1、毕业 论文文献综述 应用化学 橘皮中柠檬苦素的提取工艺研究 1 柠檬苦素的研究进展 柠檬苦素类似物是一类高度氧化的四环三菇类化合物，主要分布于柑橘属和株科属植物中。柠檬苦素类化合物是柑橘属植物的次生代谢产物，它不同于初级代谢产，在柑桔类植物生长过程中，并不直接发生作用。柠檬苦素及其类似物在抗肿瘤、镇痛、抗炎、改善睡眠、抗病毒、抗菌、抗焦虑，调节体内胆固醇含量、防止动脉粥样硬化和除虫等方面都具有显著的效果，越来越受到人们的关注，因此，在功能食品、保健品以及植物天然活性物质的开发方面都具有广阔的发展前景 1。 1.1 研究背景 柑橘属芸香科植物，是天然柠檬苦素类似物的主要来源之一，但在国内有关于柠
2、檬苦素的生物学活性以及疗效的研究还处于初级阶段，同时也缺乏高效、完善的天然柠檬苦素类似物的提取、鉴定和检测技术体系。柑橘是世界的第一大水果，世界年产量达 8000多万吨，我国的柑橘种植面积有 128 万公顷，居世界的首位，年产量 800 多万吨，皮渣250 多万吨 2。传统的处理方法是将其进行填埋或加工成饲料，从环境和经济角度分析，都不是科学合理的解决途径。对柑橘皮渣功能性成分的利用，不仅能减少宝贵资源的浪费，保护生态环境，也带动整 个柑橘业的健康发展。可见，如何有效的利用柑橘皮渣提取柠檬苦素类似物具有重要的意义。 1.1.1 国内研究现状 我国对类柠檬苦素的研究还正处于初级阶段，尤其对其生理
3、性功能的研究尚未见报道，而对柠檬苦素的提取优化方案的报道则更少。近年来对柠檬苦素生理性功能的研究以及水溶性柠檬苦素 (柠檬苦素葡萄糖糖苷 )的发现，进一步的引起了研究者的兴趣，而柠檬苦素在商业上的需求也明显增加了 3。就柠檬苦素在食品及食品添加剂中的应用方面来说，由于化学防腐剂的安全性已引起人们的质疑，越来越多的科技工作者将注意力转向了天然食品防腐剂的 开发。 目前，限于天然食品防腐剂在价格、隐定性、抑菌防腐效果等方面存在的不足而未1 能普及使用，但从长远发展趋势来看，天然防腐剂必将取代化学防腐剂。尽管柠檬苦素及其类似物具有诸多优良特性，在食品和功能性食品添加剂中利用的潜力很大，但也有很多不利
4、因素限制了其使用，比如柠檬苦素具有的天然苦味，在很多食品中的应用受到限制抑菌以及高效除虫等生物学活性，越来越受到学者的重视 4。如今，柠檬苦素类化合物高效提取、分离纯化和鉴定体系的建立，单体的药理研究己成为研究的热点。 1.1.2 国外研究现状 柠檬苦素是 1938 年由美国 人 Higby 首次从脐橙中分离出来的， 60 年代， Arigoni等首次对其结构进行了确定，分子式为 C26H30O8，分子量为 470，分子结构如图 5。 国外对类柠檬苦素在柑桔叶、果实、种子内的合成、转化及分布有较深入的研 究，柑桔汁脱苦技术也较成熟。近来对类柠檬苦素生理功能的研究和水溶性类柠檬苦素 (类柠檬苦素
5、葡萄糖普 )的发现进一步引起了研究者的兴趣，类柠檬苦素在商业上的需求也明显增加。 日本一家公司 1998 年己推出 LG 1000 的果汁新产品 (类柠檬苦素葡萄糖营含量 300 1000mg/kg)，还有其他 的功能性食品和饮料 。 经过多次 的 动物和人体试验，美国科学家近 来 首次发现，通过食用柑橘或橘子汁，人体可以随时从中吸收柠檬苦素，而柠檬苦素对口腔癌、皮肤癌、肺癌、乳腺癌、胃癌和结肠癌具有良好的预防作用。目前，美国科学家正在努力研究柠檬苦 素 对于 降低人体胆固醇方面的积极作用 6。 2 柠檬苦素的提取 2.1 有机溶剂浸提法 由于柠檬苦素类似物来源广泛，而且分布于植物的不同组织中
6、，在柑橘果实中主要存在于果核和果皮中，所以其提取方法各异。浸提法是利用柠檬苦素类化合物与混入的杂质极性不同，选用不同溶剂萃取，可达到分离的目的。此法一般主要包括两个步骤：第一步是脱脂。干燥并粉碎果皮，使用石油醚、乙醚或正己烷进行脱脂，常用石油醚 (6090 )脱脂 6-24h 或在室温下处理足够时间，也可根据具体的条件选择多种复合脱脂溶剂，从而提高脱脂效果。第二步是浸提或萃 取，常用的提取剂有：三氯甲烷、二氯甲烷、2 乙醇、甲醇、丙酮等进行浸提取 4-12h，将所得提取液过滤并浓缩得到柠檬苦素类似物粗产品。 2.2 系统溶剂提取 用极性由小到大的溶剂依次进行提取，可以提取出大部分柠檬苦素类化合
7、物。例如先用石油醚或环己烷脱脂，再用二氯甲烷提取柠檬苦素类物质苷元，然后由极性强的甲醇提取柠檬苦素糖苷类。常用的萃取系统有：乙烷 二氯甲烷一甲醇；石油醚 三氯甲烷 甲醇；正己烷 乙醚；己烷 二氯甲烷 甲醇；己烷 乙酸乙酷 丁醇等。但此方法目前仅限用于实验室，很难实现工业化 7。 2.3 超声提取法 超声提取法是近年来应用到天然的产物提取分离中的一种提取方法，其原理是利用超声空化等性质增大物质分子运动的频率和速度，增加溶剂的穿透力，提高成分溶出速度和溶出次数，从而缩短提取时间的浸提方法。与传统的提取法相比，具有提取时间短(一般不超过 30min)，提出率高 (增大 2-3 倍 )，低温提取环境有
8、利于保护有效成分等优点。经研究采用超声波提取法在室温 (25 )下对材料提取 30min，实验发现此法和水浴加热提取 (在 50水浴回流提取 60min)相比对柠檬苦素提取效率差别并不是很明显，但提取时间和提取温度占有较大优势。 2.4 超临界提取法 该技术是 80 年代引入中国的一项新型提取技术。其原理是以一种超临界流体在高于临界温度和压力的环境下，从目标物中萃取有效成分，当恢复至常温常压时，溶解在流体中的成分立刻以溶于吸收液的液体状态与气态流体分开。萃取的过程一般分为流体压缩 萃取 减压 分离四个阶段。与传统提取工艺比较，超临界流体萃取法具有提取效率高，无溶剂残留，活性成分和不稳定成分不易
9、分解破坏而保持其天然性等优点，同时还可以通过控制临界温度和压力的变化达到选择性提取和分离纯化的目的。但超临界流体需要在较高的压力下操作，设备的费用 比较昂贵，操作也比较困难，因此难以用于较大规模的生产，还尚未进行工业化大规模生产 8。目前，超临界萃取柠檬苦素类化合物还处于研究阶段，不同物料在萃取温度、萃取压力、萃取时间和夹带剂的选择上也各有不同，需要大量的试验。 3 柠檬苦素的应用前景 柠檬苦素是一类在农业、医学、食品和健康上都具有重要价值的功能性化合物，众多研究发现，它具有抗癌作用、杀虫作用以及在柑桔化学分类上有重要意义。 3 3.1 在农业中的应用 柠檬苦素在抑菌和杀虫方面有理想的效果。可
10、选用柠檬苦素类似物配制成一定浓度的杀虫剂，它是一种天然的、对人、 畜无毒无害，杀虫效果好的理想生物性农药。这样既减少了对环境的污染，符合可持续发展的战略，又减少了有毒杀虫剂进入人和动物体内的机会，为人类的健康带来福音。因此，在生物农药的研究与应用上，柠檬苦素类似物具有良好的前景。 3.2 在医药中的应用 将类柠檬苦素对豚鼠进行动物试验，结果显示具有明显的抗癌作用，其防癌抑癌作用主要体现： (1)诱发谷胱甘肽转移酶 (GST)活性。 GST 是人体中的解毒酶，可催化谷胱苷酞与致癌物质结合，从而使致癌物易于从体内排出。 (2)直接抑制癌细胞的生长。实验结果显示类柠檬苦素对人的乳腺癌细胞 (MCF-
11、7)的生长有较强的抑制作用。 (3)抑制和去除致癌因子。据文献报导至少已确定的有约 1700 种化学物质具有致癌作用，而柠檬苦素可以显著的抑制某些致癌因子，如抑制苯并芘（ benzopyrene）诱导实验动物的肿瘤生长，对结肠癌和乳腺癌的抑制作用强于抗癌药物他莫昔芬 (tamoxifen)9。鉴于类柠檬苦素防癌抑癌的作用，积极地使其转化为医药产品，具有很好的开发前景。 3.3 食品及功能性食品添加剂中的应用 食品的色香味及保存性是衡量食品质量的主要指标之一，现代食品加工过程中，为了使产品保持加工前的天然 特色并保证所有批次产品的均匀性，通常都会使用各种天然的或合成的食品添加剂 10。随着科学技
12、术的发展，合成食品添加剂的危害性越来越受到重视，而天然的食品添加剂以其自然、安全、无毒副作用、较高的营养价值或药理价值等优点倍受人们的青睐，适用于糕点糖果、饮料、乳品、酒类以及保健食品类等各种食品中。 4 结束语 尽管柠檬苦素所具有的各种生物活性现已阐明，而且功效明显，但目前还是停留在小试研究阶段，实际的应用仍处于初级阶段，还没有进行产业化、规模化的生产，无法获得较好的经济效益和使用价值，因此进行商品性的生产是柠檬苦 素发展的途径。展望未来，应该加强柠檬苦素在医药、生物、食品及畜牧等产业中的应用，发挥出其潜在的价值，对造福于社会，保障人类健康具有十分重要的意义。 参考文献 4 1陈静 ,高彦祥
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