溫嶺高橙果實營養豐富，含有多種人體必需的營養物質。果汁含總糖5.46%~7.59%，還原糖2.8%~3.5%，蔗糖2.66% ~ 4.09%，澱粉0.13%~0.19%，粗纖維0.05% ~ 0.66%。維生素C含量為271.6~376.9 mg/kg。類胡蘿蔔素含量為1~1.35 mg/L，含有鈣、磷、鋅、鐵等礦質元素。溫嶺高橙果肉中蛋白質含量為0.27%~0.58%，含有17種氨基酸，其中必需氨基酸7種，必需氨基酸含量占氨基酸總量的18.8%。在人體非必需氨基酸中，天冬氨酸和谷氨酸含量豐富，具有促進泌尿循環和細胞更新的作用。溫嶺高橙果皮中氨基酸含量較高，是果肉的2.4倍，必需氨基酸含量占氨基酸總量的30%。
同時，溫嶺高橙還富含檸檬苦素、黃酮類等生物活性物質，其中有4種檸檬苦素，橙皮中總含量高達2070.86 μ g/kg，明顯高於胡柚(869.06 μ g/kg)、文旦(45.96 μ g/kg)等其他柑橘類水果。其中檸檬苦素和諾米林能激活谷胱甘肽轉移酶的活性，從而抑制化學致癌物的致癌作用，檸檬苦素類似物還具有抗瘧疾、鎮痛、抗炎、催眠、抗焦慮和抗艾滋病的活性。目前，日本和美國已經出現了檸檬苦素類似物、功能性食品和飲料的專利產品。
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