柠檬渣综合利用研究进展*

陈晓梅 曾晓房 韩 珍 冯卫华 陈海光 白卫东（

1广东中兴绿丰发展有限公司，广东河源517000） （2仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东广州510225）

柠檬（Citruslimon） 为芸香科柑橘属常绿小乔木，别名柠果、益母、洋柠檬。在世界柑橘属果树的栽培数量中，柠檬占第3位，仅次于桔子和柑。柠檬起源于东南亚，现产于意大利、西班牙、希腊和美国这4个国家。柠檬喜温暖、怕热、不耐寒等特性决定了柠檬主要是在冬暖夏凉的亚热带地区栽培。在我国的四川、重庆、广西、云南等地均有栽培，而以四川省安岳县种植量最大。柠檬富含VA、VB、VC、VP、柠檬酸、核黄素、尼克酸、氨基酸以及Ca、K、Fe、Zn、P等多种微量元素，是一种营养和药用价值都极高的水果，具有滋润养颜、稳定情绪、止咳化痰、清热解暑、预防高血压、降低胆固醇、防止结石和心血管硬化等功效。

中国柠檬产量近年来逐年递增，2011年全国柠檬产量达到30万吨以上，到2012年中国柠檬产量达232.20万吨，产生柠檬渣约为70万吨，数以万吨计的柠檬渣等废弃物得不到充分的利用。目前少量柠檬渣用于提取蛋果胶、柠檬苦素及制备生物吸附剂等，而绝大部分柠檬渣直接被堆积在室外或填埋，造成环境污染和土地浪费。国内外关于柠檬渣综合加工方面的报道较少，本文就柠檬渣的综合加工利用进行综述，主要表现在以下几个方面。

1 果胶的提取

果胶主要存在于成熟果实和蔬菜中，分布在植物的细胞间隙和细胞初生壁中，能起到粘合、软化和支撑的作用，可以直接影响植物组织的完整性和坚实度。果胶是多糖类高分子化合物，由D-吡喃半乳糖醛酸通过a-1，4-糖苷键连接形成，通常以部分甲酯化状态存在。果胶是一种无毒无害的食品添加剂，常作为胶凝剂、乳化剂、稳定剂、增稠剂、增香增效剂等广泛应用于糖果、果酱、果冻、果汁饮料、冰淇淋及乳制品等食品中。因果胶对人体具有预防高血压、降低血糖和血脂、清理胆固醇等功效，被制成制剂和胶囊等应用于医药领域中。此外，在化妆、纺织业及微生物等领域也有所应用。

果胶的需求量很大，提取果胶的原料种类非常多，国内利用的原材料主要有苹果渣和柑橘类果皮，所生产的主要是苹果果胶和柑橘果胶，而国内利用柠檬渣提取柠檬果胶的工艺并不成熟，相比其他类果胶，柠檬果胶具有性能好、色泽佳等优点。柠檬渣是一种优质的果胶原料，所提取的果胶含量高达30%。酸法提取是传统制备工艺的常用方法，这个方法操作虽然简单，可需要使用大量的化学试剂，其废弃液污染环境，在较高温条件下提取造成了一定的安全隐患，且制备成本高导致了较低的经济效益。李菁楠以盐酸为萃取剂，采用酸法提取柠檬渣中的果胶，果胶提取条件为：料液比1∶25，提取温度80℃，提取时间60min，pH值2.0，在此条件下，果胶的提取率为7.89%；利用超声波辅助酶法提取柠檬渣中的果胶，果胶最优提取条件为：酶浓度0.125 g/mL，酶解pH5.0，酶解时间1.6 h，酶解温度51℃，此条件下果胶的提取率为15.40%，果胶纯度为75.23%。章凯等以柠檬皮为提取原料，采用以离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑（[BMIM]Cl）水溶液为萃取剂结合微波辅助萃取技术提取柠檬皮中的果胶，得到柠檬皮果胶提取的最佳工艺为[BMIM]Cl水溶液浓度1.0mol/L，萃取温度88℃，萃取时间9.6min，此工艺条件下果胶的提取率为24.68%。曹东等以柠檬果渣为原料提取果胶，采用以微波辅助酸法提取柠檬果胶，确定柠檬果渣果胶提取的最佳工艺以盐酸溶液为萃取剂，微波加热2 min，pH值2.0，料液比1∶30（g∶mL），微波加热功率480 W，其提取率为27.96%。相比于传统酸法提取果胶，微波辅助酸法具有耗能少、经济效益高、环境污染少等优点，所提取的果胶品质较高，可为柠檬渣的综合利用提供一定的参考价值。

2 柠檬苦素的提取

柠檬苦素及其类似物是一种主要存在于芸香科和楝科植物中的三萜类物质，是植物次生代谢的产物，也是柑橘类果汁产生苦味的主要原因之一。柠檬苦素是柠檬渣中一种重要的有效成分，柠檬苦素不仅具有很强的抗癌活性和抗氧化能力，还具有镇痛抗炎、降低体内胆固醇水平、防虫杀虫、抑制HI V和抑制真菌等作用。人们有效利用果皮和果籽等废弃物，将提取的柠檬苦素等活性物质应用于食品、药品等领域，既提高了农民的经济效益，又实现了新时代环保的绿色化理念。

汪建红等利用乙醇－硫酸铵双水相体系提取低温烘干的柠檬渣中的柠檬苦素，提取条件为：乙醇体积浓度30%，硫酸铵用量9 g，料液比为1∶25（g∶mL），提取温度60℃，提取时间1 h，在此提取条件下，柠檬渣中的柠檬苦素提取率最高。汪建红等以低温烘干的柠檬皮为原料，利用超声波辅助乙醇－硫酸铵双水相体系提取柠檬皮中的柠檬苦素，得出最佳提取工艺：乙醇体积分数60%，硫酸铵用量12 g，料液比1∶20（g∶mL），超声波处理温度60℃，处理时间30min，提取温度50℃，提取时间3 h，在此提取条件下，柠檬苦素得率最高，为双水相体系提取柠檬渣中柠檬苦素的工艺提供了相关的理论依据。

3 黄酮类化合物的提取

柠檬的皮、果肉、种子中含有大量的黄酮类化合物，通常皮中含量较多，故黄酮类化合物广泛存在于柠檬渣中。黄酮类化合物具有抗炎症、抗病毒、抗自由基、抑制癌细胞生长、抗促癌与致癌因子、预防高血压及动脉硬化等功效。从柠檬渣中提取的黄酮类化合物应用到食品、医药等领域，可实现重大的经济价值，同时也可减少对环境的污染。

汪建红等以低温烘干的柠檬渣为原料，利用乙醇－硫酸铵双水相体系提取柠檬渣中的总黄酮，得出最佳的提取工艺为乙醇体积分数60%，料液比1∶20（g∶mL），硫酸铵用量24 g，提取温度55℃，提取时间30min，此条件下柠檬渣中总黄酮的提取率最高。这种双水相萃取法是一种新型的液－液萃取技术，操作方法简便，萃取条件温和，萃取用时较短，提取效率较高，有机溶剂残留的问题几乎不存在，而且避免了超声波、微波等对人体的伤害，这种萃取方法很有发展前景。李建凤等以自然风干的柠檬皮渣为原料，以乙醇为萃取剂，利用超声波提取柠檬皮渣中的总黄酮，得出最佳工艺条件：乙醇浓度80%，提取温度45℃，液料比20，提取时间30min，在此条件下，柠檬皮渣总黄酮的提取率高。超声波提取法因具有条件温和、设备容易得到、操作简单、提取时间短、提取效率高等优点而得到广泛应用，为超声波辅助提取柠檬渣中黄酮类化合物的工艺提供了一定的理论依据。

4 提取膳食纤维

膳食纤维被公认为是蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、矿物质和水等六大营养素之外的“第七营养素”。膳食纤维是植物的可食部分或类似的碳水化合物，虽然难以被小肠消化吸收，在大肠中才会全部发酵分解，但其在体内具有润便、解决便秘、调节血糖、降低血胆固醇水平等的生理作用，是维持人体健康必不可少的一类营养素。

王璐等以柠檬皮渣为原料，在90℃水浴条件下灭酶20 min，流动水冷却后，用等量的水在90℃下浸提90min，进行冷冻干燥，粉碎（80目）得到柠檬皮渣膳食纤维。李华鑫等以柠檬皮渣为原料，分别采用水和95%乙醇为溶剂在不同温度下制备柠檬膳食纤维，并测定其膳食纤维组成和理化特性。制备柠檬膳食纤维的最优工艺条件为：在室温条件下，利用水处理1min，并进行冷冻干燥，得出总黄酮含量、VC含量和持油力较好的产品；在60℃的条件下，利用乙醇处理90min，并进行冷冻干燥，能得到SDF/IDF(可溶性膳食纤维/不溶性膳食纤维)比值合理、持水力、黏度、白度都较好的产品。董丹等以柠檬皮渣为原料，利用酶解法制备柠檬膳食纤维，在酶用量1%，酶解时间12 min，酶解温度60℃，pH值6的最佳工艺条件下，测定SDF/IDF比值和理化指标，得到的柠檬膳食纤维产品SDF/IDF为0.67，总黄酮含量为48.2 mg/kg，VC含量为 2.47 g/kg，白度 L*为 90.23，黏度为7.57 m P a·s，此条件下得到质量较优的产品。这些相关的研究为柠檬皮渣开发新的膳食纤维资源提供理论依据。

5 制备生物吸附剂

柠檬渣中含有纤维素、半纤维素、胶质、木质素等物质，提供的氨基、羧基、羟基等官能团与其他分子结合，具有比表面积大且纤维素内的无定性区域宽等特点，柠檬渣的性质和结构决定了柠檬渣可以制成固体吸附剂，能够达到“以废治废”的目的。

沈王庆等利用改性柠檬渣对甘蔗汁进行澄清，考察改性柠檬渣的用量、振荡温度、振荡时间和振荡速度对甘蔗汁透光率的影响，在最佳工艺条件下，甘蔗汁的透光率可达94.7%。V ania等研究了改性柠檬皮吸附砷的吸附模型和吸附量，试验结果表明改性柠檬皮对砷的吸附量能达到474.8μg/g。冉敬等利用柠檬渣对污水中铬（Ⅵ）进行吸收，用10%的H2SO4对柠檬渣进行了改性，比较改性柠檬渣与原柠檬渣对污水中铬（Ⅵ）的吸附性能，试验结果表明，改性柠檬渣的吸附性能要优于原柠檬渣。孙绪兵等研究了柠檬酸和氢氧化钠改性柠檬皮渣对染料的吸附性能，研究表明柠檬酸改性皮渣有利于染料亚甲基蓝的吸附，在30℃条件下，最大理论吸附值为125.00mg/L；氢氧化钠改性的皮渣有利于染料刚果红的吸附，在30℃条件下，最大理论吸附值为375.37mg/L。直接利用柠檬作为吸附剂存在吸附容量小、性能不稳定、不易长期存放等缺点，通过化学改性的方法可以提高柠檬渣的吸附容量和化学稳定性，有利于柠檬渣制成更有效的生物吸附剂。

6 展望

我国作为柠檬产量第一大国，对于柠檬的加工副产物如柠檬渣的利用还有待提高，利用柠檬渣提取的有效成分在食品药品等方面都有较广阔的发展前景。柠檬渣的综合利用技术有待进一步开发，除了目前已有部分研究的柠檬渣提取果胶、柠檬苦素、黄酮类物质、膳食纤维及制备生物吸附剂等，还有必要对柠檬渣的综合加工利用进行更加深入系统的研究。