柑橘的功能成分和生物活性研究進(jìn)展

◎ 尹凱靜

（蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品與生物工程學(xué)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(qū)栽培的重要農(nóng)作物，適于生長(zhǎng)在溫暖濕潤(rùn)的環(huán)境中，是橘、柑、橙、金柑、柚、檸檬和枳的總稱(chēng)。我國(guó)是柑橘的主要的起源中心，也是柑橘的生產(chǎn)大國(guó)，資源豐富，品種繁多，而且涌現(xiàn)出許多具有優(yōu)良特性的柑橘品種。柑橘類(lèi)水果中富含營(yíng)養(yǎng)成分，包括維生素、葉酸、膳食纖維、果膠和礦物質(zhì)等。此外，柑橘還富含生物活性成分，如黃酮類(lèi)化合物、精油、有機(jī)酸、檸檬苦素和類(lèi)胡蘿卜素等。柑橘的功能成分能促進(jìn)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(huì)導(dǎo)致大腦中的神經(jīng)元損傷，從而造成認(rèn)知功能和運(yùn)動(dòng)能力的下降。這種神經(jīng)變性的致病因素是氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙、能量穩(wěn)態(tài)降低以及神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子水平降低等。柑橘中的生物活性成分具有神經(jīng)保護(hù)作用，果皮中的甲氧基黃酮和橙皮烯可通過(guò)血腦屏障直接作用于大腦，從而發(fā)揮保護(hù)作用[1]。

1 功能性成分

1.1 精油

柑橘果皮是生產(chǎn)精油的寶貴原料。柑橘精油是一類(lèi)由萜烯和萜烯氧化物所組成的具有揮發(fā)性的復(fù)雜混合物，其中含有多種揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)，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(zhì)具有抗氧化、抗炎、抗菌和促進(jìn)傷口愈合的活性[2]。目前，柑橘精油廣泛應(yīng)用于香精香料、食品、飲料和制藥行業(yè)中。柑橘精油能夠保護(hù)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(wú)毒性，這是對(duì)其抗氧化性進(jìn)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(huán)的三萜類(lèi)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(chǎn)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(xiàn)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(yīng)用于功能性食品、抗癌食品、殺蟲(chóng)劑和飼料等。

1.3 有機(jī)酸

有機(jī)酸是指廣泛存在于柑橘中的一類(lèi)酸性有機(jī)化合物，通常分布在植物的葉、根，特別是果實(shí)中。不同品種的柑橘中其有機(jī)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(jiàn)的有機(jī)酸有檸檬酸、蘋(píng)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(fēng)味營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。天然有機(jī)酸具有抑菌、利膽、消炎、降血糖、抗氧化以及調(diào)節(jié)機(jī)體免疫等作用，預(yù)防疾病和促進(jìn)新陳代謝。

1.4 黃酮

類(lèi)黃酮是一類(lèi)以C6-C3-C6為基本骨架的有機(jī)化合物，在豆類(lèi)、水果和蔬菜中的含量豐富[6]。根據(jù)取代基的方式不同可細(xì)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(lèi)水果中富含類(lèi)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(lèi)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(diào)節(jié)等多種生理活性，而且在心血管疾病的預(yù)防和治療方面發(fā)揮著重要作用[7]。柑橘中黃酮類(lèi)化合物在柑橘植物生理?xiàng)l件的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用，包括花和果實(shí)的顏色變化、風(fēng)味發(fā)展和抗應(yīng)激生理作用[8]。黃酮類(lèi)化合物具有清除活性氧的直接作用，在體外可以抵抗脂質(zhì)氧化，提高機(jī)體的抗氧化酶活性，減少體內(nèi)過(guò)氧化物的形成。在柑橘類(lèi)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(lèi)黃酮能促進(jìn)人體健康，是營(yíng)養(yǎng)保健品和功能性食品的重要成分。

1.5 維生素

維生素是對(duì)身體機(jī)能至關(guān)重要的有機(jī)物，也是人們生活中不可或缺的物質(zhì)。在已報(bào)道的13種維生素中，柑橘類(lèi)水果中發(fā)現(xiàn)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(lèi)脂溶性有機(jī)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(tài)氧）和過(guò)氧自由基反應(yīng)，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(zhì)。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(lèi)水果的果皮和種子中。維生素E可以通過(guò)多種不同的方式保護(hù)細(xì)胞膜免受脂質(zhì)過(guò)氧化損傷。

2 生物活性

2.1 抗菌消炎

已經(jīng)有大量研究表明，柑橘精油對(duì)不同種類(lèi)的細(xì)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(xì)菌的生長(zhǎng)并破壞其細(xì)胞膜，從而導(dǎo)致細(xì)菌的形態(tài)發(fā)生變化。柑橘對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和傷寒沙門(mén)氏菌均顯示出顯著抑制其生長(zhǎng)的活性[9]。LI等[10]發(fā)現(xiàn)丁香酚納米乳中加入檸檬苦素可以提高柑橘類(lèi)水果的抗真菌活性，并能抑制柑橘表面的病原性青霉生長(zhǎng)，對(duì)其細(xì)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(duì)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(fù)雜的防御機(jī)制，可以保護(hù)生物體免受傷害。一般來(lái)說(shuō)，中等程度的炎癥可能對(duì)身體有益。然而，持續(xù)的炎癥反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生許多負(fù)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(lái)引入其他基團(tuán)，發(fā)現(xiàn)檸檬苦素的水溶性提高，抗炎和鎮(zhèn)痛能力增加，因此通過(guò)結(jié)構(gòu)修飾獲得的檸檬苦素的水溶性衍生物具有更強(qiáng)的抗炎作用。XIA等[13]研究發(fā)現(xiàn)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(xué)表征，可以通過(guò)抑制JAK2/STAT3信號(hào)通路來(lái)改善兩種小鼠模型的急性胰腺炎。炎癥和受損的免疫反應(yīng)通常會(huì)增加結(jié)直腸癌的風(fēng)險(xiǎn)。ISHAK等[14]證明檸檬苦素通過(guò)改善適應(yīng)性免疫反應(yīng)、減少炎癥和氧化應(yīng)激，以及增強(qiáng)內(nèi)源性抗氧化防御反應(yīng)來(lái)明顯減輕小鼠結(jié)直腸癌的發(fā)展。

2.2 抗氧化

抗氧化活性表示生物活性化合物通過(guò)有效清除自由基、抑制脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)和防止其他氧化損傷來(lái)維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的能力。它也是許多其他生物學(xué)功能的基礎(chǔ)，如抗癌、抗炎和抗衰老等。許多慢性疾病的預(yù)防，如癌癥、糖尿病和心血管疾病，已被認(rèn)為與抗氧化活性有關(guān)。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(duì)保障人體健康具有重要意義。目前，文獻(xiàn)報(bào)道的柑橘類(lèi)水果中的抗氧化劑有170多種，包括維生素、礦物質(zhì)元素、酚類(lèi)化合物、萜類(lèi)化合物和果膠等[15]。柑橘中的礦物質(zhì)硒是抗氧化酶GSH-Px的重要成分，可以破壞細(xì)胞質(zhì)中的自由基，保護(hù)組織免受氧化損傷。在柑橘水果酚類(lèi)化合物中，黃酮類(lèi)化合物、酚酸和香豆素的抗氧化活性較強(qiáng)。黃酮類(lèi)化合物具有直接清除活性氧的作用，在體外可以抵抗脂質(zhì)氧化，提高機(jī)體抗氧化酶活性，減少體內(nèi)過(guò)氧化物的形成。柚子中的柚皮苷含量豐富，柚皮苷可以通過(guò)提高過(guò)氧化氫酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶抗氧化酶的活性，顯著增強(qiáng)人體免疫系統(tǒng)的功效，避免內(nèi)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(dǎo)的低密度脂蛋白氧化，促進(jìn)胰腺B細(xì)胞再生，防止糖尿病孕鼠胚胎的氧化應(yīng)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(lèi)酚類(lèi)化合物，因其酚羥基而被證明具有很強(qiáng)的抗氧化活性。在柑橘萜類(lèi)化合物中，檸檬苦素和類(lèi)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(qiáng)。類(lèi)胡蘿卜素通過(guò)淬滅單線態(tài)氧和消除有害自由基顯示出抗氧化活性，還可以保護(hù)免疫細(xì)胞膜脂免受氧化損傷，從而保證細(xì)胞與細(xì)胞膜上受體之間的通訊信號(hào)，從而維持細(xì)胞正常功能，增強(qiáng)人體免疫力。

2.3 抗抑郁

LIM等[18]讓地塞米松誘導(dǎo)的雄性ICR小鼠抑郁模型連續(xù)14 d口服柑橘皮提取物，發(fā)現(xiàn)大腦皮層和海馬區(qū)的腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、原肌球蛋白受體激酶B和環(huán)AMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白的水平升高，這說(shuō)明柑橘皮渣的攝入顯著減輕了小鼠由地塞米松誘導(dǎo)的抑郁行為，而且降低了神經(jīng)毒性。WU等[19]在小鼠體內(nèi)評(píng)估了柑橘橙水提物的抗抑郁作用，結(jié)果表明柑桔橙處理能顯著縮短小鼠在強(qiáng)迫游泳試驗(yàn)和懸尾試驗(yàn)期間的靜止時(shí)間，而且對(duì)皮質(zhì)酮誘導(dǎo)的小鼠PC12細(xì)胞神經(jīng)毒性具有神經(jīng)保護(hù)作用，這些結(jié)果都表明柑橘橙水提物具有抗抑郁作用。研究評(píng)估了柑橘葉甲醇提取物的抗抑郁活性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明大鼠連續(xù)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(duì)利血平誘導(dǎo)的抑郁癥小鼠的影響，曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中小鼠活動(dòng)顯著增加，而且利血平引起小鼠體溫過(guò)低和眼瞼下垂癥狀得到緩解，但強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)中小鼠的靜止時(shí)間沒(méi)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(duì)小鼠是否具有抗抑郁的作用，行為學(xué)實(shí)驗(yàn)表明10%柑橘精油溶液能使小鼠行為更活躍，但卻不會(huì)影響小鼠血清中的褪黑激素和皮質(zhì)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(huì)干擾褪黑激素和皮質(zhì)酮激素的生理水平。

2.4 殺蟲(chóng)

柑橘屬中的精油成分具有廣泛的生物活性，具有殺蟲(chóng)的作用，并且能抑制幼蟲(chóng)的生長(zhǎng)。BAILAO等[23]研究發(fā)現(xiàn)，單萜類(lèi)精油成分（檸檬烯和芳樟醇）具有良好的殺滅幼蟲(chóng)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(zhǎng)。陳紅麗[24]發(fā)現(xiàn)，甜橙精油對(duì)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(duì)大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌、單增李斯特菌和腸炎沙門(mén)氏菌的抑菌效果優(yōu)于冷壓葡萄柚精油。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)如今，柑橘功能成分的生物活性研究已經(jīng)取得重要進(jìn)展，但對(duì)其分子機(jī)制的研究較少，后期還需要大量的機(jī)制研究來(lái)進(jìn)行探索，柑橘中活性成分在不同模型中的基因調(diào)控水平將是今后研究的方向。除了開(kāi)展細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)外，還需要進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)研究來(lái)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(lái)越受到國(guó)內(nèi)外的關(guān)注，將其作為功能性食品有望得到開(kāi)發(fā)和利用。