柑橘果皮精油的高效提取与功能活性研究：纤维素酶-盐预处理结合微波水蒸馏技术的优化与应用

本研究针对传统柑橘果皮精油提取方法效率低、溶剂污染等问题，创新性地采用纤维素酶/无机盐(Cellulase-Salt)协同预处理结合微波辅助水蒸馏(MAHD)技术，优化了柠檬、脐橙和柚子精油的提取工艺。通过响应面法(RSM)确定最佳条件，使柠檬精油(LEO)得率达27.61 mL/kg DW，显著高于脐橙(NEO)和柚子(PEO)精油。GC-MS分析发现3种精油含15种共有化合物，其中LEO的抗氧化(DPPH IC50 1.76 mg/mL)和抗真菌(对炭疽菌抑制率100%)活性最优。该研究为柑橘副产物高值化利用提供了绿色高效的解决方案。

　　

每年全球产生超过1.6万吨柑橘果皮副产物，这些富含精油的"农业废弃物"常被直接丢弃，既造成资源浪费又带来环境压力。传统精油提取方法如加热回流、冷压榨等存在效率低下、溶剂残留等问题，而蒸汽蒸馏虽能提取紫苏等植物的精油，却因高温易导致热敏成分降解。如何实现柑橘精油的绿色高效提取，成为困扰研究人员的难题。

Zhang Xiaonan团队在《LWT》发表的研究中，开创性地将生物酶解与物理场技术结合。他们先用纤维素酶/无机盐(NaCl)协同破解果皮细胞壁，再通过微波辅助水蒸馏(MAHD)提取三种柑橘（柠檬、脐橙、柚子）精油。采用单因素实验和响应面Box-Behnken设计优化工艺，通过GC-MS分析成分，并评估了DPPH/ABTS自由基清除能力和对炭疽菌(Colletotrichum fructicola/fioriniae)的抑制效果。

关键技术方法

研究采用纤维素酶(Shandong Longcott)与无机盐(Tianjin Dengfeng)预处理干燥果皮粉末，在50-80°C水浴振荡120分钟；微波提取系统(M1-L231B)参数设置为：时间5-25分钟，液固比0.5-2.5 mL/g，功率230-700 W，酶/盐浓度1.5-5.5%；GC-MS(Agilent 7890A/5875C)采用DB-WAX毛细管柱，程序升温50-290°C；抗氧化测试用微孔板读数仪(Tecan Infinite M200 Pro)测定517nm(DPPH)和734nm(ABTS)吸光度；抗真菌实验通过测量PDA平板上菌落直径计算抑制率。

3.1 精油提取工艺优化

纤维素酶/NaCl预处理使精油得率提升33%，其中LEO达21.83 mL/kg DW。单因素实验显示540W微波功率、3.5%酶/盐浓度为最佳条件。响应面模型R²均>0.97，验证LEO最优参数为：时间23.1分钟，液固比0.8 mL/g，功率578.3W，得率27.61 mL/kg DW。

3.2 GC-MS成分分析

鉴定出31种化合物，包括单萜烯(占80.93-94.14%)和醛类。LEO含67.92%柠檬烯、7.35%γ-松油烯，其含氧化合物(8.92%)是NEO(3.57%)的2.5倍。热图显示15种共有成分，但浓度差异显著。

3.3 抗氧化活性

LEO的DPPH和ABTS清除能力(IC₅₀ 1.76/1.48 mg/mL)均优于NEO(1.95/1.78 mg/mL)，这与其中较高含量的柠檬烯和γ-松油烯相关。

3.4 抗真菌活性

LEO在10μL/mL时完全抑制炭疽菌生长，抑制率比NEO高5%，可能与其富含芳樟醇(Linalool)有关。

该研究不仅建立了柑橘精油绿色提取新工艺，更发现LEO的卓越生物活性。酶-盐预处理通过破坏β-1,4糖苷键和渗透压协同增效，MAHD则利用微波与极性分子作用减少热损失。LEO的高抗氧化和抗真菌性能，使其在食品防腐(替代合成抗氧化剂)和农业病害防治(如炭疽病)领域展现应用潜力，为柑橘加工副产物增值提供了技术支撑。研究结果对推动循环农业和绿色产业发展具有重要实践价值。