关于柚皮精油的提取与杀虫抑菌活性研究进展

骆宝仪， 陈 凯，2， 粟 君，2，付 敏，顾佳怡，贾 硕，李雪梅，吴子玉，袁海青，郑丽丽，陈宇豪

（1.上饶师范学院 生命科学院，上饶 江西 334001；2.上饶农业技术创新研究院，上饶 江西 334001）

柚子盛产于东南亚各国，自我国引进后3 000 多年的时间里，其栽植范围已经覆盖包括浙江、江西、广东、广西、福建、湖南、湖北、四川、贵州、云南等省[1]在内的中国长江以南各地，最北限见于河南省信阳及南阳一带。多种研究证明，柚子皮中富含活性成分，若将这种材料加以运用，物尽其用，便能提升农产品的附加值，提高果农的经济效益，更能减少污染源及因果皮堆积造成的环境问题。近年来，人们对于柚子皮精油中的活性成分及其化学结构进行了广泛的研究，柚子皮中的β -蒎烯、柠檬烯等成分在推进植物精油的杀虫抗菌研究发展过程中发挥了巨大作用，对后续发掘植物资源潜力和实用价值提供了广阔的前景[2-9]。为此，对柚子皮精油的提取及杀虫、抗菌活性进行了综述，为进一步开展植物资源的植物性杀虫、杀菌研究和开发利用提供参考资料。

1 柚皮精油提取方法

1.1 水蒸气蒸馏法

水蒸气蒸馏提取工艺简单，感官综合评价较高。水蒸馏法是利用水沸腾蒸汽将挥发性成分蒸出后冷凝收集，该方法操作简单，但存在香味体系改变和失真等问题。

通过查阅资料[10-16]，使用水蒸气蒸馏法可分为以下几步进行：第一步，将新鲜的柚子皮晾晒并放在干燥箱中干燥，研磨成粉末状，备用；第二步，称量柚子皮粉末于烧杯中，加蒸馏水于室温下浸泡；第三步，取样品置于蒸馏装置中连续蒸馏加热，收集馏出液；第四步，用石油醚萃取馏出液中的油状物，摇匀，静置，分层，上端收集有机相；第五步，重复提取集中有机相，再加入无水硫酸钠干燥；第六步，对干燥后的有机物用减压蒸馏装置进行浓缩至液体不再变化为止，最终蒸馏瓶中所得液体即为柚子皮精油。

1.2 亚临界流体技术萃取法

亚临界流体技术萃取法通过观察萃取时间、料液比、夹带剂的添加量，记录和控制精油的提取率，进行单因素试验及正交试验设计。

参照朱凯祺等人[17]的研究，该方法分为以下几个步骤：第一步，将柚子表皮切成小块，将其装进纱布袋置于萃取釜中；第二步，开启阀门和真空泵抽真空；第三步，加入液化后的提取溶剂丁烷，开启循环热水泵和加热器；第四步，设置萃取温度和时间，石油醚作为夹带剂；第五步，萃取完成后，提取溶剂和精油的混合物，分离釜减压气化，气化的丁烷通过压缩、冷凝回流到提取液回收釜；第六步，关上所有阀门和压缩机，最后抽真空、脱溶释放的液体就是精油粗产品。

1.3 冷磨法

冷磨法不仅常见而且制备的精油香味纯正、成本较低。在精油气味当中，冷磨法制备的精油气味更为清新怡人，以清香、果香和柚香为主，且最接近原始柚皮的香味。

根据张浩等人[18]的试验显示，将加工后的柚皮进行冷冻处理后取出，放入螺旋压榨机中压榨，用分液漏斗收集流出的初油。初油静置后取上层油放入冷冻离心机中，设定离心条件为温度4 ℃，转速4 000 r/min，离心15 min。所得冷榨油即为柚子皮精油。

1.4 液体二氧化碳提取法

利用超临界二氧化碳在不同压强和温度提取制备不同质量的精油，虽然制备精油的得率高，但精油黏稠、颜色深。精油的澄清度较差。

根据李斌等人[19]的研究得知，超临界二氧化碳流体关键是利用分子间的相互作用和扩散可使萃取物质溶解的原理，在比临界点高的区域内利用很小的压力变化引起密度变化，针对极性大小、沸点高低和分子量大小，将成分选择性地按顺序进行抽提和萃取。最终超临界CO2流体不停汽化直至变为普通气体，提取出萃取物。大多情况下的工艺流程是：CO2钢瓶→冷却系统→高压泵→萃取釜→分离釜→分离釜（循环）。

1.5 机械磨皮提取法

果皮的破碎度对出油率有较大的影响，一般情况下，破碎度越高，精油越易蒸出。但机械磨皮提取法在提取过程中产生杂质较多，纯度不高[20-22]。

根据张浩等人[18]的试验显示，将柚皮放入机械磨皮机中，同时喷淋高压水，得到油、水及颗粒状碎屑，将混合物静置，待碎屑与油水分离后以转速12 000 r/min 离心，取上层油层于低温条件下静置，待蜡质沉淀后过滤，滤液即为磨皮油。

2 柚皮精油的抑菌活性

通过大量的文献查找和试验发现，不论采用何种工艺，制备出的柚皮精油成分和浓度都接近，均含有d -柠檬烯、β -月桂烯、β -蒎烯、大根香叶烯、原柚酮、α -蒎烯和沉香醇等芳香性风味物质[22]。不同地区或品种会影响所提取出的精油的抑菌效果，当探究3 种柚皮精油对4 种多见细菌（即大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌）的抑制或杀灭病原微生物的能力时，发现红肉蜜柚对大肠杆菌抑制效果最好，枯草芽孢杆菌最差；三红蜜柚对金黄色葡萄球菌的抑制效果最好，枯草芽孢杆菌最差；沙田柚对4 种细菌均不敏感[22]。据刘巧等人[12]的研究显示，若将蜜柚精油与其他植物精油（柠檬精油、花椒精油等）不同浓度复配混合后，其抑菌效果可能比单科精油低，芸香科植物精油不适合同科复配。通过李斌等人[21]的试验得知，柚皮精油对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌均有抑菌作用，且在一定范围内，抑菌效果与浓度呈正相关，其中对枯草芽孢杆菌抑菌效果更好。大量研究表明，柚皮精油中可产生抑菌效果主要是以下几种物质在发挥作用。

2.1 萜烯类化合物

d -柠檬烯是柚类果皮精油中主要挥发性活性物质，具有抗氧化和抗菌等功效。在食品工业中常作为食用香精、香料。

研究表明，不同地区的柚子，其果皮萃取出来的精油中，d -柠檬烯的含量各异[1]。例如，来自浙江的文旦柚d -柠檬烯含量较高，来自湖南的香柚和沙田柚d -柠檬烯的含量较少，且d -柠檬烯的含量与抑菌性能大多呈正相关，其中d -柠檬烯对大肠杆菌的抑制反应最为敏感。

柚子和柑橘均属于芸香科柑橘属，其果皮精油中，也同样含有大量具有抑菌作用的柠檬烯和蒎烯等物质，据张卓等人[14]研究显示，CEOs 是复杂的碳氢化合物，也是萜类和非萜类的含氧衍生物的混合物，包含d -柠檬烯等多种化合物，橘子精油以其广谱抗菌和抗真菌作用而闻名，它能抑制几种细菌的生长，包括大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌，以及几种真菌的生长，包括意大利青霉、黄曲霉和链格孢菌等。

2.2 柠檬醛和辛醛

柠檬醛和辛醛均有抗菌和信息素功能，二者均可作为香料使用。其中，柠檬醛可用于配制柠檬香精和柑橘类香料，也是合成紫罗兰酮、甲基紫罗兰酮、柠檬腈、异胡薄荷醇、羟基香茅醛、二氢大马酮等化合物的主要原料。辛醛具有很强的水果香味，可用于制作食用香料和肥皂洗涤剂的香料。

在柚皮精油中，柠檬醛和辛醛的含量约占1%，对柚皮精油的抑菌也起到了巨大的作用。试验表明，柠檬醛和辛醛对于霉菌的生长抑制效果显著[20]。

3 柚皮精油的杀虫活性

3.1 萜烯类化合物

β -蒎烯不仅遇热极易异构化成α -蒎烯，且结构功能也与α -蒎烯相似。在工业用途上，β -蒎烯是多种香料，维A 和维E 的原料，β -蒎烯热裂解形成的月桂烯可用于合成开链萜，另外β -蒎烯与甲醛加成生成诺卜醇当中的乙酸酯可用作香料。

在柚子皮所检测出的37 种化学成分中，Michaelakis A 等人[6]研究显示，β -蒎烯对淡色库蚊幼虫有毒杀作用。同时，不同的精油对蚊虫的生物活性及对不同蚊虫表现出不同强度的生物活性，与精油中所含化学成分月桂烯、α -蒎烯、β -蒎烯、β -水芹烯等化合物及其相对含量有关。

据朴栖西[15]的研究报告显示，金佛手精油含有30 余种化合物，单萜烯类化合物占据主要成分的大多数，其中含量最多的化合物依次为d-柠檬烯、γ-松油烯、α -蒎烯和β -蒎烯，除此之外还含有萜烯类氧化物。精油中的4 种主要成分分别具有不同的作用导致线虫死亡，结果得出，d -柠檬烯可以触杀致死，进而导致其孵化率下降，在2 mg/mL 下培养的线虫，只有9%的孵化率。β -蒎烯的剧毒会干扰线虫的正常生长，使其身体弯曲，抑制头部等器官，经2 mg/mL β -蒎烯处理过的身体弯曲数量为6.3±0.26，头部摆动数量为110±2.87。在1 d 内d -柠檬烯、γ -松油烯、α -蒎烯和β -蒎烯对秀丽隐杆线虫的致死率依次为69.67%，66.00%，88.00%，90.00%。由之前张方艳等人[1]的研究显示，d -柠檬烯和β -蒎烯均为柚皮精油的主要成分，由此可推理出，柚皮精油或许有和金佛手精油一样的杀虫作用。

3.2 沉香醇、香叶醇

沉香醇是一种无色液体，在精油中大多以异构体的混合物呈现。其散发出来的清香气味可以有效驱赶蚊虫。香叶醇是具有强烈柠檬气味的无色和淡黄色液体，具有抗菌、止痛、排肾毒、驱蚊虫的功效[16]。柚皮精油中含有大量的沉香醇和香叶醇，一些研究发现，沉香醇和香叶醇对于对根瘤线虫幼虫的致死效果显著。

由于国内外在柚皮精油的研究甚少，故柚皮中的化学成分的驱虫杀虫作用仍需探索研究。

4 结语

近年来，随着人们对保健，医药理念等方面向“绿色”“健康”“无公害”的转变，植物精油作为植物体内次生性物质之一，受到了各个科学领域的广泛关注。中国柚类资源丰富，柚皮是柚子的主要副产品，充分开发利用有利于解决环境污染和资源浪费等问题。研究表明，柚皮精油除了抗氧化、抗菌的功效外，还有降血脂和降血糖的药理活性，能有效延长食品贮藏期，抑制不同种类微生物的生长，而且有优良的除痰止咳作用。与此同时，当前普遍和广泛推广的化学杀虫剂在长期使用导致蚊虫产生抗药性，使用过化学试剂的区域环境污染严重，当务之急就是研发出新型高效低毒的杀虫剂，而柚皮中提取的精油中含有拒食、引诱、趋避、抑制蚊虫生长或直接导致蚊虫死亡的成分。为了扩大精油产品的适用领域，大力推广精油产品，PE 膜、微胶囊等技术的应用可有效克服精油本身易氧化易挥发的问题。综上所述，柚皮精油在各个领域开发潜能巨大，充分利用有助于社会，经济及生态效益同步发展。