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常山胡柚营养成分及其保健功能研究进展



全 文 :2015年 第32卷 第1期浙 江 柑 橘
收稿日期:2014-12-29
DOI:10.13906/j.cnki.zjgj.1009-0584.2015.01.142
常山胡柚营养成分及其保健功能研究进展
陆胜民1 张俊1 郑美瑜1 赵四清2 王刚2 杨兴良2
(1.浙江省农业科学院食品科学研究所 浙江果蔬保鲜与加工技术研究重点实验室
杭州 310021;2.常山县胡柚研究院)
常山胡柚(Citrus changshanensis)为芸香科植物柚(Citrus grandis (L.) Osbeck)与
酸橙(Citrus aurantium L.)的自然杂交品种(Xu, et al.,2006),主产于浙江省的常山、衢
州、龙游、江山、开化等地,以常山县为重点产区。果实具有丰产、抗冻、适应性强和特耐贮藏
及贮藏后品质更佳的特性,始产于常山县青石镇澄潭村胡家自然村,因果实似“小柚子”,又在
胡家村始种,故称胡柚。据《本草纲目》记载:“柚(气味)酸、寒、无毒、有消食、解酒、去肠胃恶
气、疗妊不思食、口淡之功能”。常山胡柚是以柚为母本的天然杂交种,很好地保存了柚的这
种药用功能。胡柚的镇咳化痰、清热解毒、解酒醒脑作用,历来为柚农所采用。胡柚果实中柚
皮苷、柠檬苦素的含量比一般柑橘类品种高,能抑制血糖增加,是糖尿病人不可多得的保健水
果;还有较高含量SOD酶,能延缓组织衰老,起延年益寿功效。然而,由于消费者对常山胡柚营
养和功能缺乏系统的了解,加上市场开拓等原因,近年来常山胡柚的种植面积和产量一直在
8000hm2和12×104t左右徘徊,销售价格停滞不前,且有下降的趋势。为促进消费者对常山胡
柚这一地方特色名果的认识,促进消费,开发出各种功能保健产品受益于更广大的人们,我们
在综述国内外对常山胡柚营养成分和保健功能研究进展的基础上,提出今后的科研与产业发
展对策及展望,对常山胡柚产业的转型升级及可持续发展具有重要的意义。
1 常山胡柚的营养成分
常山胡柚营养丰富,且极耐贮藏。仲山民等人(1994)报道了常山胡柚果实在贮藏期间,
果实质量、可食部分所占比例以及果肉中总酸、总糖、还原糖、可溶性固形物、维生素C、水分
和灰分等营养成分含量的变化规律,其主要研究结果:(1)常山胡柚果实正常收获后,在贮藏
(室内室温、无直射阳光、相对湿度85%左右)过程中质量不断减轻,至试验结束时,果实失重率
达20%~28%。果皮、白皮层、囊衣等非可食部分所占的比例随着贮期的延长而减小,下降幅度
以果皮为大。可食部分中的含水量在整个贮期中变化不大,所占比例不断提高。由此说明,
常山胡柚果实在贮藏过程中的质量损失主要发生在果皮中,其次为白皮层和囊衣,而果肉则
能基本保持新鲜状态。(2)常山胡柚果实经贮藏后,果肉中含酸量逐渐降低。含糖量虽在贮藏
前期有所下降,但在后期则不断提高。果肉的糖酸比值持续上升,从而使果实的风味也越来
越佳。(3)试验中还发现,胡柚果实被剥开后,将其囊瓣暴露于空气,放置一段时间再食用,果
肉的苦味增强,因此,常山胡柚果实剥开后应尽快食用或加工,否则会影响果实及其加工品的
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风味。(4)果实贮藏到次年3月上旬时未曾发现有腐烂果,说明它耐贮性很好,这为果实的贮藏
加工提供了极大的方便,确是一种理想的鲜食果实和加工原料。
仲山民和田荆祥(1995)报道了1992~1993年对常山胡柚果实营养成分的较系统的分析
结果,旨在让人们能更清醒地认识常山胡柚果实的营养价值,能更合理地加以开发利用。其
主要研究结果:(1)常山胡柚果实中所含的氨基酸种类较齐全,不论是游离氨基酸,还是水解
氨基酸均有18种,而且含量相当丰富,其中人体必需的8种氨基酸以及婴幼儿必需的组氨基
酸全部具有,占总含量的9.58%,说明常山胡柚果实具有较高的营养价值。(2)常山胡柚果实中
除氨基酸外,还富含葡萄糖、果糖和蔗糖,3种糖中以蔗糖为主,占53.87%;含有维生素A、维生
素B1、维生素B2、维生素C等,而这些维生素对人体具有调节神经和安神益智的作用;此外,还
含有Ca、P、K、Mg、Fe、Zn等多种无机元素,而这些无机元素存在均有健脑和促进大脑发育之功
能。因此,常山胡柚果实还是一种营养丰富的健脑食品。(3)常山胡柚果实外形美观,色泽艳
丽,香气独特、诱人,而且果肉酸甜适中,口感清爽,营养全面而丰富,再加上其耐贮运,因而,
它确实是一种色香味俱佳的、理想的鲜食果品,值得大力推广;同时,也是一种很好的加工原
料,应不断深入地加以开发利用。邹建凯和朱俞华(1997)报道了常山胡柚香气成分的研究结
果,鉴定出叶醇、乙醇α-蒎烯、柠烯、γ-松油烯、辛醛、癸醛,香芹醛、香紫苏醛、乙酸香叶酯、
石竹烯、金合欢醇、甜橙醛、圆柚酮等55个果皮油香气成分。
2 常山胡柚的功能药用成分及其生理活性
柑橘类果实的主要药用成分包括多酚类物质(类黄酮物质和酚酸)、类柠檬苦素等,其功
能主要涉及抗氧化,免疫调节,抗癌,降血糖,降血脂等。国内外已对甜橙、柠檬、葡萄柚、温州
蜜柑等柑橘品种中的功能成分及其药理作用进行了较深入的研究,而对常山胡柚中的药用成
分及其功能活性仅限于我国学者有限的研究报道。
马芹标(2002)对比分析了胡柚等5个柑橘品种果实的生理活性物质及品质相关成分,并
对胡柚果实提取液进行清除羟自由基的活性进行分析,研究了不同采收期和贮藏过程中胡柚
果实中的Ve、蛋白质、类胡萝卜素及总黄酮的变化规律,比较了柑橘果皮和果肉中含量的差
异。主要结果如下:(1)在比较的5个柑橘品种中,以胡柚果实中总黄酮的含量最为丰富,主要
以柚皮苷和芦丁为主,橙皮苷的含量比较低,而且果皮中的总黄酮含量要明显的高于果肉中
的含量。在果实的不同发育阶段和采后贮藏过程中,胡柚果实中总黄酮含量都有出现下降的
趋势,这说明果实幼果期是合成类黄酮化合物的主要时期。(2)在清除羟自由基的活性上,类
黄酮化合物甲醇提取液要明显高于乙醇和水提取液的清除活性。(3)胡柚果实果皮中的总类
胡萝卜素的含量要明显高于果肉中的含量,而且主要以β-胡萝卜素为主,α-胡萝卜素的含
量相当低。在比较的五个品种中,胡柚果实中类胡萝卜素的含量仅次于椪柑的含量。在果实
的发育进程和采后的贮藏过程中,其类胡萝卜素的含量都出现了上升趋势,但在果实的贮藏
后期,胡柚果肉中的类胡萝卜素含量出现明显的下降过程,这可能与胡柚果实在贮藏后期出
现枯水现象有关。(4)胡柚果实中含有丰富的矿质元素,特别是对人体有益的微量元素的含量
比较高。果实中糖由果糖、蔗糖、葡萄糖三部分组成,但从糖的构成比例来看,主要以积累已
糖为主。在比较的5个品种中,胡柚果实中Ve的含量最高,而且果皮中的含量要高于果肉中
的含量,在胡柚果实的发育过程中,其Ve的含量是不断上升的。而胡柚果实中蛋白质含量与
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其它几个品种的差异性不大。该研究综合评价了胡柚果实的营养价值,明确了胡柚果实在发
育过程及贮藏过程中类黄酮化合物和类胡萝卜素含量的动态变化规律,分析了几种与品质相
关的成分,为合理利用胡柚果实提供了科学依据。
赵雪梅(2003)研究了胡柚皮化学成分的组成及其药理及生物活性。主要结果:采用层析
法从胡柚果皮提取物中分离得到了33个化合物,通过1D-NMR,2D-NMR,Mass及IR光谱分析,鉴
定了其中31个化合物的结构,2个为新化合物,其余29个化合物为首次从该种植物中区获得,
以二氢黄酮及其苷类—橙皮苷和柚皮苷为主要成分,其次是多甲氧基黄酮和柠檬苦素类化合
物。从胡柚皮中获得的β-紫罗酮为具有13个碳原子的化合物,作为天然产物它们在自然界
中不仅稀有而且含量也不丰富。另外,通过采用气相色谱/质谱/计算机联用(GC/MS/DS)技
术,对胡柚皮中挥发性成分进行了分析,共检测鉴定出49种化合物,其中萜烯类化合物占主导
地位,优势成分为柠烯(相对含量35.292%,分子量为136)。 对其挥发油及不同极性溶剂的
提取物的药理活性研究表明胡柚皮挥发油具有较好的抗真菌活性,对石膏样毛癣菌和红色毛
癣菌表现出了很高的敏感性,它们的MIC值分别为O.025 μl/ml和0.00625 μl/ml;胡柚皮
中某些化合物对T、B淋巴细胞的增殖反应有抑制作用,且对T淋巴细胞增殖反应的抑制作用
比对B淋巴细胞增殖反应的抑制作用具有广谱性,有效部位为氯仿部位;抗凝血作用效果不明
显,不同浓度的测试物对血小板聚集无抑制效果,在临床上表现为无抗凝血作用。通过对胡
柚皮粗提物、纯化合物及标准品的对照试验表明,黄酮类化合物作为自由基清除剂时存在构-
效关系,不同样品对氧自由基的清除能力是羟基自由基清除能力的10~50倍,胡柚皮中黄酮
类化合物是一种良好的自由基清除剂。该研究为胡柚第三代保健食品的开发提供了可靠的
理论基础,并为胡柚的分类及其皮的质量标准评价以及药理作用提供了化学成分方面的依
据,有助于更好地综合开发和利用胡柚资源及发展我国传统中药。
Sun等人(2005)研究了Foxiangyou、温州蜜柑、椪柑、胡柚4个柑橘栽培种果实生长和成
熟期间不同组织所含柠檬苦素和诺米林两种苦味物质含量及其抗氧化能力。结果表明,在提
取物样品中柠檬苦素和诺米林是主要的类柠檬苦素。在果实生长和成熟期间,柠檬苦素和诺
米林的含量从4月开始增加,到9月初达到峰值,随后下降直到10月晚期,此时含量达到一个
稳定的低水平。成熟果的4个组织部位中柠檬苦素和诺米林的抗氧化能力通过β-胡萝卜素
漂白法测定,除了白皮层外的其它3个部位,两者的抗氧化能力是维生素C的2.9~8.3倍。
Abeysinghe等人(2007)分析了4个柑橘品种不同的可食用部分:汁胞、囊衣和囊瓣中生
物活性化合物和铁还原力抗氧化分析法测定的总抗氧化能力。发现橙皮苷占了温州蜜柑、椪
柑和甜橙中总酚类物质的 18.5%~38.5%,而柚皮苷只在常山胡柚中发现,占了该品种囊衣中
总酚类物质的53.7%。在所有4个品种的囊衣部分,酚类化合物含量和总抗氧化能力显著高于
汁囊和囊瓣中的。常山胡柚囊衣中的总酚类物质、总黄酮类化合物、柚皮苷含量和总抗氧化
能力最高,而椪柑的汁胞中类胡萝卜素含量最高。在所有品种的汁胞和囊瓣中维生素C对总
抗氧化能力的贡献为26.9%~45.9%。在囊衣中,橙皮苷对总抗氧化能力的贡献分别为54.0%
(温州蜜柑)、46.7%(甜橙)和30.0%(椪柑)。结果表明,柑橘果实的囊衣中生物活性化合物含
量和总抗氧化能力均很高,因此推荐消费柑橘果实时食用所有可食部分而不是光是果汁或汁
胞。
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Xu等人(2008a)对比分析了椪柑和胡柚成熟期间酚酸的组成和分布。在四种类型(自由、
酯、糖苷和酯结合)的酚酸中,椪柑的含量高于胡柚的,但两者随着成熟度的提高,各种酚酸大
幅下降,另外,果皮比果肉含有更高的酚酸。在8种所测的酚酸中,绿原酸和阿魏酸的含量最
高,咖啡酸含量在未成熟果实中相对较高,而羟基肉桂酸相比于羟基苯甲酸占了较大的比例,
尤其是在椪柑中。酚酸的总含量从180 μg/g DW(成熟阶段胡柚果肉中)到5060 μg/g DW
(未成熟的椪柑果皮),上述数据可以为鉴别柑橘果汁掺假以及消费者和食品技术人员提供有
用的信息。
Xu等人(2008b)研究了15个中国产柑橘品种果汁的营养成分和抗氧化能力,结果显示,本
地早的总类胡萝卜素含量最高(10.02 mg/L),萨摩蜜橘的芸香柚皮苷含量最高(288.12 mg/
L),Yinzaocheng的橙皮苷含量最高(533.64 mg/L),胡柚汁中的柚皮苷 (348.53 mg/L)、新橙
皮苷(265.25 mg/L)和总黄烷酮糖苷(746.08 mg/L)含量最高,Liubencheng含最高的总酚酸
(72.61 mg/L),杂交种439的抗坏血酸含量 (631.25 mg/L)、总酚类物质(1555.49 mg/L) 、
DPPH自由基抑制能力 (61.62%)均为最高,哈姆林甜橙的抗坏血酸等效抗氧化能力最高
(AEAC: 899.31 mg/L)(铁还原抗氧化能力分析法,FRAP)。对抗坏血酸,总酚类物质(没食子
酸等效)、铁还原抗氧化能力、DPPH抑制率、总黄烷酮糖苷和总酚酸的相关系数分析表明,抗坏
血酸对柑橘汁的抗氧化能力大小起主要的作用,酚类物质也起到重要的作用,可能主要归功
于黄烷酮糖苷,而酚酸似乎所起作用最小。从抗氧化能力和营养角度来说,胡柚和杂种439被
认为是两种有价值的品种。
郅景梅和张天歌(2008)采用硅胶柱色谱分离及重结晶的方法从胡柚皮中分离黄酮类成
分,并根据理化性质和波谱数据进行化合物的结构鉴定,结果分离并鉴定了五个多甲氧基黄
酮类化合物,分别为:5-羟基-6,7,8,3′,4′-五甲氧基黄酮(Ⅰ),5,6,7,8,4′-五甲氧基黄
酮(Ⅱ),5,6.7,8,3′,4′-六甲氧基黄酮(Ⅲ),5,6,7,3′,4′-五甲氧基黄酮(Ⅳ),5-羟
基-3,6,7,8,3′,4′-六甲氧基黄酮(Ⅴ)。
闵鹏等人(2010)采用色谱法分离纯化,根据理化性质和波谱学数据分析鉴定结构,结果
分离鉴定了常山胡柚汁中8个已知化合物,分别是圣草次苷(1)、新北美圣草苷(2)、柚皮芸香
苷(3)、新橙皮苷(4)、柠檬苦素(5)、胡萝卜苷(6)、β-谷甾醇(7)、蔗糖(8),其中化合物1-4均
为首次从该植物中分离得到。
Zhang等人(2012)分析了胡柚果实不同部位中总酚和总黄酮类化合物以及柚皮苷和新橙
皮苷两种黄酮类物质的含量,发现胡柚皮中总酚和总黄酮的含量显著高于可食部分囊衣和汁
胞部分。柚皮苷和新橙皮苷在果皮的白色层中含量最高,二者含量分别达到 27.00 和
19.09 mg/g 干重;其次是囊衣,二者含量分别达到22.10和16.35 mg/g 干重;黄皮层中含量
分别为11.40 和11.24 mg/g 干重;汁胞中含量最低,分别为3.65和2.50mg/g DW。用纯化的
柚皮苷和新橙皮苷处理人肝癌细胞HepG2,可以增加葡萄糖的消耗,同时两者提高了AMP激活
蛋白激酶 (AMPK)的磷酸化,因此,胡柚中的柚皮苷和新橙皮苷可以通过调节葡萄糖代谢而作
为潜在的降血糖物质。
3 胡柚平衡血糖的研究
何静(2011)通过高效液相色谱等方法测定了胡柚果肉中的糖类物质和类黄酮化合物含
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量(干物质含量):总糖 520.07±23.70mg/g,葡萄糖 94.05±5.28mg/g,蔗糖 308.38 ±
10.02mg/g,果糖116.80±4.12 mg/g;总黄酮11.03±0.13 mg/g,橙皮苷2.23±0.09 mg/g,柚
皮苷2.79±0.02 mg/g。该结果表明胡柚含有大量的使血糖升高的物质和较丰富的类黄酮化
合物。通过动物实验、细胞模型和分子模型研究初步证明胡柚果肉中确实存在调节血糖的物
质。
通过研究胡柚对四氧嘧啶型糖尿病小鼠的空腹血糖浓度、糖耐量、生长情况、肝脏体重比
以及肝脏抗氧化能力的影响,发现胡柚在一定程度上能够平衡糖尿病小鼠的血糖,低、中剂量
(相当于成人每天食用1~2个胡柚)平衡血糖效果显著。糖尿病小鼠长期摄入低、中剂量的胡
柚后,受损的口服糖耐量得到改善,说明胡柚中存在某些成分,能够改善糖尿病小鼠的糖耐
量。胡柚能够减少糖尿病小鼠肝脏/体重比,促进糖尿病小鼠肝糖原的贮存。不同剂量的胡
柚均有助于恢复糖尿病小鼠肝脏受损的SOD和GSH-Px活力。低剂量组能增加SOD和GSH-Px
活力;中剂量组只能增加SOD活力;高剂量组对两者无显著影响。
糖尿病主要是由于患者体内胰岛素分泌绝对或相对不足引起的。胰岛素作用的靶细胞
主要有3种,脂肪细胞就是其中之一。而3T3-L1脂肪细胞模型是近年来研究糖尿病药物运用
比较普遍的模型,通过药物的作用可影响3T3-L1脂肪细胞葡萄糖的消耗,改变3T3-L1脂肪细
胞白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、脂联素等细胞因子及游离脂肪酸(FFA)的
分泌水平。通过3T3-L1脂肪细胞模型可考察药物抗糖尿病的功能。将胡柚果肉分为5个不
同极性的组分,其中石油醚组分、二氯甲烷组分、乙酸乙酯组分和水组分均能显著促进脂肪细
胞对葡萄糖的摄取,二氯甲烷组分、乙酸乙酯组分、正丁醇组分和水组分能够显著降低脂肪细
胞白介素-6和游离脂肪酸的水平。已知具有降血糖功效的黄酮类化合物主要分布在乙酸乙
酯组分中,以柚皮苷和橙皮苷含量较高,柠檬苦素类化合物主要存在于二氯甲烷组分中,柠檬
苦素和诺米林、类胡萝卜素主要存在于石油醚组分中。
通过α-葡萄糖苷酶抑制剂筛选模型,考察胡柚不同极性组分对α-葡萄糖苷酶活性的影
响发现,正丁醇组分对α-葡萄糖苷酶有较为明显的竞争性抑制作用,IC50为25.42±0.45mg/
ml,抑制剂常数KI为114.05mg/L。其他组分对α-葡萄糖苷酶活性影响不明显。
上述研究表明胡柚果肉含糖量较高,但具有平衡血糖的功能,而具体成分不明确。褚武
菁(2014)将胡柚果肉分离成不同极性的5个组分(石油醚组分、二氯甲烷组分、乙酸乙酯组分、
正丁醇组分和水组分),测定5个组分中的主要物质及其含量。通过3T3-L1脂肪细胞模型筛
选平衡血糖组分,并采用小鼠模型对胡柚果肉中的5个组分进行正常小鼠急性毒性的研究,最
后通过糖尿病模型筛选平衡血糖的组分,该研究结果表明,胡柚果肉中存在有效成分(黄酮类
化合物、柠檬苦素类化合物、类胡萝卜素),其中5个组分可有效地促进3T3-L1脂肪细胞对葡
萄糖的摄取。水组分高剂量组可显著降低糖尿病小鼠血糖,与糖尿病模型对照组比较呈显著
性(p<0.05)。该研究可以为胡柚果肉中平衡血糖成分的筛选提供参考。
4 建议和展望
虽然上述研究已基本上确定了常山胡柚果实的营养价值和保健功能,但继续开展对常山
胡柚果实营养成分及其功能的深入研究,通过多种渠道进行胡柚营养知识和加工产品的科普
宣传和推广,是胡柚产业转型升级和可持续发展的必经之路。今后应重点研究胡柚平衡血
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糖、降血脂功能与其相关产品的开发;胡柚与葡萄柚果实在类黄酮、类柠檬苦素等功能性物质
与类胡萝卜素、氨基酸、矿物质、维生素等营养成分方面的差异,因为胡柚与葡萄柚在种源上
有较大的相似性,国外对葡萄柚的研究较为深入,消费者对葡萄柚的认知度也较高,对比研究
有利于为胡柚的营养保健作用的宣传提供科学依据;拓展胡柚资源(花、幼果)功能性成分的
分离、鉴定和利用;胡柚黄酮物质的结构改性和纳米包埋以改善人体吸收和提高生物利用率;
胡柚精油的功能与应用研究等。相信,对胡柚资源的深入研究与充分利用将大大提高胡柚的
附加值,促进常山胡柚产业的健康发展。
参考文献
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