《Foods》：Recent Advances in Citrus maxima and Its By-Products: Chemical Composition, Bioactivities, Safety, and Industrial Applications
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柚子（Citrus maxima）作为柑橘属果实最大的物种，其果肉及加工副产物富含具有显著食品与药用潜力的生物活性植物化学物质。然而，现有文献较为分散，缺乏对代谢物谱、药理谱、安全性风险及转化路径的综合视角。本综述整合了营养组成、次生代谢物多样性及其在果实与残
柚子（Citrus maxima）作为柑橘属果实最大的物种，其果肉及加工副产物富含具有显著食品与药用潜力的生物活性植物化学物质。然而，现有文献较为分散，缺乏对代谢物谱、药理谱、安全性风险及转化路径的综合视角。本综述整合了营养组成、次生代谢物多样性及其在果实与残渣中的组织特异性分布，批判性地评估了加工技术，并绘制了涵盖功能性食品、可食性包装、保健品、药品及农业投入品的应用图谱。超过100种化合物——包括黄酮类、酚酸、香豆素、柠檬苦素三萜类、吖啶酮生物碱及挥发性萜烯——构成了抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤、抗糖尿病、抗肥胖、肝脏保护、胃黏膜保护及神经保护作用的物质基础。毒理学数据表明果肉安全；然而，呋喃香豆素介导的CYP3A4抑制呈品种依赖性，例如粉红/红肉品种及‘琯溪蜜柚’中的呋喃香豆素含量高于白肉品种，这需要审慎评估。在工业层面，副产物已被试点用于膳食纤维强化剂、果胶提取、精酿啤酒、可食膜、生物有机肥料及植物源农药。通过综合零散的研究发现并指出空白——包括品种特异性代谢组变异、标准化提取及长期安全性——本综述将基础植物化学与生物过程工程及监管科学相连接，为这一未充分利用的柑橘资源的可持续高值化利用提供指导。
2. 柚（Citrus maxima）的营养组成及其次生代谢物
2.1 蛋白质与氨基酸
柚果肉的蛋白质含量较低，范围为0.5–0.8 g/100 g可食部，但氨基酸谱完整，包含所有人体必需氨基酸。游离氨基酸中脯氨酸含量最高，其次为天冬氨酸和精氨酸，并检测到具有生理活性的γ-氨基丁酸（GABA）。总氨基酸含量在不同品种间差异显著，从约4.53 g/100 g至7.04 g/100 g不等。果皮中的粗蛋白含量显著高于果肉，白肉柚和红肉柚果皮中分别达到8.23%和7.67%。
2.2 碳水化合物
碳水化合物是果肉的主要宏量营养素，包括可溶性糖和膳食纤维。蔗糖、果糖和葡萄糖是果汁中的主要糖类，分别约占可溶性总糖的48%、26%和25%。果肉中膳食纤维含量较低（约1 g/100 g），以不溶性纤维为主（占总纤维的60–80%）。相比之下，果皮中膳食纤维含量极高，报道值为65.72%–89.64%，其中可溶性与不溶性组分分别约占15–36%和43–53%。果胶作为主要的可溶性多糖组分，其结构由半乳糖醛酸主链构成。
2.3 维生素与矿物质
维生素C是果肉中代表性的微量营养素，含量范围为21.0–78.4 mg/100 g，受品种和产地影响显著。果肉中还含有维生素B1、B2、B12、维生素A和维生素E。柚的矿物质组成以高钾低钠为特征，钾含量为150–250 mg/100 g果肉，钠仅为1–3 mg/100 g。钙、镁、磷的含量范围分别为10–30 mg/100 g、10–15 mg/100 g和15–20 mg/100 g。微量元素如铁、锌、硒、铜和锰均有检出。果皮表现出比果肉更强的矿物质富集能力，且这些元素主要螯合在黄皮层（flavedo），在白皮层（albedo）中浓度显著降低。
3. 柚及其副产物的次生代谢物
3.1 多酚
多酚是柚中含量最丰富、研究最深入的一类次生代谢物，可分为黄酮类和酚酸两大类。黄酮类中，黄烷酮占主导地位，柚皮苷（naringin）单一成分即占黄烷酮总量的80%以上，可达果皮干重的5–15%。柚皮苷的组织分布不均，高度集中于外果皮（50–70%）、全果皮（25–40%）和囊衣（5–15%），且随果实成熟度增加而下降。其他黄烷酮糖苷如新橙皮苷（neohesperidin）和芸香柚皮苷（narirutin）也有鉴定。多甲氧基黄酮如川陈皮素（nobiletin）和橘皮素（tangeretin）虽含量远低于柚皮苷，但因强效的抗炎、抗癌和神经保护活性而成为功能研究的前沿。酚酸在柚汁中含量丰富，阿魏酸（ferulic acid）是其代表性单体。不同组织中游离态与结合态酚类共存，且组成和抗氧化活性存在显著差异。
3.2 生物碱
生物碱中，吖啶酮生物碱（acridone alkaloids）最具代表性，具有吖啶-9-酮核心结构，是芸香科（Rutaceae）的重要化学分类学标志。目前已从柚果实中鉴定出grandisine和citracridone等吖啶酮生物碱，尽管其绝对含量远低于多酚，但因具有抗菌、抗肿瘤和抗炎活性而备受关注。
3.3 挥发性化合物
挥发性化合物是柚特征香气和精油的核心成分。萜烯类占主导，单萜柠檬烯（limonene）在果皮精油中相对含量超过90%，此外还有β-蒎烯（β-pinene）和γ-松油烯（γ-terpinene）。组织分布上，果皮特别是外果皮油腺是挥发物的主要合成与储存部位，精油含量（干重约0.5–1.5%）显著高于果肉。果皮精油的化学组成和含量受品种遗传背景、果实成熟度、生长环境及采后处理等多层次因素共同调控。
3.4 柠檬苦素及其他萜类
柠檬苦素（limonoids）是一类结构高度多样的三萜化合物。在柚的五个主要解剖结构中（黄皮层、白皮层、囊衣、汁胞和种子）共鉴定出21种柠檬苦素。种子是柠檬苦素积累最丰富的部位，含有多达14种不同的柠檬苦素；而黄皮层仅积累柠檬苦素（limonin）、casimirolide和柠檬苦素A环内酯三种。柠檬苦素在组织间的分布并非孤立现象，汁胞与种子、白皮层与囊衣之间存在显著正相关。代表化合物柠檬苦素和诺米林（nomilin）具有抗肿瘤、抗菌、抗炎、镇痛等多种药理活性，同时它们也是导致柚汁“延迟苦味”的重要化学贡献者。
4. 柚及其副产物生物活性成分的健康益处
4.1 抗氧化活性
抗氧化活性是柚多种健康益处的核心机制，源于黄酮类（主要为柚皮苷及其苷元柚皮素（naringenin））、酚酸、维生素C和挥发性萜烯构成的协同化学防御网络。分子层面通过两条平行途径实现：一是基于结构化学的直接自由基清除；二是通过信号转导间接激活内源性抗氧化酶系统，即柚皮苷与Keap1蛋白相互作用，促进转录因子Nrf2解离并核转位，驱动下游II相解毒酶和抗氧化酶的转录上调。柚的抗氧化活性还表现出显著的组织特异性和发育依赖性，果皮精油对脂质氧化具有显著抗氧化作用。
4.2 抗炎活性
柚的抗炎特性主要归因于黄酮类成分，特别是柚皮苷和柚皮素。它们通过抑制NF-κB通路的磷酸化级联反应，减少促炎细胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）的释放，同时上调抗炎介质如IL-10，并干扰MAPK和COX-2通路。
4.3 抗菌活性
柚生物活性成分的广谱抗菌活性源自亲脂性挥发性萜烯（以d-柠檬烯为主）和亲水性黄酮类组成的“双模态”化学防御系统。d-柠檬烯优先插入微生物膜磷脂双层的疏水核心，造成物理破坏和离子泄漏；黄酮类则进入细胞质，通过阻断能量代谢、干扰DNA复制和调节群体感应（QS）三条平行生化途径发挥抑制作用。两者通过“先破膜、后渗透”的时间顺序和“抑制外排、增强滞留”的功能耦合实现空间协同与功能放大。
4.4 抗肿瘤活性
柚的抗肿瘤物质基础涵盖黄酮类、柠檬苦素三萜类和多糖。柚皮素可同时抑制多种癌细胞的生长、增殖和迁移，并诱导凋亡；柚皮苷主要通过调节细胞内活性氧（ROS）水平和触发细胞周期阻滞发挥作用。柠檬苦素中，诺米林对白血病细胞增殖的抑制作用尤为显著。粗提物也显示出抗癌潜力。这些成分的共同分子逻辑包括ROS介导的选择性促氧化杀伤、细胞周期检查点重锁定以及凋亡/自噬通路的协同激活，但面临生物利用度低和机制网络复杂两大瓶颈。
4.5 抗糖尿病活性
柚的生物活性成分通过多条途径发挥降血糖效应：抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性以延缓餐后血糖峰值；调节胰岛素分泌并改善胰岛素敏感性；保护胰腺β细胞免受氧化损伤。柚皮苷可改善胰岛素抵抗并调节糖脂代谢。果皮中极高的膳食纤维含量可通过延缓胃排空、增加饱腹感和调节肠道菌群来改善血糖控制。
4.6 抗肥胖活性
柚各部位的抗肥胖机制主要涉及AMPK–SREBP–PPARs信号级联。柚皮苷等黄酮类通过磷酸化激活AMPK，进而抑制SREBP-1c核转位和脂肪生成基因表达，同时增强PPARα介导的脂肪酸β-氧化。膳食纤维凭借优异的持水力、持油力和胆汁酸结合力，抑制胰脂肪酶活性，减少膳食脂肪的消化吸收。此外，膳食纤维和多酚通过调节肠道菌群组成，促进短链脂肪酸（SCFA）产生，发挥抗肥胖效应。
4.7 肝脏保护活性
柚皮苷通过多层次分子调控发挥保肝作用：激活AMPK以抑制SREBP-1c核转位从而减少肝脏新生脂肪合成，同时增强PPARα介导的脂肪酸β-氧化；缓解内质网应激（抑制PERK/eIF2α/CHOP通路过度激活）；降低ROS水平减轻线粒体氧化损伤；并通过诱导自噬促进脂滴清除。
4.8 胃肠道保护与肠道菌群调节
柚副产物通过多机制协同支持胃肠健康。膳食纤维和黄酮类选择性促进有益菌增殖，优化肠道菌群组成。优化的菌群促进未消化多糖发酵产生SCFA，后者作为信号分子参与全身性能量稳态和免疫耐受维持。膳食纤维的高持水膨胀性形成凝胶基质延缓胃排空，其胆汁酸结合力间接降低血清脂质，不溶性纤维的粗颗粒物理刺激肠壁促进排便。黄酮类竞争性抑制α-葡萄糖苷酶延缓餐后血糖释放。柚皮苷通过抑制NF-κB通路保护肠黏膜屏障完整性，柚提取物还能增加肠肌丛乙酰胆碱酯酶活性促进胃肠蠕动。
5. 柚及其副产物的安全性与毒理学评价
现有证据表明柚果肉日常食用安全。柚籽提取物在2000 mg/kg剂量下未见动物死亡或明显毒性反应，柚皮苷的口服LD50值超过5000 mg/kg。然而，柚的安全性风险高度依赖于化学成分并呈现品种异质性。核心风险来自呋喃香豆素对CYP3A4的不可逆抑制，可引发严重药物相互作用。不同品种间呋喃香豆素含量差异显著。此外，香豆素在高剂量下的潜在肝毒性、精油中萜烯的光毒性和接触致敏性、柚蛋白的过敏原性以及农药残留和重金属的膳食暴露风险共同构成了柚安全性评估的多维框架。
6. 柚及其副产物的工业应用
6.1 健康食品
健康食品是柚副产物工业应用中规模最大、商业化最成熟的领域，遵循三条主要技术路径：一是基于膳食纤维和果胶的功能性配料，可用于焙烤、肉制品、饮料和零食中提升纤维含量并改善质构；二是基于黄酮类生物活性成分的功能食品开发，如高纯度柚皮苷的提取与应用；三是全果利用与新型功能性食品配料，包括精酿啤酒（如金柚啤酒、梁平精酿啤酒）、脱苦籽粉用于低脂冰淇淋开发等。
6.2 可食性包装膜
以柚果皮粉和羧甲基纤维素为基材，可制备功能性可食包装材料。优化配方下的膜厚度小于0.2 mm，具有一定机械强度和抗氧化活性，并对枯草芽孢杆菌和大肠杆菌显示抑菌活性。柚果皮可食膜能显著减少瘦猪肉汁液流失、延缓pH升高、减缓蛋白质降解并抑制微生物生长，延长冷藏货架期2–4天。
6.3 医药应用
柚皮苷展现出从基础药理学研究到新药开发的明确转化路径，其干预谱覆盖心血管疾病、癌症、代谢性疾病、骨骼疾病和神经退行性疾病等多个领域。在心血管系统中，通过PI3K-Akt-mTOR等信号轴发挥多重效应；在肿瘤学中，有效抑制PI3K-Akt-mTOR通路异常激活诱导肝癌细胞凋亡。
6.4 农业应用
农业应用涵盖饲料化利用、肥料化利用和植物源农药开发三个方向。饲料化方面，通过青贮发酵可将柚皮渣转化为非粮饲料资源；肥料化方面，利用柚皮与秸秆、畜禽粪便等辅料协同发酵制备生物有机肥；植物源农药方面，柚皮乙醇提取物及乙酸乙酯萃取相对多种植物病原真菌有显著抑制作用，果皮精油对多种储粮害虫和卫生害虫具有触杀和熏蒸毒性。
