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2019 , Vol. 40 >Issue 8: 1633 - 1637

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2019.08.026

Agricultural Product Processing, Preservation, Storage, Analysis and Detection

Antioxidant Capacity of Different Varieties of Citrus Peels

  • CHEN Yuan 1 ,
  • ZHANG Di 2 ,
  • PAN Heli 2 ,
  • SUN Jianhua 3 ,
  • PAN Dongming , 2, * ,
  • YU Wenquan , 1, *
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  • 1. Institute of Agricultural Engineering and Technology, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou, Fujian 350003, China
  • 2. Institute of Horticultural Product Storage and Transportation, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China
  • 3. Danzhou Academy of Agriculture and Forestry, Danzhou, Hainan 571700, China
* PAN Dongming,E-mail： ;
* YU Wenquan,E-mail： 。

Received date: 2018-08-30

  Request revised date: 2019-03-24

  Online published: 2019-08-20

Copyright

Copyright reserved © 2019. Office of Acta Agronomica Sinica All articles published represent the opinions of the authors, and do not reflect the official policy of the Chinese Medical Association or the Editorial Board, unless this is clearly specified.
Fold

Abstract

In this paper, five kinds of peel extracts of five varieties (wide-skin orange, sweet orange, pomelo, lemon and kumquat) were used as the raw materials to evaluate the antioxidant capacity of each variety. The anti-oxidation ability of Citrus peel extracts was determined by the DPPH method and ABTS method respectively. The antioxidant capacity of IC50 was used to evaluate the antioxidant activity of Citrus, and the antioxidant capacity of Citrus peel of various varieties was comprehensively analyzed. The Citrus peel had strong antioxidant activity and there were some differences between the varieties. The antioxidant capacities of the peels were different, and the comprehensive antioxidant capacities were from high to low: Ota citrus, Jindan, Beijing lemon, Newhall navel orange, Pingshan pomelo. Among the five citrus varieties, the broad-skin orange had the strongest antioxidant capacity, followed by the kumquat, the lemon and sweet orange, and the pomelo had the weakest antioxidant capacity.

Key words： Citrus; peels; extracts; antioxidant capacity

Cite this article

CHEN Yuan , ZHANG Di , PAN Heli , SUN Jianhua , PAN Dongming , YU Wenquan . Antioxidant Capacity of Different Varieties of Citrus Peels[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2019 , 40(8) : 1633 -1637 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.08.026

自由基损伤是引起人体老化相关疾病和基因突变等的主要原因之一[1]。大量研究表明,水果中含有丰富的抗氧化物质,能保护细胞抵御自由基的攻击,及时清除过量的自由基,是人体抗衰老和保持健康的重要手段[2]。柑橘是世界第一大果树品种,种类丰富,包括橘、柚、枳、柑、橙等[3],种植面积和产量在世界百果中均居首位[4]。柑橘与其他水果相比,具有橘皮和种子等废料多的特点。柑橘加工业中过剩的皮渣不能完全作为动物饲料或肥料消耗掉,这对生态环境造成巨大的影响[5]。不同品种柑橘果皮中含有不同丰富的抗氧化物质,其抗氧化能力差异巨大[6],因此,合理有效利用皮渣对于保护人类健康和保护生态环境具有重要意义[7,8]。
体外抗氧化方法实验操作简单方便、成本较低,应用较为普遍。其中,DPPH法和ABTS法是一种筛选自由基清除剂的简便方法。DPPH·是一种以氮为中心的稳定的自由基,易溶于有机溶剂,溶解于无水乙醇时溶液呈紫色,在517 nm处有最大吸收值。当有自由基清除剂时,DPPH·的孤电子与清除剂配对,使其吸收减少,溶液颜色变浅,且这种颜色的变浅程度与配对电子数成化学计量关系。因此,可通过在此波长处吸光度的测定来评价自由基的清除情况[9,10];ABTS经强氧化剂氧化后生成稳定的蓝绿色阳离子自由基ABTS+·。当用无水乙醇稀释到一定浓度时,向其中加入存在抗氧化成分的待测物质,反应会使反应体系褪色,在734 nm处有强吸收值。且吸光度的变小程度与ABTS+·被清除的程度呈定量关系[11,12]。
目前,文献中报道了对柑橘类水果的抗氧化能力的研究,但对柑橘果皮的研究主要集中于单一品种的提取工艺和功效评价,而综合考查不同类型柑橘品种中抗氧化性的研究并不多[13,14]。在抗氧化分析的研究中,DPPH法、ABTS法可简单、快速测定样品的总体抗氧化效果[15]。本研究以福建永春具有代表性的5大类柑橘的5个品种（宽皮橘类：太田椪柑;甜橙类：纽荷尔脐橙;柚类：坪山柚;柠檬：北京柠檬;金柑：金弹幼果）为研究对象,以DPPH和ABTS法测定并分析了它们的抗氧化能力,综合比较不同类型、不同品种柑橘果皮的体外抗氧化能力,为柑橘资源的开发利用提供科学有力的支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 材料 本研究采用的5种柑橘材料如下：宽皮橘类：太田椪柑（Citrus nobilis Lour. ‘Taitianpenggan’）;甜橙类：纽荷尔脐橙（Citrus sinensis Osbeck ‘Newhall navel orange’）;柚类：坪山柚（Citrus grandis Lour. Osbeck ‘Pingshanyou’）;柠檬类：北京柠檬（Citrus limon Lour. Bur ‘Beijing Lemon’）;金柑类：金弹（Fortunella margarita Lour. ‘Jindan’）幼果,均产自福建永春。样品均采用当年新鲜无病虫害的柑橘成熟期果实。每个品种采10个柑橘果实,将样品清洗后剥皮去籽,果皮果肉分离并混合均匀,分别置于-30 ℃条件下冷冻干燥72 h。将冻干的柑橘果皮粉碎,过60目筛得到干样粉末,置于-20 ℃冰箱中备用[16]。
1.1.2 试剂 DPPH（2,2-二苯基-1-苦基肼基）、ABTS（2,2°-连氮基-双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）、二甲基亚砜（dimethyl sulfoxide,DMSO）试剂、BHT（2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol） （Labtech 公司）;FW100高速万能粉碎机（天津泰斯特仪器有限公司）;Sartorius BS224S分析天平（德国赛多利斯）;AllegraTM64R高速冷冻离心机（美国Beckman公司）;FDU-1200冷冻干燥机（日本EYELA公司）;AKWL-IV-50艾柯超纯水系统（成都康氏康宁科技发展有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 溶液的制备 DPPH自由基溶液的配制：称取0.0196 g DPPH粉末溶于500 mL无水乙醇溶液中,配制为0.1 mg/mL的DPPH自由基溶液,现配现用。
ABTS+·溶液的配制：5 mL ABTS（7 mmol/L）溶液和88 μL过磷酸钾水溶液（140 mmol/L）,混合避光反应12 h,得ABTS+·反应液。用无水乙醇逐级稀释ABTS+·反应液至该溶液在734 nm波长处的吸光度为0.70±0.02。ABTS+·反应液在24 h之内用完[17]。
1.2.2 柑橘果皮提取液的制备 准确称取0.1 g柑橘皮粉末,置入2 mL的离心管中并加入70%乙醇至2 mL,超声提取时间20 min,9000 r/min,离心5 min,重复提取3次。合并上清液,收集并定容至10 mL离心管中进行抗氧化活性测定[18]。
1.2.3 DPPH自由基清除能力测定 参照Zhang等[19]的方法并略作修改。将柑橘果皮提取液分别取0.75、0.50、0.35、0.25、0.15 mL,各加入1 mL 0.1 mg/mL DPPH溶液,用无水乙醇补齐反应溶液,使终体积均为2 mL。混合均匀,置暗处反应30 min,于517 nm处测定吸光度A1。同时测定0.1 mg/mL DPPH溶液与等体积无水乙醇的吸光度A0以及提取液与等体积无水乙醇混合液的吸光度A2。计算各样品浓度对自由基清除率的回归方程及IC50值。每个分析样品重复3次。
DPPH·清除率=[A0–(A1–A2)/A0]×100%
式中,A0为空白对照组吸光度;A1为样品溶液吸光度;A2为无水乙醇和样品提取液的吸光值。
1.2.4 ABTS自由基清除能力测定 参照Zhang等[20]的方法并略作修改。将柑橘果皮提取液分别取0.75、0.50、0.35、0.25和0.15 mL,各加入1 mL ABTS+·溶液,用无水乙醇补齐反应溶液,使终体积均为2 mL。混合均匀,置暗处反应10 min,于734 nm处测定吸光度A1。同时测定 ABTS+·溶液与等体积无水乙醇的吸光度A0。每个分析样品重复3次。
ABTS+·清除率=(A0–A1)/A0×100%
式中,A0为空白对照组吸光度;A1为样品溶液吸光度。

1.3 数据处理

数据表示为平均值±标准偏差。数据采用ANOVA进行邓肯氏多重差异分析（ANOVA,SPSS 17.0软件）用于评估不同样品之间平均值的差异（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同品种柑橘果皮清除DPPH和ABTS自由基的IC50值

表1为5类柑橘（即5个不同柑橘品种）果皮提取液清除DPPH和ABTS自由基能力测试结果,用IC50值表示抗氧化能力,IC50值越小表明清除能力越强,抗氧化能力越高。由表1可知,5类柑橘样品果皮的清除DPPH自由基的IC50值由小到大分别为金柑类<宽皮橘类<柠檬类<甜橙类<柚类,因此,清除DPPH自由基的能力（即抗氧化能力）最强的是金柑类,其次是宽皮橘类,柠檬类和甜橙类较弱,柚类的最弱。各类柑橘之间差异显著（P<0.05）。5类柑橘样品果皮的清除ABTS的IC50值由小到大分别为柠檬类<宽皮橘类<金柑类<柚类<甜橙类,因此,清除ABTS自由基的能力（即抗氧化能力）最强的是柠檬类,其次是宽皮橘类,金柑类和柚类较弱,甜橙类的最弱,各类柑橘之间差异显著（P<0.05）。
表1 不同品种柑橘果皮提取液的抗氧化能力

Tab. 1 Antioxidant capacity of different Citrus peel extracts

编号
No.		 品种
Variety		 类别
Category		 DPPH· ABTS+·
方程式
Equation		 R2 IC50
/(mg·mL-1)		 方程式
Equation		 R2 IC50
/(mg·mL-1)
1 太田椪柑Taitianpenggan 宽皮橘类
y = 31.422ln(x) + 126.98
 0.9526 0.431±0.002a y = 10.56ln(x) + 95.48 0.9130 0.067±0.001a
2 纽荷尔脐橙
Newhall navel orange		 甜橙类 y = 25.965ln(x) + 79.882 0.9721 1.582±0.004c y = 17.65ln(x) + 86.06 0.9600 1.648±0.003c
3 坪山柚
Pingshanyou		 柚类 y = 20.66ln(x) + 67.173 0.9138 2.178±0.003b y = 18.89ln(x) + 76.08 0.9910 1.258±0.003b
4 北京柠檬
Beijing Lemon		 柠檬类 y = 24.479ln(x) + 92.487 0.9753 0.881±0.001d y = 12.47ln(x) + 79.40 0.9770 0.473±0.006d
5 金弹
Jindan		 金柑类 y = 15.592ln(x) + 97.728 0.9567 0.293±0.001e y = 18.75ln(x) + 86.57 0.9880 0.711±0.001e

Note: The concentration of citrus peel extract is 10 mg/mL. Different lowercase letters in the same column indicate significant differences between different varieties (P<0.05).

注：柑橘果皮提取液浓度为10 mg/mL;同列不同小写字母表示不同品种间存在显著差异（P<0.05）。

图1为5个品种的柑橘果皮在DPPH和ABTS方法下的IC50值与BHT的IC50值(0.478±0.004)mg/mL的比较,观察各抗氧化能力的大小。在DPPH方法下,1号（太田椪柑）和5号（金弹）的果皮清除DPPH自由基的IC50值比BHT的IC50值小,抗氧化能力强于BHT;其他品种的IC50值比BHT的IC50值大,抗氧化能力弱于BHT;在ABTS方法下,1号（太田椪柑）、4号（北京柠檬）和5号（金弹）的果皮清除DPPH自由基的IC50值比BHT的IC50值小,抗氧化能力强于BHT;其他品种的IC50值比BHT的IC50值大,抗氧化能力弱于BHT。
图1 不同品种柑橘果皮与BHT的IC50值比较

Fig. 1 Comparison of IC50 values of different varieties between Citrus peels and BHT

2.2 不同品种柑橘果皮的综合抗氧化能力

每种抗氧化能力的测定方法都有其局限性,有些物质可能对亲水性的抗氧化物质不太敏感[21]。因此,在评价抗氧化能力时,仅用一种方法来测定是不够完善的。不同的柑橘品种,其抗氧化能力也有所不同[22]。
由于分析得到5个柑橘样品的抗氧化能力结果不一致,所以采用综合抗氧化评价指数（APC, An overall antioxidant potency composite index）方法[23]来综合评价DPPH法和ABTS法的抗氧化能力高低进行排序（表2）。结果表明,柑橘果皮中各品种的综合抗氧化指数在6.79~47.50间变化。太田椪柑的DPPH和ABTS自由基清除能力的综合抗氧化活性最强;其次是金弹（金柑类）和北京柠檬（柠檬类）,纽荷尔脐橙（甜橙类）和坪山柚（柚类）的综合抗氧化活性较低。
表2 不同品种柑橘果皮的综合抗氧化能力

Tab. 2 Comprehensive antioxidant capacity of different varieties of Citrus peels

编号No. 类型Category 品种Variety IC50/(mg·mL-1) APC指数
APC index		 排名Rank
DPPH· ABTS+·
1 宽皮橘类 太田椪柑 0.431±0.002a 0.067±0.001a 6.79 1
2 甜橙类 纽荷尔脐橙 1.582±0.004c 1.648±0.003c 36.68 4
3 柚类 坪山柚 2.178±0.003b 1.258±0.003b 47.50 5
4 柠檬类 北京柠檬 0.881±0.001d 0.473±0.006d 18.71 3
5 金柑类 金弹 0.293±0.001e 0.711±0.001e 14.19 2

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference between different varieties (P<0.05). APC index= (sample value/highest sample value)×100.

注：同列不同小写字母表示不同品种间存在显著差异（P<0.05）;APC指数= (样品值/最高样品值)×100。

3 讨论

在有机体稳态平衡失调的情况下,体内过剩自由基的产生、反应与许多疾病的发生、发展及有机体的衰老过程密切相关。自由基损伤机体,是加速人体老化的重要诱因。补充抗氧化营养素有助于减轻氧化损伤及延缓衰老。因此,研究生物体内抗氧化水平具有非常重要的现实意义[24,25]。我国拥有丰富的柑橘资源,但许多资源都缺乏深入的研究[26]。本研究以DPPH和ABTS方法测定了5类柑橘的5个品种果皮提取液的抗氧化能力。不同品种柑橘果皮提取液对DPPH自由基的半清除率（IC50）明显不同。不同品种柑橘果皮提取液在DPPH法和ABTS法中自由基清除结果并不一致。张元梅等[27]的研究结果显示,DPPH法的测定结果高于ABTS法,这与本文测定的结果不一致,猜测可能跟样品之间不同的抗氧化物质的影响有关;本研究结果表明,柑橘果皮的抗氧化指数在6.79~47.50幅度变化,宽皮橘类的太田椪柑果皮的综合抗氧化活性最强;其次是金柑类金弹和柠檬类北京柠檬,甜橙类纽荷尔脐橙和柚类坪山柚的综合抗氧化活性较低。这与杨莹的研究结果类似[28]。
抗氧化实验结果表明,5类柑橘品种的果皮提取液均有一定的抗氧化能力,但强弱明显不同,能较好的清除自由基,具有潜在的开发前景。本研究结果有助于提高柑橘果皮附加值的精深加工。

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