FSHW | 柠檬和青柠果实的膳食生物活性物质和精油

Background

从营养的角度来看，柠檬和青柠通常非常相似。根据地区气候和加工助剂的不同，柠檬和青柠的种植有许多不同类型。在其他柑橘类新鲜水果或水果加工行业中，它们都有很大的市场份额，其次是橙子。大多数饮料公司，如可口可乐或百事可乐，都将柠檬水或青柠水作为其主要产品系列。调味师们提取了大量的柠檬和酸橙精油来创造新鲜的柑橘类饮料。柑橘纤维和果胶被认为是应用水胶体的优质产品。随着人们对健康饮食的要求越来越高，柑橘类水果的消费量也在不断增加，因为它具有多种调味用途以及对健康有益的作用。在这篇综述中， 美国罗格斯大学的Siyu Liu、Shiming Li*和Chi-Tang Ho*介绍了柠檬和青柠的消费历史和目前的工业加工，并重点详细讨论了果汁中的生物活性成分和精油中的关键香气贡献分子。

柠檬和青柠的生物活性植物化学物质

对于柠檬和青柠加工厂来说，一个完整的柠檬果实可能被分离成5种不同的产品：精油、柠檬汁、冷冻果肉、干果肉和干果皮。如今，加工商主要把价值放在柠檬精油和柠檬汁上。根据不同的成品，果肉和果皮会有不同的反射能。

新鲜柠檬汁中的抗坏血酸含量为0.72 g/L，新鲜青柠汁中为0.35 g/L。表1和表2说明了柠檬和青柠汁中的其他主要已知营养成分。青柠汁的成分与柠檬汁相似。尿液中的柠檬酸盐是一种有效的、重要的尿液结晶抑制剂。低枸橼酸尿症是尿结石的一个主要风险因素，因为柠檬酸盐通过抑制草酸钙成核过程并与尿钙结合使游离钙浓度降低而延缓结石形成。通过医疗干预增加尿液中的柠檬酸盐来控制尿结石是至关重要的。此外，柠檬和青柠汁中最主要的矿物质是钾，而钠的含量非常低。这意味着它们可以在我们现在常见的高钠和低钾饮食中发挥重要作用。柠檬汁与大量的柠檬酸一起，被研究用来取代柠檬酸钾，作为治疗低枸橼酸尿症患者的尿钙结石。每日摄入新鲜柠檬汁（85 mL）或用两个中等大小的柠檬（1 oz或约140 g/中等大小的柠檬）制成的柠檬水对治疗低枸橼酸尿症患者是有效的。

表1 新鲜柠檬汁中常见的营养成分

表2 新鲜青柠汁中常见的营养成分

黄酮类化合物主要以糖类共轭物的形式存在于植物组织中，浓度相对较高。有一项研究测试了成熟柠檬果实组织不同部位的橙皮苷、圣草次苷和地奥司明的含量（表3）。橙皮苷和圣草次苷在反射能的含量远远高于黄皮苷和果肉。地奥司明中黄酮含量较高，而在果肉中含量非常少，这可能是由于其亲水性较低。柑橘类黄酮是柑橘汁中的特殊营养成分，因为它们在其他类型的水果中很少见。流行病学研究表明，食用类黄酮与降低癌症风险和预防许多其他慢性疾病如炎症和氧化压力有关。与橙子或柑橘不同，黄酮苷在柠檬和青柠中含量很高。柑橘类黄烷酮的芦丁糖苷在柠檬和青柠中占主导地位。葡萄柚中的新橙皮苷黄酮会带来苦味，而芦丁糖黄酮则会给柠檬和青柠带来中性味道。表4列出了柠檬和青柠中的黄烷酮，图1显示了黄烷酮苷元和糖苷的化学结构。柠檬所含的黄烷酮（约27 mg槲皮素/100 g食用果实或果汁）比青柠（约17 mg/100 g）的总量要多。橙皮苷是柠檬（15.78 mg/100 g）和青柠（15.64 mg/100 g）的主要黄酮。其次是圣草次苷，但与柠檬（9.46 mg/100 g）相比，青柠（1.38 mg/100 g）中的含量要低得多。柠檬和青柠都含有少量的芸香柚皮苷。柠檬中含有香蜂草苷和柚皮苷，但青柠中没有。新圣草次苷存在于青柠中，但柠檬中没有。

表3 橙皮苷、圣草次苷和地奥司明在不同成熟果实组织中的分布

表4 柠檬和青柠中的黄烷酮

图1 柠檬和青柠中主要黄烷酮苷元和糖苷的化学结构

橙皮苷可以影响血管通透性，增加毛细血管阻力，具有镇痛和抗炎特性。它对增加高密度脂蛋白（HDL）和降低血浆中的胆固醇、低密度脂蛋白（LDL）、总脂质以及甘油三酯水平有明显影响。它可以淬灭氧自由基，而氧自由基对癌症的启动和形成非常重要。地奥司明是另一种柠檬类黄酮，通过橙皮苷的脱氢作用进行生物合成，并作为非处方药的活性药物成分应用于制药业。地奥司明可用于治疗循环系统疾病、慢性静脉功能不全和风湿性关节炎。它还显示出降血脂的能力和对2型糖尿病生化指标的明显改善作用。在所有其他柑橘类水果中，只有柠檬和青柠含有大量的圣草次苷。据报道，在柠檬含有的所有其他糖苷类黄酮中，圣草次苷具有最好的抗氧化活性，并具有与(–)-表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）类似的抗氧化活性。由于其高抗氧化能力，它可以保持毛细血管的完整性和外围循环。此外，即使在果汁热处理和贮存后也很稳定，这意味着它有可能被用于其他营养产品的加工。一般来说，柠檬黄酮可以减轻糖尿病大鼠的氧化压力。给链脲霉素诱导的糖尿病大鼠的饮食中分别添加0.2%的粗制黄酮、0.2%的圣草次苷和0.2%的桔皮苷，28 d后，与对照组相比，所有3组大鼠都显示出糖尿病引起的氧化应激明显减少。另一项研究显示，在饮用富含野樱莓的柠檬汁6个月后，代谢综合征患者的心血管危险因素（氧化LDL、C反应蛋白和同型半胱氨酸）有明显改善。自本世纪以来，人们一直在研究柑橘类黄酮的神经保护作用。首先，体外和体内研究表明，主要的柑橘类黄酮（如橙皮苷）可以穿过脑血屏障。尽管黄酮类化合物具有强大的抗氧化活性，但有人提出，黄酮类化合物更有可能通过以下方式发挥其神经保护作用：1）调控神经元存活、死亡和分化的细胞内信号级联；2）影响基因表达；3）与线粒体相互作用。研究表明，橙皮苷可以触发多种有利于生存的细胞内信号传导途径，以及诱导促进认知、防止抗氧化应激或抵抗Aβ相关神经毒性的蛋白质。

Dietary bioactives and essential oils of lemon and lime fruits

Siyu Liua, Shiming Lib,*, Chi-Tang Hoa,*

a Department of Food Science, Rutgers University, New Brunswick, New Jersey 08901, USA

b Hubei Key Laboratory of EFGI & RCU, College of Life Sciences, Huanggang Normal University, Huanggang 438000, China

*Corresponding authors.

E-mail address: shiming@rutgers.edu

ctho@sebs.rutgers.edu

Abstract

Human beings have consumed lemon (Citrus limon) and lime (Citrus aurantifolia or Citrus latiflia) for thousands of years. Among the variety of citrus families, lemon and lime are originated from the hybridization of citron with primitive papeda, hence they are similar from the nutritional and organoleptic standpoints, whereas very different from other citrus species such as orange and mandarin. Except for fresh produce, a significant percentage of lemon and lime are processed and separated as juice, essential oils, pulps and other products. Lemon and lime juice or fruit itself is rich in vitamins, minerals and flavonoids which are rich sources for human nutrition. Consumption of lemon and lime fruit or juice are beneficial for human health in the scope of urinary citrate increase, oxidative stress relief, improvement in lipid profiles and inflammation markers, neuroprotective effects among others. These beneficial effects of lemon and lime are not only because of their high vitamin C content but also other bioactive micronutrients such as flavonoids. Essential oils from lemon and lime have fresh and zesty aroma for perfumery and flavor applications for centuries. Compared with orange or mandarin, the integrated review for lemon and lime dietary bioactive compounds and essential oils is scarce. Therefore, in this review, we introduced the historical cultivation, consumption and process of lemon and lime, discussed the chemical and biological activities of phytochemicals in lemon and lime fruits and juice, and summarized volatile and non-volatile components in lemon and lime oil. This review may provide a comprehensive perspective for entire lemon and lime industry as well as their scientific values.

Reference:

LIU S Y, LI S M, HO C T. Dietary bioactives and essential oils of lemon and lime fruits[J]. Food Science and Human Wellness, 2022, 11(4): 753-764. DOI:10.1016/j.fshw.2022.03.001.

翻译/编辑：梁安琪；责任编辑：张睿梅

封面图片来源：摄图网