甜橙加工综合利用研究进展

周先艳，沈正松，龚 琪，朱春华，高俊燕，岳建强

（云南省农业科学院 热带亚热带经济作物研究所，云南 瑞丽 678600）

甜橙加工综合利用研究进展

周先艳，沈正松，龚 琪，朱春华，高俊燕，岳建强*

（云南省农业科学院 热带亚热带经济作物研究所，云南 瑞丽 678600）

甜橙营养丰富，可以加工成多种产品。综述了国内外甜橙果肉加工及其皮渣综合利用研究进展，详细介绍了果肉加工成品橙汁、果酒，皮渣提取产物甜橙膳食纤维、橙皮精油、橙皮果胶、橙皮色素以及皮渣转化产物饲料、酶制剂的研究进展，以期为提高甜橙综合利用率、提高甜橙附加值提供参考依据。

甜橙；加工；综合利用

甜橙（Citrus sinensis（L.）Osb.）为芸香科柑橘亚科柑橘属乔木果树，是柑橘的一种，在全球柑橘生产中，甜橙占很大比例，达橘类总产量的60%。全球甜橙主要产区集中在美国佛罗里达州、加利福尼亚州和巴西圣保罗州，甜橙品种丰富，全世界超过400种，根据成熟期时间、风味和果实形态的不同，一般可分为普通甜橙、血橙和脐橙。甜橙营养丰富，含有维生素、有机酸、类黄酮、矿质营养元素、类胡萝卜素等多种人体所必需的营养和健康功能成分，可以制成多种副产品，深受消费者青睐。在中国，甜橙主要种植区域分布在四川、广东、台湾、广西、福建、湖南、云南、湖北等地，最大的汁用甜橙产地主要分布在长江中上游的柑橘带，该地区所产甜橙出汁率高、风味纯正、色泽宜人、加工产品的品质优良。目前均以鲜销为主，深加工能力薄弱、技术含量低，综合利用程度低，皮渣没有充分得到利用，加工产业仍处于起步阶段。因此，开发甜橙加工产品，综合利用皮渣等加工废物，不仅可以提升产品附加值，而且对其产业的健康持续发展也可起到重要的促进作用。文章就国内外甜橙果肉的加工及其皮渣综合利用研究进展进行综述，以期为提高甜橙综合利用率、增加甜橙附加值提供参考依据。

1 甜橙果肉的主要加工产品

1.1 甜橙果汁

橙汁是甜橙加工的主要产品，在国内外甜橙加工产品交易中占主要部分。巴西、美国和意大利是生产大国。橙汁有鲜榨、浓缩、灌装、冷冻和脱水粉状等多种形式，可作成碳酸饮料或其他饮料，也可添加在食品加工过程中增加芳香味。此外，由于橙汁中含有大量的营养和健康功能成分，在医学上具有抗氧化、抗癌、预防心脑血管疾病等作用[1-2]。橙汁的加工过程一般包括选果、清洗、破碎、热烫、酶解、压榨、过滤、澄清、均质、浓缩、巴氏杀菌及灌装贮藏等单元操作。研究表明，橙汁的理化性质及其活性成分（如VC、黄酮类物质、挥发性成分等）会因不同工艺条件而发生变化[3-5]。胥钦等[6]在其他加工环节相同的前提下，用中心温度为100℃的高温灭菌2 min、五体四效降膜式浓缩与中心温度为80℃低温灭菌10 min、40℃低温真空浓缩所生产的橙汁香气品质有很大的差别，后者所得橙汁能增加香气物质种类，总酸、总糖、VC含量减少相对较小，果汁颜色更接近鲜榨汁。TOKER R等[7]用3种不同分子截留量和浓缩水平的聚醚砜超滤膜澄清血橙橙汁，结果表明，不同分子截留量（30 ku、50 ku和100 ku）和浓缩水平的超滤膜澄清橙汁VC和花青素含量不同，当超滤膜的分子截留量为100 ku时澄清橙汁能较好的保持营养，改善其色泽和澄清度，所得橙汁VC和花青素含量分别为39.97 mg/100 mL 和150.63 mg/L。

此外，用橙汁还可以和多种果汁混合制成品质更优的混合果汁饮料。曹德玉等[8]用20%桑葚汁、20%橙汁、6%白砂糖、0.2%黄原胶、0.15%柠檬酸混合制成的果汁具有与新鲜桑葚甜橙果肉相似的香气、色泽，口感清爽、风味纯正、酸甜适口。

1.2 甜橙果酒

甜橙果酒呈金黄色，清亮透明，具有和谐的橙香味，醇和适口，口味稍有柑橘酒特有的优雅苦感。其营养丰富，含有人体需要的多种营养和健康功能成分，如有机酸、氨基酸、糖类、VC、黄酮类物质、果胶及矿物质等。甜橙果酒的开发，为甜橙的深加工探寻了新的途径。有学者[9]研究了脐橙全汁果酒的酿造工艺，结果表明，在发酵温度24℃、SO2用量80 mg/L、果胶酶用量50 mg/L、酵母接种量0.5 g/L的条件下，制得色泽金黄、果味适中、酒香浓郁协调的优质脐橙全汁果酒。SELLIS等[10]从甜橙果酒检测出63种挥发性物质，专门小组成员通过GC-O嗅觉分析法测出35种物质对香气有贡献，已有28种香气化合物被鉴定出来。并指出丁酸乙酯、3-甲基-1-戊醇、芳樟醇、丁内酯、3-甲硫基丙醇、香叶醇和苯乙醇是对橙酒香气贡献最大的几种物质。

甜橙汁和甜橙果酒是甜橙果肉深加工的主要产品，除此之外，甜橙的果肉深加工产品还有甜橙果冻和果酱、甜橙蜜饯、甜橙果醋等[11-12]。

2 甜橙皮渣的加工综合利用

甜橙制汁、酒、果醋等过程中会残留大量的橙皮渣，约占鲜质量的50%。橙皮渣含有丰富的膳食纤维、香精油、果胶、色素和类黄酮等生物活性物质，综合利用价值极高。综合利用橙皮渣不仅能增加甜橙产品附加值，而且能充分利用资源，减少环境污染。目前，国内外对橙皮渣的综合利用途径都进行了大量探索和研究，主要通过提取有效成分和生物转化利用途径而展开。

2.1 橙皮渣有效成分提取

2.1.1 甜橙膳食纤维

膳食纤维分为可溶性膳食纤维（soluble dietary fiber，SDF）和不可溶性膳食纤维（insoluble dietary fiber，IDF）两类，甜橙皮渣中可溶性膳食纤维含量较高，是提取膳食纤维的良好材料。膳食纤维具有润肠通便、降低血糖血脂、预防心血管疾病和结肠癌等重要的生理作用和保健功能[13]。因此，从皮渣中提取膳食纤维，既能满足人们对膳食纤维的需求，又能合理利用皮渣。目前，膳食纤维提取方法有直接水提法、酸法、碱法、絮凝法酶法、膜分离法、微生物发酵法等多种，而提取橙皮渣膳食纤维应用最多的是直接水提法[14]，这种方法工艺简单、易操作、成本低且不会造成二次污染，可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维可同时制得，因此在橙肉膳食纤维制备中运用广泛。如今甜橙膳食纤维在肉制品、乳制品、焙烤食品等的应用研究中也获得了较大的成果。YALINKILIC B等[15]研究表明，添加不同量（0、2%、4%）的橙肉膳食纤维对发酵香肠乳酸菌、微球菌、葡萄球菌和pH值产生显著的影响，可显著降低亚硝酸盐残留量，且作用效果与其添加量成正比，同时还可显著降低蒸煮损失。SENDRA E等[16]的研究表明，甜橙膳食纤维添加于发酵型乳制品中，可促进嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌和双歧杆菌等益生菌的生长，并可提高乳制品的感官总体可接受度。LARREA M A等[17]通过对甜橙果肉膳食纤维挤压改性，然后添加到制作饼干的面粉中，当添加量为15 g/100 g时所制得的饼干水分含量较高、感官特性较好，可接受度相比对照组有所提高。

2.1.2 橙皮精油

橙皮精油是重要的天然香料精油，具有温润清新的甜橙味，可以驱离紧张情绪和压力。其还具有抗菌、抗病毒、抗氧化及抗癌等多种作用，已经广泛用于医药卫生、化妆品、农业和食品等行业[18-19]。甜橙精油的成分主要有萜烯类、倍半萜烯类组成的萜烯类化合物和高级酮类、醇类等组成的含氧化合物两大类，其中萜烯类、倍半萜烯类组成的萜烯类化合物占大部分，达总量的90%～99%，主要成分为D-柠檬烯[20]。目前，从橙皮提取精油的方法有水蒸气蒸馏法、压榨法、溶剂浸提法、一般的萃取方法、超临界二氧化碳萃取法和微波辐射法等，水蒸气蒸馏法是提取橙皮精油最好的方法[21]。COLECIO-JUAREZ MC等[22]用水蒸气蒸馏法提取橙皮油，气相色谱-质谱联用仪（gas chromatograph-mass spectrometer，GC-MS）分析得到46种化合物，柠檬烯含量最高，在萜烯类物质中，D-柠檬烯含量达74.4%，乙酸芳樟酯为8.23%，α-蒎烯为7.62%。刘鑫等[23]采用水蒸气蒸馏法制备甜橙精油，研究发现，物料比1∶8、提取时间8 h、提取温度130℃为最佳工艺条件，精油得率为0.495%，主要成分为柠檬油精（93.00%）、芳樟醇（1.52%）、月桂烯（1.49%）、辛醛（0.42%）、α-蒎烯（0.39%）等物质，将甜橙油用于卷烟加香，能够明显丰富烟香，减轻刺激，甜润烟气，改善卷烟余味。毛婷等[24]研究了微波辅助正己烷法萃取橙皮中的橙皮精油的工艺条件对橙皮精油萃取得率的影响，结果表明，萃取时间7 min、萃取温度57℃、萃取剂用量275 mL的条件下橙皮精油的得率最高，达到2.221%。研究表明，甜橙精油香气的主要来源是仅占1%～10%的含氧化合物[25]，因此，要提高精油橙香就应该从提高精油中含氧化合物含量入手。于童童等[26]用分子蒸馏技术对甜橙精油进行浓缩精制，发现工艺条件为操作压力15 Pa、刮膜速度350 r/min，加热温度30℃，物料流量4 L/h时，含氧化合物的含量由3.14%上升至32.97%，浓缩倍数达到10.5，经过分子蒸馏的精油具有醇厚浓郁的橙香且无刺激感，在达到相同赋香效果时的添加量远小于未经处理的精油。

2.1.3 橙皮果胶

果胶是一种多糖类高分子聚合物，具有良好的乳化、稳定和凝胶作用，在食品加工业中作为胶凝剂和稳定剂被广泛应用[27]。在医学研究中，果胶还具有良好的抗腹泻、抗癌、减肥、降低胆固醇和血糖等多种作用[28-29]。在美国佛罗里达州和加里福尼亚州，果胶生产厂家把甜橙皮作为主要原料之一。目前用于提取果胶方法有多种，如传统热提取法、酸提取法、微生物法、离子交换法、微波辅助提取法和超高压提取法等。PRAKASH MJ等[30]用微波辅助提取法研究了微波功率、时间、pH值和料液比对从橘皮提取果胶产率的影响，结果表明，当微波功率422 W、时间169 s，pH 1.4，料液比1∶16.9（g∶mL）时，提取的果胶产率最高，为19.24%。GUO X F等[31]用超高纯提取（ultra high pure，UHP）从脐橙皮提取果胶，并与传统热提取和微波辅助提取进行比较，发现在最优提取条件下（压强为500 MPa，温度为55℃，恒压时间为10 min），果胶的产率（20.44± 0.64）%显著高于传统热提取（15.47±0.26）%和微波提取法（18.13±0.26）%，提取获得的果胶特性黏度和粘均分子质量（0.760 4 L/g和3.063×10-5u）远高于传统热提取（0.427 6 L/g 和1.521×10-5u）、微波提取（0.359 1 L/g和1.230×10-5u）和商业化果胶（0.216 0 L/g和0.663×10-5u），说明用超高压提取法提取橙皮果胶效率高、节省时间、对环境友好，且提取产物黏度和稳定性高。

2.1.4 橙皮色素

近年来，人们对合成色素的危害性认识越来越深入，一系列限制或禁止使用人工合成色素的法规在许多国家也相继被制订出来。因此，在食用色素中提倡使用安全性较高的天然色素是大势所趋。对天然色素的开发及其性能研究具有可观的经济效益。甜橙皮色素是一种天然色素，安全可靠、性能稳定，可代替合成色素用于食品着色，且含有多种营养成分，易于被吸收。同时，含有的健康功能成分能够预防癌细胞的生长，延缓细胞衰老和增强人体免疫力[32]。因此，对橙皮提取工艺和理化性质的研究具有深远的意义[33]。李志洲等[34]对脐橙皮进行色素提取研究，脐橙皮经过挑选清洗、烘干粉碎、体积分数60%的乙醇提取一系列预处理和多次浸提，减压蒸馏回收溶剂等操作得深黄棕色精制膏状色素。曾柏全等[35]的研究表明，料液比1∶8（g∶mL）、用体积分数95%的乙醇在pH值为5.0、60℃恒温条件下浸提6 h所得色素提取率达35.76%。且色素在pH值2～8，温度60℃以内比较稳定，对氧化剂和还原剂耐受力较强，食品添加剂对色素无影响。因此，橙皮色素作为食用色素具有很好的开发价值。

2.2 橙皮渣生物转化

2.2.1 橙皮渣生产饲料

橙皮渣含有丰富的碳水化合物、脂肪、氨基酸和矿物质营养成分，可作为饲料添加剂，也可直接生产饲料[36-37]。DE ASSIS A J等[38]通过用不同比例（0、33%、67%、100%）的柑橘渣代替混合饲粮中的玉米粉喂养奶牛发现，不同比例柑橘渣代替混合饲粮中的玉米对奶牛的产奶量、乳脂率和乳蛋白不会产生影响，但会影响到粗脂肪的摄入量，柑橘渣每增加1%，粗脂肪摄入量就减少0.42 g。周炼等[39]把甜橙加工制汁后的皮渣经过固态发酵制作蛋白饲料，当工艺条件为混菌接种比例为黑曲霉（2281）∶康宁木霉（13016）∶产朊假丝酵母（1807）=1∶2∶3，添加约15%的麸皮，温度约为29℃，pH自然条件下培养4～5 d时生产饲料的粗蛋白含量比相应照组超出80%左右，粗蛋白绝干含量是纯皮渣对照样品的3～4倍，且属于纯天然，无污染。

2.2.2 橙皮渣生产酶制剂

橙皮渣中含有大量的纤维素、果胶等物质，橙皮渣的分解会产生相对应的降解酶，这就为利用微生物发酵生产酶制剂提供了理论基础。GOGUS N等[40]采用廉价橙皮渣为基质生产工业重要的酶制剂，聚半乳糖醛酸酶，这不仅能解决污染环境问题，也能增加产品的附加值，在以橙皮渣为碳源，在最优条件下，生产聚半乳糖醛酸酶最高产值可达93.48 U/mL。IRSHAD M等[41]以橙皮渣为碳源，用硫酸铵沉淀法和交联葡萄糖凝胶过滤层析法在固态条件下生产果胶酶，在最优条件下生产最大酶量达325 U/mL。戚炯炯等[42]以橘皮为原料，通过实验室筛选出一株可同时产木聚糖酶、纤维素酶和酸性蛋白酶的宇佐美曲霉作为生产菌株，固体发酵生产酶制剂。结果表明，在最佳工艺条件下，菌种产酶活力达到纤维素酶41.6 U/g、木聚糖酶2 079.6 U/g、β-萄糖苷酶102.2 U/g、酸性蛋白酶7 884.6 U/g。TAO N G 等[43]以爪哇正青霉为菌种，用甜橙皮渣废料固态发酵生产内切葡聚糖酶、β-萄糖苷酶、果胶酶和木聚糖酶。正交试验结果表明，生产以上多种酶的最佳条件是水分含量80%、温度30℃、麦麸1 g、（NH4）2SO40.05 g、NaNO30.05 g、CaCl20.1 g、发酵时间96 h和自然pH条件下，切葡聚糖酶、β-萄糖苷酶、果胶酶和木聚糖酶的活性可分别达到46.80 U/g、49.64 U/g、51.87 U/g和106.42 U/g，远高于单因子试验。

此外，甜橙皮渣还可提取酶，参与橙皮饮料、橙皮酱、橙皮粉、橙皮脯及乙醇、柠檬酸、沼气和有机肥等多种副产品的生产[44]。

3 结果与展望

近年来随着甜橙种植面积的迅速扩大，我国甜橙除了鲜销外，加工产业也有一定的发展，但甜橙深加工还处在起步阶段，深加工能力薄弱、技术含量低，深加工产品单一、橙皮渣的综合利用率低，仍缺乏多级加工和深度加工。针对甜橙加工技术研究的现状，在今后的研究中应着重解决下列问题：研究加工工艺对橙汁品质的影响，优化工艺条件，制备出品质优良的橙汁；重视产品开发，结合现代高新技术开发出新的产品；高度重视甜橙果实加工后皮渣综合利用的研究，提取营养成分和开发出高附加值产品，提高资源利用率；重视甜橙全果综合利用，并尽快工业化。

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Research progress on processing and comprehensive utilization of sweet orange

ZHOUXianyan,SHEN Zhengsong,GONG Qi,ZHU Chunhua,GAO Junyan,YUE Jianqiang*

(Institute of Tropical and Subtropical Cash Crops,Yunnan Acadamy of AgriculturalSciences,Ruili 678600,China)

Sweetorange is rich in nutrients and itcan be made into multiple products.The processing ofsweetorange pulp and comprehensive utilization ofsweetorange pomace athome and abroad was reviewed.The optimum technologicalconditions for sweetorange juice,wine,dietary fiber,extraction of essentialoil,pectin,yellow pigment,feed and enzyme were discussed in detail.The results willcertainly provide reference for improving utilization and productadded value ofsweetorange.

sweetorange;pressing;comprehensive utilization

TS255.36

A

0254-5071（2015）02-0013-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.02.004

2014-10-20

农业部公益性行业（农业）科研专项（201403036）；云南省邓秀新院士工作站建设项目（20121B018）

周先艳（1987-），女，研究实习员，博士研究生，主要从事果蔬加工与品质生理研究工作。

*通讯作者：岳建强（1967-），男，研究员，硕士，主要从事柑橘种质资源、栽培与育种研究工作。