檬苦素對果蠅的驅除效果達到91.03%，并且藥效還會隨著時間增長而增加，噴灑12 h后可致死全部果蠅[30]。但類檸檬苦素也是柚子的主要苦味物質，在工業生產柚子汁中如何易操作、迅速脫苦也是重點研究方向。

早在1995年，Vinayagum E等利用十二烷基磺酸鈉的硼酸-磷酸緩沖液有效的分離出柚子籽中的檸檬苦素配糖體及諾米林配糖體等，該方法下檸檬苦素配糖體的得率為94.1%[31]。羅愛民等[30]對比了索氏提取法和回流法及幾種不同的提取劑，發現用回流法和無水乙醇可得最佳工藝：固液比1∶12（g/mL），提取時間2 h，提取溫度50℃，反應pH值為5，該法可從1 g經粉碎脫脂后微波1 min的柚皮粉中提取出0.876 mg的類檸檬苦素。劉曉政等[32]比較水提和乙醇提及超聲輔助提取類檸檬苦素的得率，發現乙醇提得率大于水提，而超聲輔助可進一步提高得率，最佳優化工藝為：用乙醇作提取劑，料液比1∶20（g/mL），提取時間1 h，室溫下超聲輔助，該條件下對45℃烘10 h的柚皮粉中類檸檬苦素的提取值為3.22 mg/g。

2.4 膳食纖維

膳食纖維是植物中廣泛存在的一種碳水化合物，按照在水中的溶解性可分為水溶性和水不溶性膳食纖維。膳食纖維不能被人體小腸消化吸收，在預防糖尿病、心血管疾病、結腸癌、便秘等疾病有重要作用。膳食纖維的研究與應用自20世紀80年代起就已是研究的熱點，柚皮提取的膳食纖維的應用也越來越受重視。謝婧等[33]對比柚皮中水溶和水不溶性膳食纖維、柚皮果膠、商業菊粉的添加對酥性餅干品質的影響，發現當水溶性膳食纖維添加量為4%時，餅干的風味最好，色澤均勻鮮亮，硬度、黏性和咀嚼性指標都有提高。王林果等[34]通過添加一定量的柚皮膳食纖維于小雞飼料中，發現膳食纖維能明顯促進小雞的體重增加，對小雞的生長發育和健康狀況有良好的改善作用。而在去勢雌性大鼠的飼料中添加柚皮膳食纖維可以明顯調節去勢雌性大鼠腸道的腸道功能，促進排便次數及排便量，增加短鏈脂肪酸含量，還可以提高腸道內有益微生物的數量并抑制腐生菌等有害細菌的生長，降低盲腸內容物pH值和游離氨的濃度，起到調節腸道發酵環境、促進大鼠腸道發酵作用的作用[35]。

水溶和水不溶性膳食纖維的生理功能不同，提取的方法也不同。潘文潔等[36]研究了超聲波輔助酸水解法提取柚皮中水不溶性膳食纖維的工藝優化，比較了酸的種類、pH值、固液比、提取時間、提取溫度、超聲波功率對提取率的影響，得出最佳優化工藝：最佳提取酸為檸檬酸，固液比 1∶16（g/mL），提取液 pH 值為 3，提取時間確定為30 min，溫度60℃，超聲波功率280 W；該配比最后水溶性膳食纖維得率為76.97%，純度為79.45%。謝婧[37]使用復合植物水解酶聯合酸法提取柚皮中的水溶性膳食纖維，結合響應面分析，考慮實際操作情況，得出最佳提取條件：稀硫酸pH=3，料液比1∶20（g/mL），酸解溫度固定為50℃，酸解時間固定為120 min，植物復合水解酶酶解溫度44℃，酶添加量0.25 mg/g，酶解時間120 min；此時水溶性膳食纖維得率最高，為20.243 8 mg/g。彭林[38]使用酸堿結合法提取柚皮中的水不溶性膳食纖維，在單因素試驗基礎上聯合正交試驗分析后得出最佳提取條件為：氫氧化鈉濃度2%，堿處理溫度30℃，堿處理時間50 min，酸處理溫度 90℃，酸處理時間 90min，料液比均為 1∶20（g/mL）；此時，水不溶性膳食纖維得率為61.13%。

3 沙田柚籽加工技術

3.1 柚子籽的主要成分

柚子籽為成熟柚子的種子，富含油脂，黃酮類等物質，具有修復細胞、延緩皮膚老化、防止色素沉淀等重要功效[39]，具有一定的研究價值。我國柚子資源十分豐富，柚子果肉、果皮加工綜合利用技術近年來發展迅速，如柚子果肉飲料，從柚子皮中提取精油、樹脂等，不過目前我國對柚子籽的開發利用卻十分有限，大多廢棄或用作飼料，造成了一定的浪費，利用廉價的廢棄物并提取其中有效成分加以利用，具有廣闊的商業前景。

柚子籽中含有脂肪、無機鹽、蛋白質、粗纖維等，特別是黃柏酮、黃柏內酯、類檸檬苦素、磷脂、脂溶性維生素、礦物元素等一些非營養性的生理活性物質[23]，謝貞建等[40]分析柚子籽打碎烘干成粉后的化學組分得到，柚子籽中含有粗脂肪40.21%、粗蛋白12.08%、總糖11.22%、灰分5.35%，同時礦物元素含量（mg/100 g干粉末）為，Ca：167.8，Fe：7.27，Zn：4.34，Cu：2.47，Pb：0.24。

陸豫等[41]對超臨界CO2萃取的柚子籽油的脂肪酸組分用氣相色譜法進行分析，發現柚子籽油脂中飽含多種不飽和脂肪酸，其中油酸、亞油酸、亞麻酸含量分別為22.42%、40.6%、6.34%。陶靜等[42]用索式提取法提取了玉環柚籽中的脂肪酸并對其進行氣相色譜-質譜聯用儀（GC-MS）分析，經檢測共發現13種脂肪酸，其中亞油酸為主要的脂肪酸成分，含量達32.74%。鄭敏燕等[43]利用GC-MS對柚子籽油進行成分分析，檢測到柚子籽油中不飽和脂肪酸總含量達67.5%。

3.2 柚子籽的主要加工方向

在醫藥方面，近來國外科學家已有研究報道，葡萄柚籽提取物可以以破壞細菌細胞膜、稀釋細胞質的方式抑制種細菌、種霉菌、單細胞和多細胞寄生蟲的生長[44]。另外還有研究發現，葡萄柚籽中的檸檬苦素類似物可以抵抗化學物質導致的癌癥并抑制動物腫瘤的生長，目前日本已研發出用檸檬苦素類似物制作的功能性食品及藥物并投入市場。在食品保鮮方面，韓國學者Ha Jung uk[45]將葡萄柚籽的提取物結合聚乙烯中制作成食品級的保鮮膜，檢驗用其包裹的牛肉在一定貯藏條件下腐敗菌的抗菌能力，與空白對照相比，用添加有葡萄籽提取物的保鮮膜包裝的牛肉中，好氧菌與大腸桿菌的數量顯著減少。另外，如果直接用提取物處理牛肉，可以減緩牛肉中脂肪的氧化速度，有抑制其褐變的作用[46]。在生物農藥及殺蟲劑的應用上，柚子籽中含量豐富的類檸檬苦素物質，如奧巴叩酮配糖體、諾米林配糖體等具有很強的抗癌作用，大量的動物試驗發現類檸檬苦素具有抑制由化學物質導致的肝癌、小腸癌、皮膚癌等癌癥的作用，具有抗瘧、消炎、抑菌、殺蟲燈功能，Bentley[47]研究發現，類檸檬苦素有殺蟲作用，與其它殺蟲劑復配后可達到較好的殺蟲效果。并且，柚子籽中富含油粗蛋白，可以作為良好的動物飼料，而且由于柚子籽中的檸檬苦素類具有殺菌功效，其作為飼料時還能起到殺死寄生蟲和病毒的作用。

4 柚子肉的加工技術

沙田柚果肉營養非常豐富，由果肉壓榨出的每100 mL純果汁中，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含量高出甜橙兩倍多，還含有蛋白質、脂肪、類胰島素和維生素B1、B2、E、P以及人體不可或缺的磷、鈣、鎂、硫、鈉等礦物質[48]。除了營養價值高，柚子肉的保健功效也得到各科研人員的證實，具有健胃消食、清腸利便、補氣補血、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飲料、果醋、果酒、果醬、果糖、果凍、冰淇淋、糕點、蜜餞、含片等方面。有關于沙田柚的果肉加工方向，麻成金等[50]對以沙田柚肉為原料制作的果汁飲料的生產工藝及其穩定性進行了研究，得到優化配比：采用包埋法加入0.2%的β-環狀糊精去苦、沙田柚果汁30%、有機酸（檸檬酸∶蘋果酸=2∶1）0.4%、蔗糖7%；并得出當以添加量為0.06%的黃原膠、0.10%的果膠、0.15%的CMC-Na、0.12%的阿拉伯膠為復合穩定劑時，沙田柚果汁飲料的穩定性最好。繆曉平等[51]以ZHK-葡萄酒酵母為發酵菌種釀造沙田柚果酒，經過果膠酶酶解、β-環狀糊精脫苦、發酵、澄清等工藝，制作出來的沙田柚果酒澄清透亮，兼具濃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、醋酸桿菌雙菌種進行液體發酵釀造具有保健功能的沙田柚果醋，制作出來的果醋產品口味純正，顏色金黃，澄澈透亮，具有濃郁的醋香和清新的沙田柚果香。馬永全等[53]對比了6種澄清劑對沙田柚果醋澄清效果的影響，結果表明，殼聚糖對果醋的澄清效果最好，可使沙田柚果醋的透光率達到95.2%。秦脂瑛等[54]以沙田柚和百合精粉為原料，瓊脂和黃原膠為復配型膠凝劑，制作出酸甜適中，色澤均一，有韌性不粘牙，柚子風味突出的沙田柚果糕。其他加工方式還有用果肉生產的果粒飲料、果皮和果肉制作的柚皮軟糖、柚子肉罐頭等。

5 總結

沙田柚是中國特有的名牌品種，近年也是我國科研的熱點和重點，科研人員對沙田柚果從柚皮到柚籽都有深入的研究。沙田柚果肉豐厚，清甜如蜜，很多相關果肉產品已經商品化并投入市場銷售，而沙田柚的不可食用部分含有多種活性成分，對它們的提取、分離、純化如何用現代科學技術研發出安全、穩定、高效的方法也是一大發展方向。沙田柚不可食用部分的產業化加工仍有很大不足，研究僅限于實驗室階段，沒有形成基地化、規模化、商品化的產業鏈結構。另外沙田柚培育生長過程中的柚果落果和分散的不易收集的、分散的柚子皮多淪為生產垃圾，對它們建立相應的管理機制、投入生產利用也可減輕環境負擔。柚子皮皮囊松散多孔膳食纖維含量高，可以研發為廢水中的重金屬離子的吸附劑。有的化學合成的防腐劑抗氧化劑等含有毒性和致癌性，人們對天然產品的需求也日益增加，如何利用沙田柚中的生理活性物質開發天然的抗氧化劑、防腐劑、殺蟲劑、抗癌藥物等也還有待進一步研究。

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