柠檬营养丰富，是维生素C的优质来源，同时也是维生素B6、钾、叶酸、黄酮类化合物和重要的植物生化素柠烯的来源 [1] 。从上个世纪90年代开始就有科学家发现，柠檬及其他几种柑橘属水果中富含的柠檬苦素、黄酮类化合物、类胡萝卜素、叶酸等成分在癌症研究中展现出了不错的抗癌潜力。
在探索某种成分是否具有抗癌功效时，最先进行的基本研究之一就是细胞层面的实验，即让这些潜力成分与癌细胞正面交锋。在这类实验中科学家们发现，柠檬苦素在抑制癌细胞生长方面效果不错，有研究显示这一成分能抑制多种癌症细胞系生长，其中包括白血病细胞、宫颈癌细胞、乳腺癌细胞和肝癌细胞等 [2] 。柠檬中的几种黄酮类成分也有类似功效，且无论是天然提取出的黄酮类还是人工合成的，都具有抑制效果 [3] 。科学家们发现，在柑橘类水果所含的众多黄酮类成分中，一种称为柚皮素的成分具有促进DNA损伤修复的功能，而DNA损伤正是最常导致细胞癌变的原因之一。所以柚皮素可能可以通过这个机理保护细胞，预防癌变 [4] 。
光有细胞层面的研究还不够，科学家们还需要进行一些动物实验，以确定这些成分在动物体内是否有类似的功能。在一项研究中，科学家们以大鼠为实验对象，通过一种药物诱发它们患上乳腺癌，再在它们的食物中添加柑橘属植物中所含的黄酮类物质（橙皮素与柚皮素）或对应的果汁（橙子汁与柚子汁），结果发现喂了这些黄酮类物质和果汁的大鼠比起对照组大鼠，癌症发展速度更慢 [5] 。
还有一些研究者们通过大规模的统计来研究柠檬等柑橘属水果的抗癌作用。比如2010年，一群欧洲科学家调查了各类癌症患者共计1万多人，统计他们对于柑橘属水果的食用频率和数量，并跟非癌症患者做比较，结果发现，消化系统癌症和上呼吸道癌症患者食用柑橘属水果的量明显少于非癌症患者 [6] 。一些日本科学家则采用了追踪病例的方式，在1995-2003年间追踪了4万多名日本成年人食用柑橘属水果的情况与患癌症的比例，结果发现吃柑橘属水果越多的人群中患癌症的比例越小 [7] 。这些研究似乎也从一个角度说明，这些芬芳四溢的水果可能有预防癌症的效果。
不过并非所有研究结果都指向一个方向。柠檬中富含的叶酸是一种对DNA合成十分重要的营养成分，一直以来研究者们都将它视作保护细胞、预防癌症的优良物质。但近年也有一些研究表明，叶酸在抗癌作用上可能更像一把双刃剑——条件适宜时它可以降低结肠直肠癌的发展，但过度摄入等情况下它也可能成为促进癌症发生的凶手 [8] 。