柑橘類苦味物質與去苦技術綜述

葡萄柚中主要的兩種苦味物質

 

本文回顧了所提供資料中關於柑橘類苦味物質及其去苦技術的主要內容。

壹、柑橘類果汁苦味物質與脫苦技術：常見問題

柑橘類果實的後生苦味

1. 什麼是柑橘類果汁的“後生苦味”？

答： “後生苦味”（delayed bitterness）是指柑橘類鮮果本身沒有苦味，但在榨汁後，特別是經過巴氏滅菌等加工處理後，苦味顯著增強的現象。

2. 導致柑橘類果汁苦味的物質有哪些？

答： 柑橘類果汁的苦味主要來自兩類物質：

• 類檸檬苦素： 如檸檬苦素（limonin）和諾米林（nomilin）等，其中檸檬苦素的苦味強度最高。
• 黃烷酮糖苷類化合物： 如柚皮苷（naringin）和新橙皮苷等。

3. 為什麼柑橘類鮮果不苦，但果汁會苦？

答： 柑橘類鮮果中，檸檬苦素主要以無苦味的檸檬苦素A 環內酯（LARL）形式存在。榨汁過程中的物理損傷或巴氏殺菌等熱加工過程會導致LARL 在檸檬苦素D 環內酯水解酶的作用下，迅速轉化為具有強烈苦味的檸檬苦素，從而產生“後生苦味”。

4. 柑橘類果汁中的苦味物質對人體有害嗎？

答： 儘管造成柑橘類果汁苦味的物質會影響口感，但它們同時也具有抗腫瘤、抗發炎等生理活性，對人體健康有一定的益處。

5. 目前有哪些方法可以減少柑橘類果汁的苦味？

答： 目前常用的柑橘類果汁脫苦技術主要分為以下幾類：

• 物理方法： 如採用輕柔榨汁方式、漂燙處理、吸附法（如活性炭、樹脂吸附）等去除苦味物質。
• 化學方法： 如鹼處理、環糊精包埋等。
• 生物技術方法： 如利用酶（如柚苷酶、檸檬苦素脫氫酶等）將苦味物質分解或轉化為無苦味

的物質，或利用基因工程技術降低苦味物質的含量。

6. 哪種柑橘類果汁脫苦方法效果最好？

答： 目前沒有一種方法可以完美地解決柑橘類果汁的苦味問題，各種方法都存在一定的優缺點。選擇哪種方法需要根據實際情況，綜合考慮脫苦效果、成本、對果汁風味及營養成分的影響等因素。

7. 基因工程技術在柑橘類果汁脫苦方面有哪些應用？

答： 科學家可以利用基因工程技術將編碼特定酶的基因轉入柑橘中，例如檸檬苦素葡萄糖苷轉移酶（LGT）可以將苦味的檸檬苦素苷元轉化為無苦味的配醣體，從而降低柑橘類果汁的苦味。

8. 未來柑橘類果汁脫苦技術的發展趨勢是什麼？

答： 未來柑橘類果汁脫苦技術將朝著高效、安全、環保、低成本的方向發展，重點關注以下幾個方面：

• 開發高效、專一的脫苦酶，並解決酶的穩定性和成本問題。
• 優化現有脫苦技術，提高脫苦效率，降低對果汁品質的影響。
• 結合多種技術手段，發展綜合脫苦技術。
• 利用基因編輯等新興生物技術，從源頭上降低柑橘類果實中苦味物質的含量。

貳、柑橘類植物中檸檬苦素的自然生物轉化與「後生苦味」現象

1. 柑橘類植物中檸檬苦素的前體物質是脫乙醯諾米林酸（角鯊烯）。脫乙醯諾米林酸在植物莖部的韌皮部合成，然後轉移到其他組織，如葉子、果實和種子。在種子和果實中，脫乙醯諾米林酸會通過多種代謝途徑轉化，其中之一便是檸檬苦素途徑。

2. 「後生苦味」現象是指柑橘類水果在榨汁或受到傷害後，苦味會隨著時間增加的現象。這是因為在完整的果實中，檸檬苦素主要以無苦味的檸檬苦素A 環內酯(LARL) 形式存在。榨汁會破壞細胞，使LARL 與果汁中的檸檬苦素D 環內酯水解酶(LDRLase) 接觸。在酸性環境下，LDRLase 會將LARL 快速轉化為苦味的檸檬苦素，導致「後生苦味」現象。

3. 然而，研究發現並非只有酸性環境才會導致「後生苦味」現象。低酸的冰糖橙和無酸的埃及甜橙，其果汁中的檸檬苦素含量反而比其他品種高。這可能是因為LDRLase 的催化作用不一定需要酸性環境，或者這兩個品種的檸檬苦素含量原本就比較高。

4. 總之，柑橘類植物中的檸檬苦素是由脫乙醯諾米林酸經過一系列生物轉化而來。「後生苦味」現象則是因為LARL 在榨汁過程中被釋放出來，並在LDRLase 的作用下轉化為苦味的檸檬苦素所導致。

叁、柑橘類苦味物質：結構、功能、苦味產生機制及去除方法

一、柑橘類水果中的苦味物質

柑橘類水果中主要的苦味物質有兩大類：

● 黃烷酮糖苷類化合物，以柚皮苷為代表。

● 三萜類化合物(類檸檬苦素)，以檸檬苦素為代表。

1. 柚皮苷

● 結構: 柚皮苷是一種黃酮類化合物，屬於黃烷酮糖苷。

● 苦味產生機制: 柚皮苷本身就具有苦味，其苦味閾值較高，在水溶液中為20 mg/L。

● 功能: 柚皮苷具有多種生物活性，包括抗氧化、抗炎和抗癌等。

2. 檸檬苦素

● 結構: 檸檬苦素是一種三萜類化合物，屬於呋喃內酯，分子式為C26H30O8。

● 苦味產生機制: 新鮮柑橘果實中檸檬苦素含量非常少，通常以無苦味的檸檬苦酸A 環內酯(LARL) 形式存在。榨汁或果實受到傷害後，LARL 在酸性環境下會被檸檬苦素D 環內酯水解酶(LDRLase) 催化，迅速轉化為具有強烈苦味的檸檬苦素，形成「後生苦味」。

● 功能: 檸檬苦素也具有抗癌、抗人類免疫缺陷病毒(HIV)、抗炎、抗氧化、抗菌、鎮痛、除蟲、調節血糖等多種生物活性。

二、去除或抑制柑橘類苦味物質的方法

以下列舉幾種去除或抑制柑橘類苦味物質的方法以及其優缺點:

1. 物理方法

○ 輕度榨汁: 使用螺旋式榨汁機等輕柔的榨汁方式可以減少對果皮和種子的損傷，從而降低苦味物質的釋放。

■ 優點: 操作簡單，成本低。

■ 缺點: 脫苦效果有限。

○ 漂燙: 利用高溫使苦味物質降解。

■ 優點: 可以去除部分苦味。

■ 缺點: 可能會導致營養成分流失，影響風味。

○ 吸附: 利用活性碳、矽膠、離子交換樹脂等吸附劑吸附苦味物質。

■ 優點: 操作簡單，成本較低，處理時間短，吸附過程中不產生其他雜質。

■ 缺點: 吸附劑容易飽和、阻塞、再生時間較長，吸附後營養成分會有一定的流失。不同的吸附劑對不同苦味物質的吸附效果也不同。

○ 膜分離技術: 利用分子大小差異或溶解性差異分離苦味物質。

■ 優點: 分離效率高、操作溫度低、處理量大，可用於連續化生產。

■ 缺點: 成本較高，需要特殊設備。

2. 化學方法

○ 鹼處理: 利用鹼性物質與苦味物質反應，使其轉化為水溶性物質後去除。

■ 優點: 操作相對簡單。

■ 缺點: 可能會影響產品風味，且鹼液處理後需要進行中和處理。

○ 環糊精包埋: 利用環糊精與苦味物質形成包合物，降低其苦味。

■ 優點: 可以有效掩蓋苦味。

■ 缺點: 成本較高，且單一環糊精對苦味的抑制效果有限。

3. 生物技術

○ 酶法脫苦: 利用特定酶將苦味物質分解或轉化為無苦味物質。常用的酶包括柚苷酶、檸檬苦素環氧酶、檸檬苦素脫氫酶等。

■ 優點: 高效、快速、專一性強。

■ 缺點: 成本高，酶的穩定性較差，易受溫度、pH 值等因素影響，目前主要在實驗室階段。

○ 基因工程: 通過基因改造技術，降低柑橘果實中苦味物質的合成，或促進其轉化為無苦味物質。例如，可以通過基因工程技術將檸檬苦素-UDP-糖轉移酶(LGT) 基因導入柑橘，促進LARL 轉化為無苦味的檸檬苦素類似物。

■ 優點: 可以從根本上解決柑橘苦味問題。

■ 缺點: 技術複雜，成本高，安全性問題尚待評估，目前難以應用於實際生產。

三、總結

柑橘類苦味物質的去除或抑制方法各有優缺點，需要根據實際情況選擇合適的方法。目前，物理吸附法和酶法脫苦是較為常用的方法，而基因工程則被認為是未來最有潛力的脫苦方法。

肆、除了柚皮苷和檸檬苦素，還有哪些柑橘類苦味物質？

除了柚皮苷和檸檬苦素，以下這些物質也是柑橘類中常見的苦味物質：

● 諾米林(Nomilin): 諾米林是一種與檸檬苦素結構相似的類檸檬苦素，也是柑橘類苦味的主要來源之一。在完整的柑橘果實中，諾米林通常以無苦味的諾米林酸(Nomilinic acid)形式存在。和檸檬苦素一樣，諾米林在加工過程中也會因為諾米林酸的轉化而增加，造成「後苦味」。

● 宜昌素(Ichangensin): 宜昌素也是一種類檸檬苦素，但由於含量較低，苦味不如諾米林明顯。

● 諾米林酸(Nomilinic acid): 如上所述，諾米林酸是諾米林的前體物質，本身沒有苦味，但在加工過程中會被轉化為諾米林，導致苦味增加。

● 新橙皮苷(Neohesperidin): 新橙皮苷是一種黃烷酮糖苷類化合物，與柚皮苷結構相似，也是柑橘苦味的來源之一。

● 枸桔苷(Poncirin): 枸桔苷也是一種黃烷酮糖苷類化合物，存在於柑橘類果實中，並具有一定苦味。

其他類檸檬苦素: 文獻中提到，類檸檬苦素苷元可以分為中性和酸性兩種类型，其中酸性苷元除了諾米林酸外，還有的結構。這些酸性苷元本身可能沒有苦味，但可能在加工過程中轉化為苦味物質。

需要注意的是，柑橘中各種苦味物質的含量會因品種、成熟度、加工方式等因素而有所差異。

伍、綜合利用柑橘類脫苦技術開發高效、低成本、環保脫苦方法

現有的柑橘類脫苦技術各有優缺點，以下將探討如何綜合利用各種技術，開發出兼具高效、低成本、環保且不影響果汁風味和營養價值的脫苦方法：

● 物理方法：

○ 輕柔榨汁: 可以減少種子破損，降低苦味物質釋放到果汁中的風險。

○ 漂燙： 在適當的溫度和時間下進行漂燙，可以去除部分苦味物質，同時最大程度地保留柑橘類的組織結構和營養價值。

○ 超濾： 使用特定孔徑的超濾膜，可以有效去除苦味物質，同時保留果汁中的

鹽、糖等小分子物質。

○ 優點： 操作相對簡單，對環境友好。

○ 缺點： 可能會造成部分營養成分的流失，效果有限。

● 化學方法：

○ 鹼處理： 可以有效去除苦味物質，但可能會改變果汁成分，降低回收率。

○ 環糊精包埋： 可以有效降低苦味，並且可以透過有機溶劑萃取工藝處理後重複使用。

優點： 可以有效去除苦味物質，環糊精可以重複使用。

缺點： 鹼處理可能會影響果汁品質，環糊精成本較高。

● 生物技術：

○ 酶法脫苦： 利用特定酶將苦味物質分解或轉化為無苦味的化合物。

■ 固定化酶技術： 可以提高酶的穩定性和重複使用率，降低成本。

■ 基因工程： 可以從根本上解決柑橘的苦味問題，但技術尚不成熟。

○ 優點： 高效、專一性強，對果汁風味和營養價值影響小。

○ 缺點： 成本高、酶的穩定性差，基因工程技術尚不成熟。

綜合以上分析，可以考慮以下綜合方案：

1. 選擇適宜的柑橘類品種： 一些柑橘類品種本身苦味物質含量就比較低，例如特洛維塔甜橙、少核新會橙、無核雪柑等，可以優先考慮使用這些品種進行果汁加工。

2. 採用輕柔榨汁技術： 避免種子破損，減少苦味物質的釋放。

3. 結合漂燙和超濾技術： 在適當的溫度和時間下進行漂燙，去除部分苦味物質，然後使用超濾技術進一步去除苦味物質，並提高果汁的澄清度。

4. 開發高效、低成本的酶法脫苦技術： 例如，篩選高效脫苦酶菌株，開發固定化酶技術，提高酶的穩定性和重複使用率。

未來展望：

● 隨著生物技術的發展，可以預期未來將會出現更高效、低成本、環保的柑橘類脫苦技術。

● 基因工程技術的突破將有望從根本上解決柑橘類的苦味問題。

需要注意的是： 以上方案僅供參考，實際應用中還需根據具體情況進行調整和優化。