曾英哲

（福建省漳州市平和縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，福建 平和 363700）

柚（Citrus maxima（Burm.）Merr.）是蕓香科（Rutaceae）柑橘屬（Citrus）植物的基本種之一，在我國栽培歷史悠久、種類繁多，種植面積及產(chǎn)量已達(dá)到世界首位。柚皮（Pomelo peel，PP）中含有精油、果膠、類黃酮、酚酸、類胡蘿卜素、香豆素和膳食纖維等多種天然活性成分，有著促進(jìn)人體健康、預(yù)防疾病發(fā)生的益處?，F(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)研究也表明，柚皮提取物具有抗癌、抗病毒、抗菌、降血糖、降血脂等活性[1]。

據(jù)統(tǒng)計，我國柚子的年產(chǎn)量為450萬t以上，柚皮占柚子總質(zhì)量的30%～40%，以此計算每年產(chǎn)生的廢棄柚皮量為135萬～180萬t[2]。由于目前柚果實以鮮食為主，因此柚皮多被丟棄，這不僅造成環(huán)境負(fù)擔(dān)，更使柚皮中功能性成分未得到充分利用，資源浪費現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，進(jìn)行柚皮深加工，生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品（如果膠、香精油、吸附劑、色素等）迫在眉睫，這樣不但充分利用了柚皮資源，而且還可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，推動食品工業(yè)的發(fā)展。

1 從柚皮廢料中提取活性成分

近年來，國內(nèi)科研工作者對柚皮的高值化綜合利用進(jìn)行了多次探索與研究[3-4]，但大都停留在試驗階段，不能進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)、滿足工業(yè)化需求[5]。研究表明，將柚皮作為原料可以生產(chǎn)果膠、精油、色素、膳食纖維、黃酮類化合物等。

柚皮廢料轉(zhuǎn)化為工業(yè)商品的幾種用途見圖1。

圖1 柚皮廢料轉(zhuǎn)化為工業(yè)商品的幾種用途

1.1 果膠

果膠（Pectin）是一種復(fù)雜的雜多糖，80%～90%用于食品工業(yè)。果膠可作為乳化劑、穩(wěn)定劑、凝膠劑、增香劑等，在醫(yī)藥上常做一些硬膏、軟膏之類的添加劑及重金屬解毒劑，還具有降血糖、降膽固醇等作用[6]。近年來，果膠市場需求量增加很快，為了尋找商業(yè)果膠的替代來源，研究者們對水果加工廢料進(jìn)行了探索。研究發(fā)現(xiàn)，柚子皮中富含果膠，因為它的反照率（果皮海綿狀的白色部分）可能含有水果中高達(dá)20%的果膠，是制取食用果膠的理想原料，目前果膠的提取方法主要有水提法、溶劑提取法、酸解法、超聲波輔助提取法、離子交換法、酶解法等[7]。陳艷紅等人[8]以柚皮粉為原材料，果膠得率為指標(biāo)，研究了酸法浸提柚皮果膠工藝中浸提溫度、pH值、浸提時間、液料比對柚皮果膠得率的影響。結(jié)果表明，柚皮果膠的最佳提取工藝為浸提時間90 min，浸提液pH值1.5，料液比1∶20（g∶mL），浸提溫度100℃，在此條件下，柚皮粗果膠得率達(dá)到19.9%。周旭等人[9]采用微波提取技術(shù)對江永香柚囊衣中果膠的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取料液比、pH值、微波功率、微波時間為自變量，通過正交試驗，研究各單因素及其交互作用對果膠得率的影響。結(jié)果表明，香柚柚皮囊衣中果膠的最佳提取工藝為料液比1∶40（g∶mL），pH值2.0，微波功率700 W，微波提取時間10 min，在此條件下柚囊衣果膠得率為12.61%。最近Liew S Q等人[10]報道了一種新技術(shù)，即使用天然深層低共熔溶劑（SWE）來提取柚皮中的果膠。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)加熱萃取法（5.3% W/W，db）或超聲波輔助提取法（3.4%W/W，db）相比，不加酸改性的SWE可獲得果膠的產(chǎn)率約為20%（W/W，db，產(chǎn)率表示為干果膠質(zhì)量與干柚粉質(zhì)量的比率）。

1.2 精油

香精油（Essential oils，EOs）是從植物中提取的揮發(fā)性油類，是植物的次生代謝產(chǎn)物。大多數(shù)香精油是由萜類、半萜類、醇類、醛類、酯類、酮類物質(zhì)和小部分石蠟類物質(zhì)組成的混合物。柚皮香精油是柚子加工生產(chǎn)的重要副產(chǎn)品之一，在化妝品、調(diào)味品、飲料和制藥工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，此外，已知柑橘類EOs含有具有抗炎和抗微生物特性的生物活性化合物，因此近年來受到人們的廣泛關(guān)注。精油的提取方法主要有蒸餾法、壓榨法、微波萃取、超臨界CO2萃取法及溶劑萃取等[11-12]。呂橄等人[13]以琯溪蜜柚柚皮為原料，采用纖維素酶輔助水蒸氣蒸餾法提取精油，結(jié)果表明，酶法輔助水蒸氣蒸餾法優(yōu)化后的提取工藝為酶加量0.5%，提取溫度45℃，pH值4.0，提取時間2 h，精油提取率為1.96%，相比優(yōu)化前提高46%，相比水蒸氣蒸餾法提高180%。朱凱祺等人[14]用亞臨界流體技術(shù)萃取精油，并對萃取條件進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，亞臨界流體技術(shù)萃取柚皮精油的最優(yōu)的工藝條件為萃取時間40 min，料液比1∶7（m∶V），夾帶劑添加量0.6 mL/g，在此條件下，柚皮精油達(dá)到最高提取率，為1.35%。此結(jié)論證明亞臨界流體萃取技術(shù)提取柚皮精油是一種提取率比較高的方法。最近，Vivian Goh R M等人[15]探索出一種萃取精油新技術(shù)-頂空固相（HS-SPME）法，并在9個柚子品種中檢測到多達(dá)130種揮發(fā)物，而在標(biāo)準(zhǔn)氣相色譜分析之后的水蒸餾中僅檢測到22～34種揮發(fā)物[16]。

1.3 色素

柚皮中同時含有脂溶性的類胡蘿卜素和水溶性的黃酮色素，這兩類天然色素都可廣泛用于食品加工，比化學(xué)合成的色素更為安全，具有保健功能。目前，用于柚皮色素提取的主要方法為浸提法、微波輔助提取法、超聲波提取法、超臨界流體萃取法等[17-18]。曹艷萍等人[19]以柚子皮為原料，95%酸性乙醇為溶劑，回流提取黃色素，并對色素的性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明該色素對光、熱、氧化劑、還原劑等具有一定的穩(wěn)定性。

1.4 膳食纖維

膳食纖維（Dietary fiber，DF）可根據(jù)其在水中的溶解度分類為可溶性膳食纖維（包括菊粉、β-葡聚糖和其他非淀粉多糖）和不溶性膳食纖維（包括木質(zhì)素、纖維素和一些半纖維素）[20-22]。膳食纖維具有抗氧化能力、促腸胃蠕動及改善腸道菌落平衡等保健作用，成為當(dāng)今人們研究的熱點[23-24]。膳食纖維提取方法包括化學(xué)法、酶法、膜分法、擠壓法等。閆榮玲等人[25]以江永香柚柚子皮為原料，用微波輔助堿法提取法提取了其膳食纖維，并對所提取膳食纖維的理化性質(zhì)與抗氧化活性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，在優(yōu)先保證可溶性膳食纖維提取率條件下，江永香柚柚皮膳食纖維的最佳提取工藝為料液比1∶10（g∶mL），堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%，微波時間40 s，微波功率350 W，該條件下，可溶性膳食纖維（SDF）與不溶性膳食纖維（IDF）的得率分別為40.8%，45.1%。

1.5 黃酮類化合物

黃酮類化合物廣泛分布于柑橘類水果中，是柑橘類水果中重要的生物活性成分，根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)，這些黃酮類化合物可分為黃酮、黃烷醇及黃酮苷類。近年來，由于黃酮類化合物具有多種生理活性，如抗腫瘤、抗菌、增強(qiáng)心血管功能、增強(qiáng)免疫力等，廣泛應(yīng)用于新型藥品的研制，以及食品和化妝品工業(yè)中，對疾病的預(yù)防和治療發(fā)揮越來越重要的作用。目前黃酮類化合物的提取方法有有機(jī)溶劑提取法、超濾法、堿性稀醇或堿性水提取法、超聲波提取法和微波提取法、系統(tǒng)溶劑提取法等[26]。李輝[27]選用超聲波提取法進(jìn)行黃酮類化合物的提取研究及優(yōu)化。初步研究了料液比、超聲提取時間、乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲功率對提取率的影響，并通過單因素試驗、正交試驗來優(yōu)化提取工藝，最終得到最佳工藝條件為料液比1∶35，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，提取時間50 min，功率80 W，黃酮類物質(zhì)得率為5.88%。

2 柚皮的綜合利用

2.1 吸附劑

吸附劑是一種能有效地從氣體或液體中吸附其中某些成分的固體物質(zhì)。用于濾除毒氣、精煉石油和植物油、防止病毒和霉菌、回收天然氣中的汽油、食糖和其他帶色物質(zhì)脫色劑等。柚子皮具有良好的吸附性能。研究表明，在pH值為2和溫度為30℃條件下，干燥柚皮粉末能吸附偶氮染料，最大吸附量為16 mg/g[28]。柚皮還可以作為不同類型染料的吸附材料。例如，柚皮活性炭顯示出對亞甲基藍(lán)的高吸收能力（50～500 mg/g）[29-31]。除了化學(xué)結(jié)合和靜電吸引作為吸附機(jī)制外，活化的柚皮中的孔隙率也是影響染料高吸收力的重要因素。例如，Li H等人[32]研究證明了柚皮活性炭表面存在的微孔和介孔結(jié)構(gòu)是觀察到的染料高吸附容量的原因。付鈺宸[33]利用廢棄物柚子皮作為試驗材料，用氯化鐵和過氧化氫分別改性，將改性后的產(chǎn)物用于去除水體中二價鎘離子，比較去除率和最佳反應(yīng)條件。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在氯化鐵改性柚子皮的試驗中，最佳物料比（即柚皮和氯化鐵）比為8∶1；最佳投加量（即改性后的柚子皮）為0.5 g。去除率最高可達(dá)87%。在H2O2改性柚子皮的試驗中，投加量為0.2 g時去除效果最好，去除率最高可達(dá)92%。白玉琦等人[34]以柚皮為原料，采用磷酸活化改性并經(jīng)擠壓、成型，制備成柚皮炭基顆粒吸附劑（PP-H3PO4），研究其對水中六價鉻（Cr6+）的去除效果。結(jié)果表明，PP-H3PO4對含100 mg/L Cr6+污水處理的最佳條件為吸附劑投加量3.0 g/L，溫度25℃，pH值2.0，處理120 min可達(dá)吸附平衡，Cr6+去除率在99.50%以上，且0～3.0 mol/L的氯化鈉鹽物質(zhì)對Cr6+去除率影響較小。這為實現(xiàn)果皮類廢棄物資源化的利用提供了參考依據(jù)。

2.2 柚皮糖制

糖制柚皮是加工柚皮的重要途徑，也是當(dāng)前柚皮高值化利用的主要途徑。目前，糖制柚皮產(chǎn)品主要包括柚皮果脯、柚皮果糕、柚皮果醬、柚皮蜜茶4類。市面上比較常見的是果脯和柚皮蜜茶。果脯是我國傳統(tǒng)食品，柚皮質(zhì)地柔嫩細(xì)致、肉質(zhì)豐富、果膠含量高，吸糖后飽滿而透明，因此是制作果脯的良好原料?；局谱鬟^程：柚皮→洗凈→切塊→預(yù)煮→糖煮（白砂糖、蜂蜜）→糖漬→烘干→成品。制得的柚子皮果脯金黃透明、柚皮風(fēng)味突出、無苦味、形態(tài)飽滿，咀嚼時柔軟而富有彈性[35-36]。柚皮蜜茶以韓國蜂蜜柚子茶為主要產(chǎn)品，以柚子果肉和果皮為原料，添加蜂蜜和增稠劑等配料混制而成，具有潤肺止咳、美容養(yǎng)顏的功效，近年來在中國風(fēng)靡盛行。它的制作流程為：柚子→選果→清洗、切片→鹽浸脫苦→加入酸味劑、增稠劑→熬煮→冷卻→添加蜂蜜→灌裝→殺菌→冷卻→成品。

果醬是柚皮深加工的另一個熱點研究方向，但由于柚皮中的苦味物質(zhì)含量較高，且不易去除，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，因此限制了其規(guī)?；a(chǎn)。周濃等人[37]探索利用柚子皮來研制具有獨特風(fēng)味的果醬食品，采用鹽堿法優(yōu)選最佳的柚皮脫苦方案，通過單因素試驗和正交試驗確定柚皮果醬的最佳工藝條件為糖量/果醬0.8∶1.0（g∶g），添加0.15%檸檬酸調(diào)試pH值至3.0，并添加0.8% β-環(huán)糊精對果醬起到脫苦除澀的作用，制得的果醬具有獨特的柚子香味，甜酸適中、口感舒適。

2.3 生產(chǎn)高價值飼料

柚皮中葡萄糖、果糖、蔗糖、木糖、多糖、蛋白及礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分，可以提高動物營養(yǎng)物質(zhì)的供給，是一種很好的飼料資源[38]。黃曉霞[39]選用啤酒酵母和黑曲霉，以柚皮為原料進(jìn)行單菌和混菌發(fā)酵生產(chǎn)柚皮菌體蛋白飼料條件的研究。討論了接種量、培養(yǎng)時間、培養(yǎng)溫度、通風(fēng)量、菌種比例、含水量、添加物等條件對發(fā)酵效果的影響，結(jié)果表明，在一定條件下，混菌發(fā)酵的試驗效果比單菌發(fā)酵的效果好?；炀l(fā)酵的最佳工藝條件為接種量比例（酵母菌∶黑曲霉）3∶1，總接種量12%，添加10%的麩皮于30℃條件下培養(yǎng)48 h，粗蛋白質(zhì)含量可提高到28.78%，是發(fā)酵原料的6～7倍，發(fā)酵產(chǎn)物色澤淡黃、酒香味濃、適口性好。

2.4 柚子皮的其他應(yīng)用

現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，柚皮多糖為柚皮主要活性成分之一[40]，具有降血脂、降低膽固醇等作用[41]。這些可溶性糖的存在及其高果膠含量使柚皮成為生物轉(zhuǎn)化為乙醇的理想原料。這是因為可生物降解的多糖（如果膠）可以通過酶水解轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵的糖，Huang R等人[42]利用柚皮生產(chǎn)乙醇，最終獲得的乙醇產(chǎn)率為73.5%（0.75 g/L·h）。并且發(fā)現(xiàn)，在添加由纖維素酶、果膠酶、葡萄糖苷酶和木聚糖酶組成的復(fù)合酶前采用水熱預(yù)處理，進(jìn)行補(bǔ)料分批同步糖化和發(fā)酵，可以有助于果膠的部分水解，顯著提高乙醇產(chǎn)量。此外，柚皮萃取物也可被用來合成銀納米粒子（Ag-NPs）。AgNPs作為一種新型抗菌藥物，在藥物傳遞、組織再生或修復(fù)等方面具有廣闊的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景，一直是深入研究的主題[43]。最近一項研究發(fā)現(xiàn)柚皮提取物可以輔助合成尺寸為20～30 nm的球形和不規(guī)則AgNPs[44]。Sarvamangala D等人[45]探究了合成的AgNPS抗菌性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，柚子皮提取物合成的AgNPS對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌均有較強(qiáng)的抑制活性。

3 結(jié)語

綜上所述，柚子皮有很大的開發(fā)價值，對柚皮進(jìn)行高值化利用，用現(xiàn)代色譜手段提取其中的活性成分，提高柚皮的附加值，具有非常重大的意義。目前，上述研究還處于初級試驗階段，不能大規(guī)模生產(chǎn)，還有很多技術(shù)問題尚待解決。例如，如何去除苦味而保持營養(yǎng)價值，如何一步法提取柚皮中的果膠和黃酮類成分，如何將柚皮吸附劑用于廢水的后處理等。所以，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)高校與企業(yè)之間的產(chǎn)學(xué)研合作，使柚子研究更具有創(chuàng)新性、先進(jìn)性、實際性。同時，政府部門應(yīng)創(chuàng)造條件將具有應(yīng)用前景的科研成果加快應(yīng)用于食品生產(chǎn)中，指導(dǎo)柚子產(chǎn)業(yè)的科學(xué)發(fā)展，實現(xiàn)柚皮相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)而提高資源利用度、減少環(huán)境污染。