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为解决全球橙子生产废弃物处理的环境与经济挑战，研究人员开展橙皮黄烷酮提取及固定化柚苷酶（含 α-L - 鼠李糖苷酶和 β-D - 葡萄糖苷酶活性）水解研究。发现固定化酶连续 10 次循环后保留 75% 活性，水解产物对 SW480 细胞有抑癌潜力，为柑橘废弃物利用提供新路径。
全球橙子年产量超 4900 万吨，然而加工过程中约 50% 的果皮等废弃物面临处置难题。橙皮中的黄烷酮类物质（如柚皮苷、橙皮苷）虽具抗氧化、抗癌等潜力，但其糖苷形式活性较低，且游离酶在工业应用中存在回收难、稳定性差等问题。如何高效利用橙皮废弃物并提升黄烷酮生物活性，成为食品与医药领域的重要课题。
为此，国外研究机构的研究人员开展了以 “橙皮黄烷酮水解及玉米芯固定化柚苷酶抗癌潜力评估” 为主题的研究，相关成果发表在《Food Bioscience》。研究通过固定化技术优化柚苷酶性能，并探究其水解产物的抗癌活性，为柑橘废弃物的高值化利用提供了科学依据。
研究主要采用以下关键技术方法：
- 橙皮黄烷酮提取：通过中央复合旋转设计（CCRD）优化提取条件，比较冻干与烘干对黄烷酮得率的影响，确定甲醇浓度和提取时间为关键因素。
- 柚苷酶纯化与固定化：利用 DEAE-Sephacel 层析纯化柚苷酶，通过高碘酸钠氧化、乙二胺胺化等步骤将酶固定于玉米芯粉，结合扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）等手段表征固定化效果。
- 酶活性与稳定性分析：测定 α-L - 鼠李糖苷酶和 β-D - 葡萄糖苷酶活性，评估固定化酶的重复使用性、热稳定性及 pH 适应性。
- 生物活性评估：通过 DPPH 法检测水解产物抗氧化活性，利用 SW480 结肠癌细胞模型评估细胞毒性，计算半数抑制浓度（IC50）。
3.1 黄烷酮提取优化
通过 CCRD 实验发现，冻干处理的橙皮醛提取黄烷酮得率更高，最优条件为甲醇浓度 73%、提取时间 43 分钟，冻干样品得率达 5.838 mg/mL。方差分析表明提取时间是主要影响因素，模型预测能力强（R2≥98%），验证了该提取方法的可靠性。
3.2 柚苷酶纯化效果
纯化后柚苷酶的 α-L - 鼠李糖苷酶 /β-D - 葡萄糖苷酶活性比（Rha/Glu）从商业酶的 1.30 提升至 12.09，显著提高了对 α-L - 鼠李糖苷键的选择性，有利于定向生成普鲁宁（prunin）。
3.3 玉米芯固定化表征
SEM 显示玉米芯经 NaOH 处理后表面结构更粗糙，增加了酶结合位点；FT-IR 证实固定化过程中醛基与氨基的共价结合；热分析（DSC、TGA）表明固定化酶热稳定性显著提升，连续 10 次循环后仍保留 75% 活性，优于传统固定化载体。
3.4 固定化酶性能评估
固定化酶最适温度为 70℃，与果汁巴氏杀菌温度兼容；最适 pH 4.5，适应酸性环境。米氏常数（KM）显示固定化后酶对底物亲和力增强，纯化酶固定化后 KM降至 0.40 mM，催化效率显著提升。
3.5 水解产物生物活性
水解产物抗氧化活性显著增强，商业柚皮苷经固定化酶水解后 DPPH 清除率达 91.25%。SW480 细胞实验表明，水解产物 IC50低至 0.117 mg/mL，其中固定化酶水解产物对癌细胞的抑制效果优于未水解提取物，证实了酶解过程对活性成分的激活作用。
研究结论与讨论
本研究通过玉米芯固定化柚苷酶技术，成功实现了橙皮黄烷酮的高效转化，固定化酶的稳定性和重复使用性显著提升，为工业化应用奠定了基础。水解产物中普鲁宁和柚皮素（naringenin）的富集不仅增强了抗氧化能力，还在结肠癌细胞模型中展现出显著的抑癌潜力，提示其在功能性食品或抗癌药物开发中的应用价值。此外，利用农业废弃物玉米芯作为固定化载体，兼具经济性与环境友好性，为柑橘加工副产物的循环利用提供了创新路径。该研究整合了酶工程、天然产物化学与癌症生物学，为跨学科解决食品废弃物问题提供了典型范例，具有重要的科学意义与产业转化前景。
