肉桂油抑菌及抗氧化作用的研究進(jìn)展

劉曉艷白衛(wèi)東

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣州 廣東 510225；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣州 廣東 510640）

肉桂油抑菌及抗氧化作用的研究進(jìn)展

劉曉艷1，2白衛(wèi)東1

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣州 廣東 510225；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣州 廣東 510640）

對(duì)近年來(lái)關(guān)于肉桂油抑菌及抗氧化作用的研究成果進(jìn)行綜述，主要涉及肉桂油的主要成分、肉桂油的抑菌作用及機(jī)理、肉桂油的抗氧化作用等方面，最后就肉桂油應(yīng)用中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并對(duì)肉桂油的研究前景進(jìn)行展望。

肉桂油；抑菌；抗氧化

肉桂 （cinnamomum cassia presl）為樟科植物肉桂的干燥樹(shù)皮，性辛、甘、熱，歸腎、脾心、肝經(jīng)，具有補(bǔ)火助陽(yáng)、散熱止痛、溫通經(jīng)脈之功能，是中國(guó)一種傳統(tǒng)中藥，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，列為上品［1］。2002年，衛(wèi)生部將肉桂列為藥食兼用植物材料。目前，中國(guó)是世界上肉桂最大的生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，其中廣東和廣西生產(chǎn)的肉桂油出口約占世界產(chǎn)量的80%以上［2］。

1 肉桂油的主要成分及其提取方法

1.1 肉桂油理化性質(zhì)及主要成分

肉桂油是由多種有機(jī)物質(zhì)組成的混合物，與水不相混合，其主要成分沸點(diǎn)為250℃左右［3］。肉桂油主要成分為：烯類(lèi)、芳香族衍生物、脂肪酸、醛酮類(lèi)物質(zhì)與醇類(lèi)物質(zhì)等。含量較高的有（相對(duì)含量在5%以上）肉桂醛，α－蓽澄茄油烯，（1S－cis）－1－ （1－ 甲基乙基）－4，7－ 二甲基－1，2，3，5，6，8a－ 六氫 －萘，咕巴烯，2－ 甲氧基肉桂醛，（1α.，4aα.，8aα.）－1－ （1－甲基乙基）－4，7－ 二甲基－1，2，4a，5，6，8a－六氫 －萘，n－十六酸［4］。不同品種、不同樹(shù)齡所得的肉桂油的成分有很大的差異。以肉桂醛為例，許勇等［5］對(duì)廣西、云南的肉桂資源進(jìn)行調(diào)查研究表明，肉桂醛含量由高到低依次為越南的清化桂、廣西的防城桂及西江桂。肉桂油含量一般為1.794 7～26.374 3mg/g（干樹(shù)皮）［6］。

1.2 肉桂油的提取方法

傳統(tǒng)的肉桂油提取主要采用水蒸氣蒸餾法，該法工藝簡(jiǎn)單但出油率低。此外，還可以采用超臨界［7－8］和有機(jī)溶劑提?。?］等提取工藝。不同的提取方法得到的肉桂揮發(fā)油中成分相差很大。例如，陳怡莎等［10］采用乙醚提取，共檢測(cè)出62種化合物；而張文煥等［4］采用超臨界CO2萃取法、水蒸氣蒸餾法與索氏提取法從肉桂揮發(fā)油中分別分離出的成分為15、13與11種，所得的肉桂醛的量分別為43.99%、39.73%與47.89%。

2 肉桂油的抑菌作用及其機(jī)理

隨著消費(fèi)者對(duì)食品質(zhì)量和安全的日益重視，尋求和開(kāi)發(fā)高效低毒的天然食品防腐劑成為了各國(guó)食品科學(xué)研究的熱點(diǎn)。肉桂油由于其特殊的化學(xué)組成，在很多研究中表現(xiàn)出了很好的抗菌活性，成為新的特效低毒防腐劑的研究熱點(diǎn)。

2.1 肉桂油的抑菌作用

唐裕芳等［11］采用水蒸氣蒸餾法蒸餾經(jīng)微波預(yù)處理的肉桂粉得到肉桂油，并采用濾紙片法、固相擴(kuò)散法、氣相擴(kuò)散法研究了肉桂油對(duì)大腸桿菌（escherichia coli），枯草芽孢桿菌（bacillus subtilis），變形桿菌 （proteus sp），蠟狀芽孢桿菌（bacillus cereus），金黃色葡萄球菌（staphylococcusaureus），沙門(mén)氏菌（salmonella）等6種細(xì)菌、啤酒酵母（s.cerevisiae hansen）及桔青霉 （penicillium citrinum Thom），黃曲霉（aspergillus flavus），米根霉（rhizopus oryzae）等4種霉菌的抑菌活性及其最低抑菌濃度（MIC）。結(jié)果表明：肉桂油經(jīng)固相和氣相擴(kuò)散對(duì)細(xì)菌、酵母、霉菌的抑制活性均較強(qiáng)，且對(duì)真菌的抑菌活性更強(qiáng)一些，其次是G＋，對(duì)所有供試菌種的最低抑菌濃度（MIC）＜63mL/L，且真菌的 MIC＜細(xì)菌的MIC。顧仁勇等［12－13］研究發(fā)現(xiàn)，利用超臨界CO2萃取法提取的肉桂精油的抑菌效果隨pH值的降低而增強(qiáng)；在121℃加熱處理15min對(duì)其抑菌效果均無(wú)明顯影響；其中，肉桂油對(duì)白葡萄球菌 （staphylococcus cremoris）、枯草桿菌（bacillus subtilis）、大腸桿菌（escherichia coli）、黑曲霉（aspergillum niger）、青霉 （penicillium sp）、釀酒酵母 （saccharmoyces cerevisiae）的抑菌圈直徑在20.6～49.6mm之間，對(duì)細(xì)菌、霉菌和酵母均有很強(qiáng)的抑制作用。M Oussalah等［14］對(duì)肉桂油在內(nèi)的28種精油的抑菌性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)肉桂精油對(duì)于艾希氏菌屬大腸桿菌、單核細(xì)胞增多性李斯特氏菌、金黃色葡萄球菌、鼠傷寒沙門(mén)氏桿菌4種病原菌具有很好的抑制作用，最小抑制濃度≤0.05% 。

還有研究［15－16］表明，肉桂油對(duì)痢疾桿菌、傷寒桿菌、金黃色葡萄球菌及白色念珠菌等也有明顯的抑制作用。肉桂的水蒸氣餾出液可抑制黑曲霉和擴(kuò)展青霉的孢子萌發(fā)，且對(duì)擴(kuò)展青霉的抑制作用較強(qiáng)［17］。

中國(guó)部分學(xué)者將肉桂油的抑菌效果與常用的化學(xué)防腐劑進(jìn)行了對(duì)比研究。李京晶等［18］采用水蒸氣蒸餾法提取肉桂的揮發(fā)油，并通過(guò)體外抗菌試驗(yàn)，比較了肉桂油及其主要成分和苯甲酸鈉和山梨酸鉀對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、沙門(mén)氏菌和志賀氏菌等5株食品中常見(jiàn)污染菌的抗菌作用。結(jié)果表明，肉桂醛的抗菌作用強(qiáng)于苯甲酸鈉和山梨酸鉀，其中肉桂油的主要成分肉桂醛最小抑菌濃度（MIC）為200～1 600mg/L；僅為苯甲酸鈉和山梨酸鉀 MIC（6 400～25 600mg/L）的1/64～1/16。0.4%的肉桂油即可完全抑制黃曲霉、毛霉、青霉等8種霉菌的生長(zhǎng)，而在同等劑量下苯甲酸鈉幾乎無(wú)效［16］。張子揚(yáng)等［19］也發(fā)現(xiàn)，桂皮油對(duì)接種和自然污染的微生物抑制能力同于或明顯優(yōu)于對(duì)羥基苯甲酸乙酯，也勝于苯甲酸。

雖然有研究表明，肉桂油或肉桂醛的抑菌作用優(yōu)于目前常用的化學(xué)防腐劑，然而，目前對(duì)肉桂油的抑菌研究大多是在模擬環(huán)境下進(jìn)行的。由于食品的成分及所處環(huán)境往往比模擬條件復(fù)雜的多，因此，在食品中實(shí)際應(yīng)用時(shí)所需的有效劑量往往是試驗(yàn)所得抑菌濃度的數(shù)倍，而當(dāng)達(dá)到有效濃度時(shí)，肉桂油的氣味又將影響食品風(fēng)味。另外，大多研究是采用單一微生物或少數(shù)幾種微生物作為研究對(duì)象，且試驗(yàn)是在恒定的環(huán)境條件下進(jìn)行的，在多種微生物菌群存在及變化的環(huán)境條件下，肉桂油的抑菌效果如何尚缺乏系統(tǒng)深入研究。

2.2 肉桂油抑菌作用的強(qiáng)化研究

有學(xué)者［20］認(rèn)為，精油的抑菌活性不是單一成分所能達(dá)到的，而可能是多種成分相互作用的結(jié)果。另外，單一成分可能導(dǎo)致抗藥性的產(chǎn)生，不同抑菌劑的協(xié)同作用可用于保持產(chǎn)品安全穩(wěn)定性。抑菌物質(zhì)的混合使用可以在達(dá)到同樣抗菌效果時(shí)減少每一種抑菌劑的濃度，從而提供一種防止食品腐敗的新途徑。多種精油或一種精油與其它抗菌物質(zhì)共同作用可起到增效作用［21］。顧仁勇等［22］采用等比稀釋的方法，分別測(cè)定丁香精油和肉桂精油單獨(dú)使用及聯(lián)合使用時(shí)的最低抑菌濃度（MIC），結(jié)果表明：丁香及肉桂精油聯(lián)合使用，對(duì)枯草桿菌 （bacillus subtilis）、黑曲霉（aspergillum niger）及魯氏酵母（saccharomyces rouxii）表現(xiàn)出協(xié)同增效作用，對(duì)大腸桿菌（escherichia coli）、青霉（penicillium sp）及釀酒酵母（saccharmoyces cerevisiae）表現(xiàn)出相加的作用效果，且對(duì)所有試驗(yàn)對(duì)象均無(wú)拮抗表現(xiàn)。兩者聯(lián)合的抑制增效程度對(duì)不同種類(lèi)微生物有差異，對(duì)枯草桿菌（bacillus subtilis）增效8倍，對(duì)白葡萄球菌（staphylococcus cremoris）、 黑 曲 霉（aspergillum niger）及魯氏酵母（saccharomyces rouxii）則增效4倍。汪生等［23］選擇了天然抑真菌作用較強(qiáng)的烏梅、肉桂、八角、丁香進(jìn)行復(fù)配，其抑制4種真菌（酵母菌：生香酵母saccharomyces；霉菌：總狀毛霉mrecemosus、黑曲霉aspergillus niger、青霉penicillium）最佳配比為8∶5∶2∶8，最低抑菌濃度為2.5～5.0mg/mL。彭雪萍等（肉桂提取物在鹵肉保鮮中的應(yīng)用研究）的研究［24］表明，0.1%肉桂提取物和0.1%山梨酸鉀復(fù)配具有較好的協(xié)同增效作用，其抑菌強(qiáng)度分別是0.2%提取物和0.2%山梨酸鉀的1.4和2倍；3種物質(zhì)的防腐強(qiáng)弱順序?yàn)椋簭?fù)配物＞肉桂提取物＞山梨酸鉀，0.1%肉桂提取物和0.1%山梨酸鉀復(fù)配能使鹵肉保鮮期延長(zhǎng)1周左右。

由于肉桂油是疏水性物質(zhì)，利用適當(dāng)?shù)娜榛瘎┛纱龠M(jìn)其溶解，進(jìn)而促進(jìn)其抑菌效果。Muthuprasanna P等［25］采用0.2%吐溫80助溶肉桂油，研究其對(duì)芽孢桿菌（MTCC441）、金黃色葡萄球菌 （MTCC96）、大腸桿菌（MTCC443）、假單胞菌 （MTCC741）的抑菌效果，并無(wú)助溶劑的肉桂油及溶解于氯仿中的肉桂油進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，吐溫80可強(qiáng)化肉桂油滲透進(jìn)入瓊脂介質(zhì)，從而使其抑菌范圍比其它抑菌劑更大，增強(qiáng)了肉桂油的抑菌效果。

2.3 肉桂油的抑菌機(jī)理研究

一般認(rèn)為肉桂油中的抑菌的主要成分為肉桂醛［26－27］。對(duì)于肉桂醛抑菌機(jī)理，目前研究的還不多。王文風(fēng)等［28］為探索肉桂在防治厭氧菌感染應(yīng)用于臨床的可能性，采用商品桂皮醛，加吐溫80助溶，配成含桂皮醛512，256μg/mL等一系列培養(yǎng)液，探討肉桂對(duì)122株厭氧菌的抗菌活性。結(jié)果表明，76%的試驗(yàn)菌株的MIC在128μg/mL以下，96.7%的試驗(yàn)菌株的MIC在256μg/mL以下。脆弱類(lèi)桿菌、產(chǎn)黑素類(lèi)桿菌相對(duì)更敏感。MBC一般顯著高于 MIC，從細(xì)菌的形態(tài)學(xué)觀察，推論桂皮醛主要是作用細(xì)菌的胞壁。張文娟［29］對(duì)肉桂醛抗黃曲霉等8種真菌感染進(jìn)行了研究，表明該醛不僅具有明顯抗黃曲霉等真菌的作用，且經(jīng)一定濃度肉桂醛作用后觀察到細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，如細(xì)胞器消失，胞壁、胞漿等均發(fā)生凝固、變性等。戴向榮等［30］通過(guò)測(cè)定不同抑制方式下孢子提取液光密度、丙二醛（MDA）值的變化，發(fā)現(xiàn)肉桂醛不僅能抑制孢子萌發(fā)，還抑制菌絲體生長(zhǎng)和孢子的產(chǎn)生。不同濃度、不同抑制方式的肉桂醛毒化黃曲霉孢子提取液的OD260nm、OD280nm值都增大，丙二醛值也均上升，表明肉桂醛可以通過(guò)損傷黃曲霉細(xì)胞質(zhì)膜而進(jìn)入細(xì)胞，使細(xì)胞內(nèi)對(duì)紫外光敏感的大分子（如蛋白質(zhì)、核酸等）的空間結(jié)構(gòu)改變，使其失去了生物活性而破壞了正常的有選擇性的物質(zhì)吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝途徑，從而抑制黃曲霉的生長(zhǎng)。其研究結(jié)果初步揭示肉桂醛抑菌防腐的生物化學(xué)機(jī)理，為其在食品上的抗菌防腐應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。但由于相關(guān)的研究報(bào)道很少，肉桂油或肉桂醛的抑菌機(jī)理尚末形成定論。

2.4 肉桂油用于防腐保鮮的研究

夏秀芳等［31］以冷卻肉為試驗(yàn)材料，研究肉桂的保鮮效果。結(jié)果表明：肉桂的醇提液濃度為2.0g/L時(shí)，對(duì)冷卻肉具有良好的保鮮效果，在第21天時(shí)，冷卻肉的細(xì)菌總數(shù)、metMb百分含量、pH值各指標(biāo)均處于鮮肉水平。鄧靖等［32］將乙醇提取的肉桂油添加到殼聚糖膜中制成復(fù)合膜對(duì)金針菇進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明：肉桂油有很好的抑菌作用，用90%的乙醇提取的肉桂油的抑菌效果最好。肉桂油－殼聚糖復(fù)合膜可以明顯地減緩金針菇貯藏過(guò)程中的失重率、呼吸強(qiáng)度和 VC等指標(biāo)的變化速度。D Sivakumar等［33］采用30mg/L肉桂精油溶液中浸蘸過(guò)的吸水紙片對(duì)紅毛丹進(jìn)行防腐，發(fā)現(xiàn)在13.5℃、相對(duì)濕度為95%條件下可以保持其品質(zhì)14d基本不變。

盡管已有肉桂油用于防腐保鮮的成功例子，但肉桂油作為天然食品防腐劑還存在一些問(wèn)題。例如，肉桂油用于食品防腐劑是否安全。不同食品的成分有一定的差異，而產(chǎn)地、收獲季節(jié)、部位等因素都會(huì)影響肉桂油中各種成分的含量，因此，確定肉桂油對(duì)具體食品是否有效及最佳抑菌工藝也需要進(jìn)行大量的研究工作。

3 肉桂油的抗氧化作用

大多數(shù)香辛料除了能夠用于食品的調(diào)香調(diào)味，還具有抗氧化作用，成為食品天然抗氧化劑的重要來(lái)源之一［34］，從香辛料中提取有效成分作為食品天然抗氧化劑具有廣闊的前景。

3.1 肉桂油清除自由基的作用研究

國(guó)內(nèi)外對(duì)肉桂油的抗氧化活性研究的還不多。吳雪輝等［35］探討了肉桂精油清除自由基和抗油脂氧化的功能，結(jié)果表明，肉桂精油對(duì)DPPH·、O－2·及OH·均有一定的清除作用，清除能力隨其濃度的增加而增強(qiáng)，其中以清除OH·的效果最好，肉桂精油濃度為0.1mg/mL時(shí)，清除率達(dá)95.5%。茍亞峰等［36］采用涂膜處理和低溫冷藏（0～2℃）相結(jié)合的方法，測(cè)試了肉桂精油及其與殼聚糖和CaCl2復(fù)配對(duì)碭山酥梨的保鮮效果。結(jié)果表明，肉桂精油及其與殼聚糖和CaCl2復(fù)配對(duì)碭山酥梨采后貯藏具有明顯的保鮮作用，其中以60μL/L肉桂精油＋1%殼聚糖＋1%CaCl2配比的復(fù)合物保鮮效果最好，可顯著延緩碭山酥梨采后口感和風(fēng)味的變化，可使呼吸高峰較對(duì)照推遲10d出現(xiàn)，并能顯著抑制丙二醛（MDA）含量的增加及相對(duì)電導(dǎo)率和多酚氧化酶（PPO）活性的上升；貯藏后第40天，超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性分別較對(duì)照增加238.54%、146.06%，而過(guò)氧化物酶（POD）活性較對(duì)照降低了55.56%。

3.2 肉桂油抑制油脂氧化的作用的研究

石階平等［37］經(jīng)過(guò)篩選試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，桂皮對(duì)油脂有很強(qiáng)的抗氧化效能。桂皮的甲醇浸膏用溶劑分離法分離，所得各組分用烘箱貯藏法測(cè)定其抗氧化活性，底物為豬油，結(jié)果顯示氯仿組分有很強(qiáng)的抗氧化活性。用梯度洗脫柱色譜及真空液相色譜分離氯仿組分，烘箱貯藏法測(cè)定其抗氧化效能發(fā)現(xiàn)，真空液相色譜V3號(hào)組分（TLC方法鑒定為純物質(zhì)）有很強(qiáng)的抗氧化效能，用UV.IR.1HNMR對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，推斷其為砧烯類(lèi)物質(zhì)。吳雪輝的研究［35］發(fā)現(xiàn)，當(dāng)肉桂精油的添加量為花生油質(zhì)量的0.5%時(shí)，效果最好，且肉桂精油抗油脂氧化能力比0.05%Vc的效果要好，但比0.01%PG稍差。顧仁勇等的研究［14］表明，添加肉桂油的豬油樣品在存放期間的POV值比空白樣品低，表明肉桂油對(duì)豬油的氧化產(chǎn)生了抑制作用；不同肉桂油用量的豬油樣品相比較來(lái)看，10%精油的抗氧化能力要明顯強(qiáng)于2.5%和0.6%的肉桂油，而2.5%和0.6%肉桂油的抗氧化能力沒(méi)有明顯差異；與0.15%的TBHQ相比較，肉桂精油的抗氧化能力明顯要弱。郭新竹等［38］研究發(fā)現(xiàn)，肉桂油的乙醇提取物的抗氧化性最強(qiáng)，其次是乙醚，再次是水。認(rèn)為肉桂油的抗氧化機(jī)理主要是因?yàn)楣鹌び椭泻倭慷∠阌退峒叭夤鹑?5%～90%）等。肉桂醛易被氧化，降低食品內(nèi)部及周?chē)暮趿?，從而避免了不飽和脂肪酸與氧的反應(yīng)，阻止了油脂的自動(dòng)氧化。但是，肉桂油抗氧化的有效成分及其抗氧化機(jī)理目前還沒(méi)有相關(guān)的研究報(bào)道。

4 展望

中國(guó)的肉桂資源豐富，對(duì)肉桂相關(guān)的研究也比較多。不過(guò)，現(xiàn)有的研究?jī)?nèi)容多集中在化學(xué)成分、提取方法及對(duì)病原菌的抑制效應(yīng)等方面，其研究的深度和廣度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在肉桂油的深加工利用、抑菌抗氧化功能成分的分離純化鑒定技術(shù)、藥用藥理、抑菌機(jī)理、抗氧化機(jī)理等方面的研究還比較薄弱。因此，如何利用肉桂油抑菌抗氧化作用進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)有效的天然食品防腐保鮮劑，有待廣大科研人員的進(jìn)一步努力。

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Research progress on the bacteriostasis and anti－oxidation of cinnamon essential oil

LIU Xiao－yan1，2BAI Wei－dong1

（1.College of Light industry and Food，Zhongkai University of Agriculture and Engineering，Guangzhou，Guangdong510225，China；2.College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou，Guangdong510640，China）

Surveys of researches in the past several decades on cinnamon essential oil were summarized in this paper，which mainly covered the main component of cinnamon essential oil，the bacteriostasis of cinnamon essential oil and the mechanism，the anti－oxidation of cinnamon essential oil and so on.Finally，research trends and problems existing in the development of cinnamon essential oil were pointed out.

cinnamon essential oil；bacteriostasis；anti－oxidation

10.3969 /j.issn.1003－5788.2010.05.048

仲愷－云浮科技計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)：G2006009）；廣東省科技廳2009粵港招標(biāo)關(guān)鍵領(lǐng)域重點(diǎn)突破項(xiàng)目（編號(hào)：2009A020700002）

劉曉艷（1978－），女，仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院副教授，碩士。E－mail：lxyan0344＠163.com

2010－05－19