Nature对话单杨院士：揭开柑橘类水果营养的科学面纱！

2023年6月15日，中国工程院单杨院士受Nature杂志邀请，在其正刊“Spotlight: Nutrition research in China”（自然聚焦：中国营养研究）专题中，向全世界介绍了湖南省农业科学院在柑橘功能成分活性与营养研究方面取得的重要进展。

您为什么专注于柑橘类水果的研究？

全球柑橘类水果产量已超过 1.59 亿吨，其中 5500 万吨来自中国，中国还生产超过 1000 万吨富含功能成分的柑橘类副产品。自从我 1984 年加入湖南省农业科学院以来，我一直致力于研究这些成分的最有效使用方法。

柑橘类水果中的主要功能成分有哪些？

柑橘中最常见的功能成分包括果胶、类黄酮、精油和辛弗林。果胶是一种可溶性纤维，通常用作果酱和果冻中的增稠剂，全球供应的此类增稠剂有 70% 是从柑橘皮中提取的。类黄酮是被视为天然抗氧化剂的生物活性化合物，用于许多促进健康的产品中。精油因其香味和抗菌作用而常用于家用化学品。辛弗林是一种苦橙提取物，已被证明可以通过诱导小鼠棕色脂肪细胞的形成来限制脂质积累，研究人员辛弗林能够对肥胖治疗提供新的方向。

您主要研究方向有哪些？

我的研究一直集中在如何以高效和环保的方式提取柑橘类水果的功能成分，并充分利用它们。例如，果胶通常使用热水提取，但在提取过程中需要耗费大量时间和有机溶剂。作为替代方案，我们提出了微波提取的技术，更有助于分解细胞；并添加表面活性剂，可以降低两种不同物质之间表面或界面张力的化合物。使用这种方法，我们发现功能成分提取时间大大缩短、产量更高和果胶质量更高。

我们还优化了一种用于柠檬中精油的提取方法，使用超声波将其封装在纳米级乳液中。这可以提高其稳定性，为更广泛地用于化妆品和食品行业奠定基础。此外，我们还展示了橙皮苷（一种类黄酮）的用途；和果胶作为银纳米粒子生产中的还原剂和稳定剂，可作为生物医学应用的抗菌纳米材料。

您在类黄酮方面有何发现？

柑橘类水果中含有一百多种黄酮类化合物。我们一直在研究它们的抗氧化特性并探索生物合成，即通过化学反应生成天然产物以进行大规模生产。我们发现化学结构——主要是苯环上功能性甲氧基和羟基的位置和数量——与它们的抗氧化活性有关。我们一直在研究这一环节并探索生物合成柑橘类黄酮的可能性，例如柚皮苷和橙皮苷，这些类黄酮很难从水果中提取，而且产量尚不足以满足不断增长的市场需求。

您是如何改善柑橘类水果的贮藏和加工？

我们开发了一种速冻技术，使柑橘类水果在储存过程中保持新鲜。我们没有使用化学防腐剂，而是研究了柑橘类植物的细胞结构和含水量，并找到了一种使它们快速结冰的方法，这样冰晶就会保持很小并且不会破坏细胞膜。我们还开发了低温灭菌技术，我们发现 83 °C 也可以对柑橘进行杀菌，而不是使用 100 °C 的蒸汽，这可能会破坏维生素。

您下一步的研究是什么？

未来将继续在柑橘绿色贮藏与加工、功能成分活性研究、柑橘类黄酮生物合成等领域积极探索，以期为柑橘活性成分的生产成本降低、促进工业化大规模生产及人类大健康提供技术支持。

单杨，食品工程专家，中国工程院院士，全国政协委员，湖南省农业科学院学术委员会主任。科技部和农业农村部重点领域创新团队负责人，洞庭实验室主任，农产品质量安全风险评估实验室（长沙）主任。

主要从事果蔬等食品贮藏加工与质量安全研究，是国家“万人计划”科技创新领军人才和农业农村部“科研杰出人才”。以第一完成人获国家科技进步二等奖2项，中国工程院光华工程科技奖和湖南光召科技奖各1项，湖南省科技创新团队奖1项、技术发明一等奖1项、科技进步一等奖2项。主编著学术著作6部（ELSEVIER英文专著2部），以第一或通讯作者发表论文216篇，第一发明人授权发明专利39件，与企业共同制订出口欧美食品产品标准和技术认证7项；培养博士（后）、硕士46名。

科技成果在企业应用后，产品大量出口欧美日等国家和地区，为我国脱贫攻坚、乡村振兴和食品工业“一带一路”战略作出了重要贡献，取得了显著的经济、社会和生态效益。