柑橘的功能成分和生物活性研究進展

◎ 尹凱靜

（蕪湖職業技術學院 食品與生物工程學院，安徽 蕪湖 241003）

柑橘，蕓香科柑橘屬植物，是熱帶和亞熱帶氣候區栽培的重要農作物，適于生長在溫暖濕潤的環境中，是橘、柑、橙、金柑、柚、檸檬和枳的總稱。我國是柑橘的主要的起源中心，也是柑橘的生產大國，資源豐富，品種繁多，而且涌現出許多具有優良特性的柑橘品種。柑橘類水果中富含營養成分，包括維生素、葉酸、膳食纖維、果膠和礦物質等。此外，柑橘還富含生物活性成分，如黃酮類化合物、精油、有機酸、檸檬苦素和類胡蘿卜素等。柑橘的功能成分能促進人體健康，這些生物活性成分具有抗菌、抗腫瘤、抗炎、抗氧化、抗糖尿病和抗代謝紊亂的作用[1]。衰老會導致大腦中的神經元損傷，從而造成認知功能和運動能力的下降。這種神經變性的致病因素是氧化應激、線粒體功能障礙、能量穩態降低以及神經營養因子水平降低等。柑橘中的生物活性成分具有神經保護作用，果皮中的甲氧基黃酮和橙皮烯可通過血腦屏障直接作用于大腦，從而發揮保護作用[1]。

1 功能性成分

1.1 精油

柑橘果皮是生產精油的寶貴原料。柑橘精油是一類由萜烯和萜烯氧化物所組成的具有揮發性的復雜混合物，其中含有多種揮發性化學物質，如檸檬烯、α/β-蒎烯、β-月桂烯、檸檬烯、芳樟醇、α-葎草烯和α-萜品醇，這些物質具有抗氧化、抗炎、抗菌和促進傷口愈合的活性[2]。目前，柑橘精油廣泛應用于香精香料、食品、飲料和制藥行業中。柑橘精油能夠保護生物體和組織免受活性氧損傷，因此可用作抗氧化劑[3]，也可用作防腐劑的替代品[4]。柑橘精油基本無毒性，這是對其抗氧化性進行廣泛探索的原因之一。

1.2 檸檬苦素

檸檬苦素是具有呋喃環的三萜類化合物，主要存在于臍橙、柑桔、香橙和柚子中，是植物的次生代謝產物，在種子中含量較高，果皮中含量較低。檸檬苦素是柑橘呈現苦味的主要原因，具有多種藥理活性，如抗癌、抗氧化、抗炎和抗菌等，被廣泛應用于功能性食品、抗癌食品、殺蟲劑和飼料等。

1.3 有機酸

有機酸是指廣泛存在于柑橘中的一類酸性有機化合物，通常分布在植物的葉、根，特別是果實中。不同品種的柑橘中其有機酸含量相差較大，可分為高酸型、中等酸型和低酸型[5]。柑橘中常見的有機酸有檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、草酸和抗壞血酸等，其中檸檬酸的含量最高，是柑橘中主要的風味營養物質。天然有機酸具有抑菌、利膽、消炎、降血糖、抗氧化以及調節機體免疫等作用，預防疾病和促進新陳代謝。

1.4 黃酮

類黃酮是一類以C6-C3-C6為基本骨架的有機化合物，在豆類、水果和蔬菜中的含量豐富[6]。根據取代基的方式不同可細分為很多種，如黃酮、異黃酮、黃酮醇、黃烷酮、黃烷醇、黃烷-3-醇和花青素等。柑橘類水果中富含類黃酮，如橙皮苷、柚皮苷、橙皮素、柚皮素、槲皮素和花青素等。黃銅類化合物具有消炎、抑菌、抗病毒、降血糖、降血脂、抗氧化和免疫調節等多種生理活性，而且在心血管疾病的預防和治療方面發揮著重要作用[7]。柑橘中黃酮類化合物在柑橘植物生理條件的調節中發揮著重要作用，包括花和果實的顏色變化、風味發展和抗應激生理作用[8]。黃酮類化合物具有清除活性氧的直接作用，在體外可以抵抗脂質氧化，提高機體的抗氧化酶活性，減少體內過氧化物的形成。在柑橘類黃酮中，柚皮苷、橙皮苷和柚皮素的抗氧化作用被普遍研究。此外，柑橘類黃酮能促進人體健康，是營養保健品和功能性食品的重要成分。

1.5 維生素

維生素是對身體機能至關重要的有機物，也是人們生活中不可或缺的物質。在已報道的13種維生素中，柑橘類水果中發現了6種，包括維生素A、維生素B1、維生素B2、維生素C、維生素E和維生素B3。維生素A是一類脂溶性有機化合物，包括視黃醇、視黃醛、視黃酸和β-胡蘿卜素。維生素A可與自由基（尤其是單線態氧）和過氧自由基反應，從而顯示出抗氧化性能。維生素C，即抗壞血酸，是一種水溶性物質。它是柑橘中的一種主要維生素，在水果的果肉和果皮中含量豐富，蜜桔、柚子、臍橙和橘子提取物中維生素C的含量更多。維生素C是一種天然的自由基清除劑，可有效清除多種活性氧，清除單線氧并減少硫自由基。維生素E是一種脂溶性維生素，是一組包含生育酚和生育三烯酚的化合物，主要存在于柑橘類水果的果皮和種子中。維生素E可以通過多種不同的方式保護細胞膜免受脂質過氧化損傷。

2 生物活性

2.1 抗菌消炎

已經有大量研究表明，柑橘精油對不同種類的細菌具有廣泛的抗菌活性。柑橘精油中的檸檬烯可顯著抑制細菌的生長并破壞其細胞膜，從而導致細菌的形態發生變化。柑橘對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和傷寒沙門氏菌均顯示出顯著抑制其生長的活性[9]。LI等[10]發現丁香酚納米乳中加入檸檬苦素可以提高柑橘類水果的抗真菌活性，并能抑制柑橘表面的病原性青霉生長，對其細胞膜、線粒體膜電位和麥角甾醇合成具有破壞性。柚子的乙酸乙酯提取物和丁醇提取物對枯草芽孢桿菌、大腸桿菌和柑橘黃單胞菌亞種顯示出抑制作用[11]。炎癥是一種復雜的防御機制，可以保護生物體免受傷害。一般來說，中等程度的炎癥可能對身體有益。然而，持續的炎癥反應會產生許多負面后果，包括組織損傷、功能喪失、腫瘤形成和死亡。BIAN等[12]將檸檬苦素醚化來引入其他基團，發現檸檬苦素的水溶性提高，抗炎和鎮痛能力增加，因此通過結構修飾獲得的檸檬苦素的水溶性衍生物具有更強的抗炎作用。XIA等[13]研究發現檸檬苦素可以降低小鼠的脂肪酶和血清淀粉酶水平，改善胰腺組織的病理學表征，可以通過抑制JAK2/STAT3信號通路來改善兩種小鼠模型的急性胰腺炎。炎癥和受損的免疫反應通常會增加結直腸癌的風險。ISHAK等[14]證明檸檬苦素通過改善適應性免疫反應、減少炎癥和氧化應激，以及增強內源性抗氧化防御反應來明顯減輕小鼠結直腸癌的發展。

2.2 抗氧化

抗氧化活性表示生物活性化合物通過有效清除自由基、抑制脂質過氧化反應和防止其他氧化損傷來維持細胞結構和功能的能力。它也是許多其他生物學功能的基礎，如抗癌、抗炎和抗衰老等。許多慢性疾病的預防，如癌癥、糖尿病和心血管疾病，已被認為與抗氧化活性有關。因此，深入研究天然抗氧化劑，如水果和蔬菜中的抗氧化劑，對保障人體健康具有重要意義。目前，文獻報道的柑橘類水果中的抗氧化劑有170多種，包括維生素、礦物質元素、酚類化合物、萜類化合物和果膠等[15]。柑橘中的礦物質硒是抗氧化酶GSH-Px的重要成分，可以破壞細胞質中的自由基，保護組織免受氧化損傷。在柑橘水果酚類化合物中，黃酮類化合物、酚酸和香豆素的抗氧化活性較強。黃酮類化合物具有直接清除活性氧的作用，在體外可以抵抗脂質氧化，提高機體抗氧化酶活性，減少體內過氧化物的形成。柚子中的柚皮苷含量豐富，柚皮苷可以通過提高過氧化氫酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶抗氧化酶的活性，顯著增強人體免疫系統的功效，避免內臟組織損傷或氧化引起的疾病[16]。蜜餞、檸檬和柚子中含有大量橙皮苷，具有清除自由基的能力，能夠抑制Cu2+誘導的低密度脂蛋白氧化，促進胰腺B細胞再生，防止糖尿病孕鼠胚胎的氧化應激[17]。柑橘中富含酚酸，具有自由基清除作用。香豆素是柑橘中另一類酚類化合物，因其酚羥基而被證明具有很強的抗氧化活性。在柑橘萜類化合物中，檸檬苦素和類胡蘿卜素也具有一定的抗氧化活性。不同的檸檬苦素具有不同的抗氧化能力，有些甚至比維生素C的抗氧化能力更強。類胡蘿卜素通過淬滅單線態氧和消除有害自由基顯示出抗氧化活性，還可以保護免疫細胞膜脂免受氧化損傷，從而保證細胞與細胞膜上受體之間的通訊信號，從而維持細胞正常功能，增強人體免疫力。

2.3 抗抑郁

LIM等[18]讓地塞米松誘導的雄性ICR小鼠抑郁模型連續14 d口服柑橘皮提取物，發現大腦皮層和海馬區的腦源性神經營養因子、原肌球蛋白受體激酶B和環AMP反應元件結合蛋白的水平升高，這說明柑橘皮渣的攝入顯著減輕了小鼠由地塞米松誘導的抑郁行為，而且降低了神經毒性。WU等[19]在小鼠體內評估了柑橘橙水提物的抗抑郁作用，結果表明柑桔橙處理能顯著縮短小鼠在強迫游泳試驗和懸尾試驗期間的靜止時間，而且對皮質酮誘導的小鼠PC12細胞神經毒性具有神經保護作用，這些結果都表明柑橘橙水提物具有抗抑郁作用。研究評估了柑橘葉甲醇提取物的抗抑郁活性，實驗結果表明大鼠連續服用提取物14 d后，大腦中去甲腎上腺素、多巴胺和血清素的水平顯著增加，柑橘葉顯示出顯著的抗抑郁活性[20]。此外，柑橘精油也有明顯的抗抑郁作用。ZHANG等[21]研究了臍橙精油嗅聞對利血平誘導的抑郁癥小鼠的影響，曠場實驗中小鼠活動顯著增加，而且利血平引起小鼠體溫過低和眼瞼下垂癥狀得到緩解，但強迫游泳實驗中小鼠的靜止時間沒有顯著性變化。此外，小鼠大腦中血清素和多巴胺水平顯著增加，表明臍橙精油具有抗抑郁的作用。WOLFFENBUTTEL等[22]研究柑橘精油嗅聞對小鼠是否具有抗抑郁的作用，行為學實驗表明10%柑橘精油溶液能使小鼠行為更活躍，但卻不會影響小鼠血清中的褪黑激素和皮質酮激素的水平。因此，柑橘精油可以作為治療抑郁癥的工具之一，但不會干擾褪黑激素和皮質酮激素的生理水平。

2.4 殺蟲

柑橘屬中的精油成分具有廣泛的生物活性，具有殺蟲的作用，并且能抑制幼蟲的生長。BAILAO等[23]研究發現，單萜類精油成分（檸檬烯和芳樟醇）具有良好的殺滅幼蟲的活性。此外，精油中提取出的化合物乙酸芳樟酯能夠抑制埃及蚊的生長。陳紅麗[24]發現，甜橙精油對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌和酵母菌均具有較好的抑菌效果；葡萄柚精油分子蒸餾輕相組分對大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌、單增李斯特菌和腸炎沙門氏菌的抑菌效果優于冷壓葡萄柚精油。

3 結語

現如今，柑橘功能成分的生物活性研究已經取得重要進展，但對其分子機制的研究較少，后期還需要大量的機制研究來進行探索，柑橘中活性成分在不同模型中的基因調控水平將是今后研究的方向。除了開展細胞實驗和動物實驗外，還需要進行臨床實驗研究。柑橘活性成分的抗菌消炎和抗抑郁特性，都需要臨床實驗研究來證明其可靠性。柑橘具有較好的生物活性和功能，將其作為保健食品越來越受到國內外的關注，將其作為功能性食品有望得到開發和利用。