柑橘的功能成分和生物活性研究进展

◎ 尹凯静

（芜湖职业技术学院 食品与生物工程学院，安徽 芜湖 241003）

柑橘，芸香科柑橘属植物，是热带和亚热带气候区栽培的重要农作物，适于生长在温暖湿润的环境中，是橘、柑、橙、金柑、柚、柠檬和枳的总称。我国是柑橘的主要的起源中心，也是柑橘的生产大国，资源丰富，品种繁多，而且涌现出许多具有优良特性的柑橘品种。柑橘类水果中富含营养成分，包括维生素、叶酸、膳食纤维、果胶和矿物质等。此外，柑橘还富含生物活性成分，如黄酮类化合物、精油、有机酸、柠檬苦素和类胡萝卜素等。柑橘的功能成分能促进人体健康，这些生物活性成分具有抗菌、抗肿瘤、抗炎、抗氧化、抗糖尿病和抗代谢紊乱的作用[1]。衰老会导致大脑中的神经元损伤，从而造成认知功能和运动能力的下降。这种神经变性的致病因素是氧化应激、线粒体功能障碍、能量稳态降低以及神经营养因子水平降低等。柑橘中的生物活性成分具有神经保护作用，果皮中的甲氧基黄酮和橙皮烯可通过血脑屏障直接作用于大脑，从而发挥保护作用[1]。

1 功能性成分

1.1 精油

柑橘果皮是生产精油的宝贵原料。柑橘精油是一类由萜烯和萜烯氧化物所组成的具有挥发性的复杂混合物，其中含有多种挥发性化学物质，如柠檬烯、α/β-蒎烯、β-月桂烯、柠檬烯、芳樟醇、α-葎草烯和α-萜品醇，这些物质具有抗氧化、抗炎、抗菌和促进伤口愈合的活性[2]。目前，柑橘精油广泛应用于香精香料、食品、饮料和制药行业中。柑橘精油能够保护生物体和组织免受活性氧损伤，因此可用作抗氧化剂[3]，也可用作防腐剂的替代品[4]。柑橘精油基本无毒性，这是对其抗氧化性进行广泛探索的原因之一。

1.2 柠檬苦素

柠檬苦素是具有呋喃环的三萜类化合物，主要存在于脐橙、柑桔、香橙和柚子中，是植物的次生代谢产物，在种子中含量较高，果皮中含量较低。柠檬苦素是柑橘呈现苦味的主要原因，具有多种药理活性，如抗癌、抗氧化、抗炎和抗菌等，被广泛应用于功能性食品、抗癌食品、杀虫剂和饲料等。

1.3 有机酸

有机酸是指广泛存在于柑橘中的一类酸性有机化合物，通常分布在植物的叶、根，特别是果实中。不同品种的柑橘中其有机酸含量相差较大，可分为高酸型、中等酸型和低酸型[5]。柑橘中常见的有机酸有柠檬酸、苹果酸、酒石酸、草酸和抗坏血酸等，其中柠檬酸的含量最高，是柑橘中主要的风味营养物质。天然有机酸具有抑菌、利胆、消炎、降血糖、抗氧化以及调节机体免疫等作用，预防疾病和促进新陈代谢。

1.4 黄酮

类黄酮是一类以C6-C3-C6为基本骨架的有机化合物，在豆类、水果和蔬菜中的含量丰富[6]。根据取代基的方式不同可细分为很多种，如黄酮、异黄酮、黄酮醇、黄烷酮、黄烷醇、黄烷-3-醇和花青素等。柑橘类水果中富含类黄酮，如橙皮苷、柚皮苷、橙皮素、柚皮素、槲皮素和花青素等。黄铜类化合物具有消炎、抑菌、抗病毒、降血糖、降血脂、抗氧化和免疫调节等多种生理活性，而且在心血管疾病的预防和治疗方面发挥着重要作用[7]。柑橘中黄酮类化合物在柑橘植物生理条件的调节中发挥着重要作用，包括花和果实的颜色变化、风味发展和抗应激生理作用[8]。黄酮类化合物具有清除活性氧的直接作用，在体外可以抵抗脂质氧化，提高机体的抗氧化酶活性，减少体内过氧化物的形成。在柑橘类黄酮中，柚皮苷、橙皮苷和柚皮素的抗氧化作用被普遍研究。此外，柑橘类黄酮能促进人体健康，是营养保健品和功能性食品的重要成分。

1.5 维生素

维生素是对身体机能至关重要的有机物，也是人们生活中不可或缺的物质。在已报道的13种维生素中，柑橘类水果中发现了6种，包括维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素C、维生素E和维生素B3。维生素A是一类脂溶性有机化合物，包括视黄醇、视黄醛、视黄酸和β-胡萝卜素。维生素A可与自由基（尤其是单线态氧）和过氧自由基反应，从而显示出抗氧化性能。维生素C，即抗坏血酸，是一种水溶性物质。它是柑橘中的一种主要维生素，在水果的果肉和果皮中含量丰富，蜜桔、柚子、脐橙和橘子提取物中维生素C的含量更多。维生素C是一种天然的自由基清除剂，可有效清除多种活性氧，清除单线氧并减少硫自由基。维生素E是一种脂溶性维生素，是一组包含生育酚和生育三烯酚的化合物，主要存在于柑橘类水果的果皮和种子中。维生素E可以通过多种不同的方式保护细胞膜免受脂质过氧化损伤。

2 生物活性

2.1 抗菌消炎

已经有大量研究表明，柑橘精油对不同种类的细菌具有广泛的抗菌活性。柑橘精油中的柠檬烯可显著抑制细菌的生长并破坏其细胞膜，从而导致细菌的形态发生变化。柑橘对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和伤寒沙门氏菌均显示出显著抑制其生长的活性[9]。LI等[10]发现丁香酚纳米乳中加入柠檬苦素可以提高柑橘类水果的抗真菌活性，并能抑制柑橘表面的病原性青霉生长，对其细胞膜、线粒体膜电位和麦角甾醇合成具有破坏性。柚子的乙酸乙酯提取物和丁醇提取物对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和柑橘黄单胞菌亚种显示出抑制作用[11]。炎症是一种复杂的防御机制，可以保护生物体免受伤害。一般来说，中等程度的炎症可能对身体有益。然而，持续的炎症反应会产生许多负面后果，包括组织损伤、功能丧失、肿瘤形成和死亡。BIAN等[12]将柠檬苦素醚化来引入其他基团，发现柠檬苦素的水溶性提高，抗炎和镇痛能力增加，因此通过结构修饰获得的柠檬苦素的水溶性衍生物具有更强的抗炎作用。XIA等[13]研究发现柠檬苦素可以降低小鼠的脂肪酶和血清淀粉酶水平，改善胰腺组织的病理学表征，可以通过抑制JAK2/STAT3信号通路来改善两种小鼠模型的急性胰腺炎。炎症和受损的免疫反应通常会增加结直肠癌的风险。ISHAK等[14]证明柠檬苦素通过改善适应性免疫反应、减少炎症和氧化应激，以及增强内源性抗氧化防御反应来明显减轻小鼠结直肠癌的发展。

2.2 抗氧化

抗氧化活性表示生物活性化合物通过有效清除自由基、抑制脂质过氧化反应和防止其他氧化损伤来维持细胞结构和功能的能力。它也是许多其他生物学功能的基础，如抗癌、抗炎和抗衰老等。许多慢性疾病的预防，如癌症、糖尿病和心血管疾病，已被认为与抗氧化活性有关。因此，深入研究天然抗氧化剂，如水果和蔬菜中的抗氧化剂，对保障人体健康具有重要意义。目前，文献报道的柑橘类水果中的抗氧化剂有170多种，包括维生素、矿物质元素、酚类化合物、萜类化合物和果胶等[15]。柑橘中的矿物质硒是抗氧化酶GSH-Px的重要成分，可以破坏细胞质中的自由基，保护组织免受氧化损伤。在柑橘水果酚类化合物中，黄酮类化合物、酚酸和香豆素的抗氧化活性较强。黄酮类化合物具有直接清除活性氧的作用，在体外可以抵抗脂质氧化，提高机体抗氧化酶活性，减少体内过氧化物的形成。柚子中的柚皮苷含量丰富，柚皮苷可以通过提高过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶抗氧化酶的活性，显著增强人体免疫系统的功效，避免内脏组织损伤或氧化引起的疾病[16]。蜜饯、柠檬和柚子中含有大量橙皮苷，具有清除自由基的能力，能够抑制Cu2+诱导的低密度脂蛋白氧化，促进胰腺B细胞再生，防止糖尿病孕鼠胚胎的氧化应激[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类酚类化合物，因其酚羟基而被证明具有很强的抗氧化活性。在柑橘萜类化合物中，柠檬苦素和类胡萝卜素也具有一定的抗氧化活性。不同的柠檬苦素具有不同的抗氧化能力，有些甚至比维生素C的抗氧化能力更强。类胡萝卜素通过淬灭单线态氧和消除有害自由基显示出抗氧化活性，还可以保护免疫细胞膜脂免受氧化损伤，从而保证细胞与细胞膜上受体之间的通讯信号，从而维持细胞正常功能，增强人体免疫力。

2.3 抗抑郁

LIM等[18]让地塞米松诱导的雄性ICR小鼠抑郁模型连续14 d口服柑橘皮提取物，发现大脑皮层和海马区的脑源性神经营养因子、原肌球蛋白受体激酶B和环AMP反应元件结合蛋白的水平升高，这说明柑橘皮渣的摄入显著减轻了小鼠由地塞米松诱导的抑郁行为，而且降低了神经毒性。WU等[19]在小鼠体内评估了柑橘橙水提物的抗抑郁作用，结果表明柑桔橙处理能显著缩短小鼠在强迫游泳试验和悬尾试验期间的静止时间，而且对皮质酮诱导的小鼠PC12细胞神经毒性具有神经保护作用，这些结果都表明柑橘橙水提物具有抗抑郁作用。研究评估了柑橘叶甲醇提取物的抗抑郁活性，实验结果表明大鼠连续服用提取物14 d后，大脑中去甲肾上腺素、多巴胺和血清素的水平显著增加，柑橘叶显示出显著的抗抑郁活性[20]。此外，柑橘精油也有明显的抗抑郁作用。ZHANG等[21]研究了脐橙精油嗅闻对利血平诱导的抑郁症小鼠的影响，旷场实验中小鼠活动显著增加，而且利血平引起小鼠体温过低和眼睑下垂症状得到缓解，但强迫游泳实验中小鼠的静止时间没有显著性变化。此外，小鼠大脑中血清素和多巴胺水平显著增加，表明脐橙精油具有抗抑郁的作用。WOLFFENBUTTEL等[22]研究柑橘精油嗅闻对小鼠是否具有抗抑郁的作用，行为学实验表明10%柑橘精油溶液能使小鼠行为更活跃，但却不会影响小鼠血清中的褪黑激素和皮质酮激素的水平。因此，柑橘精油可以作为治疗抑郁症的工具之一，但不会干扰褪黑激素和皮质酮激素的生理水平。

2.4 杀虫

柑橘属中的精油成分具有广泛的生物活性，具有杀虫的作用，并且能抑制幼虫的生长。BAILAO等[23]研究发现，单萜类精油成分（柠檬烯和芳樟醇）具有良好的杀灭幼虫的活性。此外，精油中提取出的化合物乙酸芳樟酯能够抑制埃及蚊的生长。陈红丽[24]发现，甜橙精油对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和酵母菌均具有较好的抑菌效果；葡萄柚精油分子蒸馏轻相组分对大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌、单增李斯特菌和肠炎沙门氏菌的抑菌效果优于冷压葡萄柚精油。

3 结语

现如今，柑橘功能成分的生物活性研究已经取得重要进展，但对其分子机制的研究较少，后期还需要大量的机制研究来进行探索，柑橘中活性成分在不同模型中的基因调控水平将是今后研究的方向。除了开展细胞实验和动物实验外，还需要进行临床实验研究。柑橘活性成分的抗菌消炎和抗抑郁特性，都需要临床实验研究来证明其可靠性。柑橘具有较好的生物活性和功能，将其作为保健食品越来越受到国内外的关注，将其作为功能性食品有望得到开发和利用。