大学化学, 2020, 35(11): 166-169 doi: 10.3866/PKU.DXHX202009053

科普

落“橙”不是无情物——关于橙皮的那些事

陈明1, 徐皓晖1, 席明英1, 刘媛,2

Falling "Orange" is Not Heartless: Things about Orange Peel

Chen Ming1, Xu Haohui1, Xi Mingying1, Liu Yuan,2

通讯作者: 刘媛,Email: yuan2006122108@sina.com

收稿日期: 2020-09-21   接受日期: 2020-10-7  

基金资助: 四川大学双创专题研究项目.  SCUCXCY1725

Received: 2020-09-21   Accepted: 2020-10-7  

摘要

随着橙类的广泛种植和橙汁加工产业的高速发展,橙皮已逐渐成为当今食品工业中产生的主要废料之一。橙皮中含有丰富的具有高附加值的化合物,对这些物质的回收利用,不仅能够有效减少由废弃橙皮带来的环境污染和资源浪费,还能够获得大量具有经济价值和社会效益的产品。本文围绕橙皮中的精油、果胶、色素、橙皮苷和膳食纤维展开综述,介绍了这些组分的成分、性状、用途以及发展方向,让读者在阅读中进一步加深对橙皮的了解。

关键词: 橙皮 ; 精油 ; 果胶 ; 色素 ; 橙皮苷 ; 膳食纤维

Abstract

Since the widespread plantation of oranges and the rapid development of the orange juice processing industry, orange peel has been one of the main wastes in today's food industry. Orange peel is rich in high value-added compounds. Recycling of these substances can reduce the environmental pollution and resource waste effectively. It can also bring quantities of products with economic and social value. To help readers deepen their understanding of orange peel further in reading, in this review paper, we introduce the composition, properties, usage and future directions of the essential oil, pectin, pigment, hesperidin and dietary fiber in orange peel.

Keywords: Orange peel ; Essential oil ; Pectin ; Pigment ; Hesperidin ; Dietary fiber

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陈明, 徐皓晖, 席明英, 刘媛. 落“橙”不是无情物——关于橙皮的那些事. 大学化学[J], 2020, 35(11): 166-169 doi:10.3866/PKU.DXHX202009053

Chen Ming. Falling "Orange" is Not Heartless: Things about Orange Peel. University Chemistry[J], 2020, 35(11): 166-169 doi:10.3866/PKU.DXHX202009053

每年春夏之交,芳菲散尽,枝头怒放的姹紫嫣红或是凋零,或是孕育起新的生命。历经夏日的漫长孕育,秋冬之际,饱满的橙子便垂悬在枝头。成熟的橙子,或是被采收运输,成为水果摊上的一抹暖色,或是送往工厂,去皮、压榨后,萃得食品工业中不可或缺的浓缩橙汁。除去饱满的橙肉、可口的橙汁,橙皮似乎是极易被忽视的部分。人们往往把橙皮归入厨余垃圾或工业废料,随手丢弃,任其自生自灭。然而,随着科技的进步,人们逐渐发现,不起眼的橙皮之中其实大有乾坤。

1 剥橙缘何香透甲——精油

“剥橙香透甲,尝稻气翻匙”,古代人民从劳作中获得经验与智慧,剥去橙皮后残留的清新而馥郁的芳香,便是硕果累累、年丰岁稔的秋日象征。人们早已发现,将剥下的橙皮进行晾晒后,水分蒸发,而芳香物质得以留存,便可以作为天然的空气清新剂。橙的香气大多来源于果皮中含有的具有挥发性的醛类、醇类、酯类和萜烯类等物质[1],共同缔造出了橙类独有的芬芳。经由压榨、萃取或水蒸气蒸馏[2],橙皮中的香气成分便能以香精油的形式被提取出来。从柑橘类水果中提取的精油多为无色或半透明的橙黄色,由于其清新自然的气味,受到广大加工业市场的青睐,广泛应用于调味剂、饮料、食品、化妆品、烟酒制品、肥皂、医药制品及杀虫剂的生产[3]。

随着对橙皮香精油的深入研究,藏在橙香中的秘密也逐渐为人们所知。通过对由橙类提取的精油进行成分分析,便能够发现烯类物质在其中占有极高的比例,其中含量最高的是柠檬烯,可达到90%以上[4]。柠檬烯具有类似柠檬的芳香,在食品和香料工业中应用广泛。除去清新空气、调味调香,它在药理方面也有一技之长。研究表明,d-柠檬烯(图1)具备优良的抗肿瘤活性,可以用来预防、治疗自发性和化学诱导性肿瘤[5]。在癌症多发的今天,在天然植物中富集且易于提取的柠檬烯,给了众多癌症患者与长期处于亚健康状态的人们希望的曙光。

图1

图1   d-柠檬烯的结构


2 上得厅堂,下得厨房——果胶

“橙蟹分甘,莼鲈专美”,剥开清香宜人的橙皮,酸甜可口、饱满多汁的橙肉便静待人们大快朵颐。然而,剥橙皮这一步骤看似简单,却往往藕断丝连,这其中自然少不了果胶的功劳。果胶广泛存在于植物细胞壁中,其基本结构(图2)为以半乳糖醛酸为单位且由α-1, 4-糖苷键连接成的酸性高分子多糖[6]。橙皮中的果胶多以原果胶形式存在,不溶于水,在酸性环境中加热后则会转变为可溶于水的果胶。果胶特有的溶解性、稳定性、凝胶性、乳化性、增稠性等[7]性质,使得它在日常生活和工业生产等方面受到青睐。日常生活中剩余的橙皮,通过洗涤、分离海绵状组织、煮沸这些简单的前处理,再与白糖一起熬煮,便能制作出色香味俱全,且具有清热止咳效果的果酱、蜜饯和橙皮糖。在食品工业中,果胶则通常作为凝胶剂、稳定剂、悬乳剂、乳化剂等,广泛用于果酱、果冻、软糖和饮料等制品中[8]。

图2

图2   果胶的一种基本结构


工业生产常用酸提法进行果胶的提取,虽然酸提法对环境、生产设备和产品质量都存在一定影响,但由于提取工艺较为成熟,国内外均在采用此方法生产果胶[7]。近年来,随着绿色化学理念逐渐深入人心,更为环保的生产工艺逐渐进入人们的视野。超声波具有空化、机械振动、微射流及微声流等多级物理效应,能促使植物细胞组织破壁或变形;而酶法提取条件温和、能耗低、无污染,是针对生物制药所设计的一种新型的植物提取工艺[9]。这些工艺逐渐被运用在果胶的提取中,为这一产业的未来发展奠定了良好的基础。不仅如此,果胶在环保方面也逐渐崭露头角。研究表明,与己二酸交联的改性果胶对废水中的铅、铜等重金属离子具有良好的特异性吸附能力和吸附容量[10]。对于常见吸附材料难以再生、回收困难的问题,以果胶为基础的改性材料提供了一个可能的解答。

3 橙弄霜黄,芦飘雪白——色素与橙皮苷

初生的橙有着青涩的外皮,往往与苍翠的枝叶融为一体;成熟的橙则显露黄或橙红色,如同一盏盏小灯笼悬挂在枝头。橙的成熟过程中,橙皮的色泽由绿转黄,其中的色素也发生了改变。尚未成熟的橙皮中,叶绿素独占鳌头,外果皮便呈现出类似枝叶的青绿色。成熟橙皮中的色素则主要为类胡萝卜素、黄酮类色素等,故呈现出介于红黄之间的颜色(图3)。通过有机溶剂浸提得到的橙皮黄色素属于脂溶性黄酮类色素[11],在酸性、中性及弱碱性条件下稳定性较好,一般食品添加剂与金属离子在最大安全使用范围内对其影响不显著,但光、热稳定性较差[12]。对于常规的食品和化妆品而言,橙皮色素作为一种相对安全稳定的天然着色剂,具有广阔的市场前景。

图3

图3   成熟过程中橙皮内主要色素的变化


橙皮中的黄酮类物质以多种形式存在。除了为果皮点染橙色的黄酮类色素,橙皮苷(图4)也是较为典型的黄酮类物质。橙皮苷具有抗菌、消炎、抗癌、抗氧化、促进胃肠动力、镇定及防治心血管疾病等作用[13],在临床治疗和保健方面应用广泛。除去直接作为药品的原材料,由橙皮苷衍生出的一系列化合物也在临床治疗上大显身手。桃皮素(3’, 5-二羟基-4’, 7-二甲基黄烷酮)、木犀草素(5, 7, 3’, 4’-四羟基黄酮)等化合物在临床应用方面存在天然提取效率低、传统方法合成困难的问题,以橙皮苷为原料设计合成路线,具有原料易得、工艺简便、收率较高等优势[14],对于生物活性黄酮类物质的药用推广具有极大的意义。

图4

图4   橙皮苷的结构


4 简约其外,隽永其中——膳食纤维

倘若去除了芬芳的香气,摒弃了悦目的色彩,橙皮余下的部分,便是平平无奇的植物组织。连同压榨橙汁后残余的囊衣,这些部分似乎已成为可有可无的工业废料。然而,经过深度加工的千锤百炼,它们也能焕发出全新的光彩。膳食纤维是植物中不被小肠中消化酶水解而直接进入大肠的多糖和极少量木质素的总和,具有润肠通便、促进肠道益生菌的生长、调节血糖、预防脂代谢紊乱及心血管疾病和部分癌症等功效,有“第七营养素”的美誉[15-18]。橙的果皮和囊衣中含有丰富的膳食纤维,对这些生产橙汁过程中的残余物加以利用,不仅能够大幅减少工业废料的排放,还能获得市场广阔、潜力无穷的附加产品。部分研究表明,将橙皮中提取的膳食纤维用于香肠、酸奶等食品的发酵中,对部分益生菌产生了积极影响,并一定程度上降低了亚硝酸盐的残留量,改善了产品风味[19, 20]。尽管貌不惊人,橙皮纤维在食品、保健品等方面的应用未来可期。

5 结语

在人类历史的长河中,橙类已经留下了浓墨重彩的一笔,随着科学技术的发展,其加工产品也逐渐渗透到我们日常生活的方方面面。如今,世界各地产出了大量的橙皮废料,而如何处理它们已成为一个重大问题[21]。“落红不是无情物,化作春泥更护花”,橙皮之中蕴含的无限可能,在推陈出新的研究中,将变废为宝,在多种多样的领域发光发热。

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