肉豆蔻油提取工藝及其功能作用研究進(jìn)展

賀志榮，宋繼敏，趙三虎，范建鳳，趙二勞

(忻州師范學(xué)院 化學(xué)系，山西 忻州 034000)

肉豆蔻(MyristicafragransHoutt.)又名肉果、玉果等，為生長于熱帶地區(qū)的肉豆蔻科常綠植物，多分布于印度尼西亞、馬來西亞、西印度群島和巴西等地，我國臺(tái)灣、廣東、廣西、海南和云南等地亦有引種栽培[1]。肉豆蔻種仁、種皮氣味芳香獨(dú)特，為藥食兩用食品[2]，是我國常用調(diào)味佳品和中藥。肉豆蔻作為調(diào)味佳品，具有袪腥增鮮的作用，常用于煲湯、香腸、糕點(diǎn)、魚肉制品以及焙烤制品等的調(diào)味[3]；作為中藥，其味辛、微苦、性溫，具有溫中行氣、澀腸止瀉等功效，用于脾胃虛寒、久瀉不止、脘腹脹痛、食少嘔吐、宿食不消等癥[4]?，F(xiàn)代科學(xué)研究表明，肉豆蔻油(包括揮發(fā)油與脂肪油)是肉豆蔻的主要功能成分[5,6]，具有抗氧化、抑菌、抗癌、保肝等多種功能作用。研究肉豆蔻油的提取工藝及其功能作用，對(duì)肉豆蔻油功能產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用以及肉豆蔻高附加值利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，我國學(xué)者對(duì)肉豆蔻油的提取工藝及其功能作用進(jìn)行了一定的研究，也取得了一些成果，本文對(duì)此進(jìn)行了梳理、總結(jié)、概述，并展望了其研究方向，為肉豆蔻油功能產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用及肉豆蔻油的進(jìn)一步研究提供了依據(jù)和參考。

1 肉豆蔻油(包括揮發(fā)油與脂肪油)提取工藝

目前國內(nèi)有關(guān)天然產(chǎn)物中油的提取方法研究應(yīng)用不少[7,8]，但有關(guān)肉豆蔻中油的提取方法研究僅有水蒸氣蒸餾、超臨界CO2萃取、亞臨界萃取、微波輔助提取和超聲輔助提取。

1.1 水蒸氣蒸餾提取工藝

水蒸氣蒸餾是指將含有揮發(fā)性成分的原料與水共蒸餾，使揮發(fā)性成分隨水蒸氣一起餾出，經(jīng)冷凝后獲取揮發(fā)性成分的提取方法。水蒸氣蒸餾法是目前常用的植物揮發(fā)油提取方法。付敏東等[9]研究了肉豆蔻中揮發(fā)油水蒸氣蒸餾提取，通過正交試驗(yàn)優(yōu)化的最佳工藝為：肉豆蔻以水浸泡8 h，與水配量比1∶10，蒸餾時(shí)間5 h，該工藝下肉豆蔻揮發(fā)油得率為6.10%。楊紅艷等[10]采用均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化的肉豆蔻揮發(fā)油水蒸氣蒸餾的最佳工藝條件為：肉豆蔻粉碎粒徑4～10目，加14倍量水，浸泡時(shí)間1 h，蒸餾提取6 h，該工藝條件下肉豆蔻揮發(fā)油的提取率為6.33%。袁子民等[11]確定的肉豆蔻揮發(fā)油水蒸氣蒸餾提取的最佳工藝條件為：肉豆蔻粉碎粒徑20～40目，加12倍量水，浸泡1.5 h，蒸餾提取5 h，該工藝條件下肉豆蔻揮發(fā)油的提取率為7.01%。另外，弓寶等[12]研究了肉豆蔻葉中揮發(fā)油水蒸氣蒸餾提取，優(yōu)化的最佳工藝條件為：肉豆蔻葉粉碎過100目篩，加10倍量水，浸泡2 h，蒸餾提取8 h，該工藝條件下肉豆蔻葉揮發(fā)油的提取率為12.59%。水蒸氣蒸餾法提取肉豆蔻揮發(fā)油具有設(shè)備簡單、易操作、成本低、產(chǎn)量較高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在原料易受熱、易焦化，所得揮發(fā)油芳香氣味變味，使其應(yīng)用價(jià)值降低等問題。

1.2 超臨界CO2萃取工藝

超臨界CO2萃取分離是利用超臨界CO2強(qiáng)的溶解能力，從植物原料中萃取出有效成分，再通過減壓分離將其釋放出來。超臨界CO2萃取是一種植物揮發(fā)油提取廣泛應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)。屠雄彪等采用正交試驗(yàn)對(duì)肉豆蔻揮發(fā)油超臨界CO2萃取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，確定的最佳工藝為：肉豆蔻粉碎成粗粉，萃取壓力12 MPa，萃取溫度40 ℃，萃取時(shí)間2 h，該工藝下肉豆蔻揮發(fā)油得率為11.1%。劉軍軍等研究確定的肉豆蔻揮發(fā)油超臨界CO2萃取最佳工藝為：CO2流量22 L/h，萃取壓力32 MPa，萃取溫度55 ℃，萃取時(shí)間3.0 h，此工藝條件下肉豆蔻揮發(fā)油得率為43.8%。陳杰明等[13]則研究了肉豆蔻油樹脂超臨界CO2萃取，得到的較佳萃取工藝為：CO2泵頻率20 Hz，萃取壓力30 MPa，萃取溫度50 ℃，萃取時(shí)間2.0 h，此萃取工藝條件下，肉豆蔻油樹脂得率在46%左右。超臨界CO2萃取肉豆蔻油，雖存在對(duì)設(shè)備要求高、一次性投資費(fèi)用較高、操作技術(shù)要求高等問題，但因該工藝萃取率高、過程易控制、萃取溫度低、產(chǎn)品無溶劑殘留、安全性高、可實(shí)現(xiàn)萃取和分離合二為一等優(yōu)勢，目前在國內(nèi)外工業(yè)上植物油萃取中應(yīng)用較多，故極有必要在肉豆蔻油的萃取中深入研究。

1.3 亞臨界萃取工藝

亞臨界萃取是利用溶劑(水或有機(jī)溶劑)在亞臨界狀態(tài)下對(duì)原料中有效成分較高的溶解性，實(shí)現(xiàn)有效萃取，再通過減壓蒸發(fā)將溶劑由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，實(shí)現(xiàn)溶劑與目標(biāo)提取物分離，從而得到目標(biāo)提取物[14]。亞臨界萃取技術(shù)是一種新興的“綠色”提取技術(shù)。有關(guān)肉豆蔻油的亞臨界萃取國內(nèi)研究較少，目前僅有文獻(xiàn)1篇。楊中民等[15]通過正交試驗(yàn)對(duì)肉豆蔻油的亞臨界萃取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，確定的最佳工藝條件為：以正丁烷為萃取劑、原料粉碎度40目，萃取溫度50 ℃，萃取次數(shù)5次，萃取時(shí)間60 min，該工藝條件下肉豆蔻出油率可達(dá)36.87%。亞臨界萃取技術(shù)設(shè)備簡單、萃取時(shí)間短、產(chǎn)品得率高、品質(zhì)好，適于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，值得在肉豆蔻油提取中大力研究應(yīng)用。

1.4 微波輔助提取工藝

微波輔助提取是利用物質(zhì)吸收微波能的能力不同，物質(zhì)被選擇性加熱，使物質(zhì)細(xì)胞內(nèi)瞬間產(chǎn)生高溫高壓，導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂，減少了傳質(zhì)阻力，促使有效成分快速溶出。劉輝等[16]研究了肉豆蔻油的微波輔助提取，采用響應(yīng)面法優(yōu)化的工藝條件為：以乙酸乙酯為提取劑，液料比10.3 (mL/g)，微波功率325 W，微波時(shí)間154 s，此工藝條件下肉豆蔻油得率為27.24%。鄭福平等[17]采用無溶劑聚焦微波提取肉豆蔻揮發(fā)油，確定的較佳工藝條件為：微波輻射功率200 W，分別輻射0.5，0.75，1.0 min各3次，每次輻射間隔1.0 min，肉豆蔻揮發(fā)油提取率為8.23%。李榮等[18]則研究了微波輔助水蒸氣蒸餾肉豆蔻揮發(fā)油，得到在微波功率300 W、料液比1∶10 (g/mL)的條件下，提取時(shí)間為1.0 h，肉豆蔻出油率為6.9%，較相同料液比下，單純水蒸氣蒸餾2.5 h，肉豆蔻出油率6.3%，提取時(shí)間大大縮短，揮發(fā)油提取率也有所提高。微波輔助提取選擇性好、重現(xiàn)性高、溶劑用量少、提取時(shí)間短，是值得推廣的肉豆蔻油提取方法。

1.5 超聲輔助提取工藝

超聲輔助提取是利用超聲波的強(qiáng)烈空化效應(yīng)及其他效應(yīng)，破壞原料細(xì)胞壁，增強(qiáng)溶劑穿透力，實(shí)現(xiàn)有效成分高效提取的技術(shù)。目前國內(nèi)有關(guān)肉豆蔻油超聲輔助提取的研究不多，僅有文獻(xiàn)2篇。劉輝等[19]采用超聲輔助提取肉豆蔻油，探索了最佳提取工藝參數(shù)，結(jié)果表明最佳工藝條件為：以乙酸乙酯為提取劑，超聲功率75 W，超聲溫度59 ℃，超聲提取39 min，此工藝條件下肉豆蔻油提取得率為27.90%。另外，劉軍軍等[20]采用超聲波協(xié)同微波提取肉豆蔻油，優(yōu)化的最佳工藝條件為：以乙酸乙酯為提取劑，液料比10.2 (mL/g)，超聲波功率50 W，微波功率293 W，提取時(shí)間149 s，該工藝條件下肉豆蔻油提取率為29.18%。超聲輔助提取具有提取時(shí)間短、提取溫度低、節(jié)約能源、提取率高等特點(diǎn)，有必要進(jìn)一步研究應(yīng)用。

2 肉豆蔻油的功能作用

2.1 肉豆蔻油抗氧化作用

付敏東等采用清除DPPH·法研究了肉豆蔻揮發(fā)油的抗氧化作用，結(jié)果表明：肉豆蔻揮發(fā)油對(duì)DPPH·有明顯的清除作用，在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，隨著肉豆蔻揮發(fā)油濃度的增加，對(duì)DPPH·的清除能力增強(qiáng)。表明肉豆蔻揮發(fā)油具有較強(qiáng)的清除自由基，即抗氧化作用。馬可等[21]通過清除DPPH·和鐵離子還原/抗氧化能力法(FRAP)測定了肉豆蔻揮發(fā)油的體外抗氧化活性，結(jié)果表明：肉豆蔻揮發(fā)油具有顯著的抗氧化和清除自由基能力。黃賽金等研究了肉豆蔻揮發(fā)油抗花生油氧化作用，發(fā)現(xiàn)在35 d的貯藏期內(nèi)，添加肉豆蔻揮發(fā)油的花生油過氧化值和酸值極顯著低于空白對(duì)照組(P<0.01)，且顯著低于BHT組，表明肉豆蔻揮發(fā)油具有明顯的抑制油脂過氧化能力，即抗氧化作用。綜上可知，肉豆蔻揮發(fā)油具有較強(qiáng)的清除自由基抗氧化作用。

2.2 肉豆蔻油抑菌作用

付敏東等以金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、黑曲霉菌和酵母菌等為供試菌，研究了肉豆蔻揮發(fā)油的抑菌作用，結(jié)果表明：肉豆蔻揮發(fā)油對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、酵母菌和黑曲霉菌的抑菌圈直徑分別是15.12，11.15，11.35，8.80 mm。對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌的MIC>15.63 mg/mL；對(duì)酵母菌的MIC>31.25 mg/mL；對(duì)黑曲霉菌的MIC>125.00 mg/mL，表明肉豆蔻揮發(fā)油對(duì)細(xì)菌和酵母菌具有很強(qiáng)的抑制作用，對(duì)霉菌具有一定的抑制作用，肉豆蔻揮發(fā)油是一種天然廣譜抗菌劑。黃賽金等研究發(fā)現(xiàn)，肉豆蔻揮發(fā)油對(duì)金黃色葡萄球菌、枯草桿菌、大腸桿菌及釀酒酵母的MIC分別為5.0，120.0，150.0，10.0 mL/L；抑菌圈直徑分別為13.46，11.59，10.52，12.15 mm，表明肉豆蔻揮發(fā)油具有一定的抑菌作用。唐裕芳等[22]采用平板擴(kuò)散法研究了肉豆蔻揮發(fā)油對(duì)6種細(xì)菌和6種真菌的抑菌活性，結(jié)果表明：肉豆蔻揮發(fā)油對(duì)6種細(xì)菌均具有較強(qiáng)的抑制作用，對(duì)6種真菌具有一定抑制作用。另外，胡杰等[23]研究發(fā)現(xiàn)，肉豆蔻揮發(fā)油具有較強(qiáng)的抗細(xì)菌和抗真菌活性。綜上可知，肉豆蔻揮發(fā)油具有一定的抑菌作用。

2.3 肉豆蔻油抗腫瘤作用

王遠(yuǎn)志等[24]研究了2種肉豆蔻揮發(fā)油對(duì)人體癌細(xì)胞HepG-2、SGC-7901和KB體外增殖的抑制作用，發(fā)現(xiàn)2種肉豆蔻揮發(fā)油對(duì)3種供試癌細(xì)胞的體外增殖均有一定的抑制作用，且呈一定劑量依賴性。圓形肉豆蔻揮發(fā)油對(duì)HepG-2、SGC-7901、KB的IC50分別為308，311，378 μg/mL；長形肉豆蔻揮發(fā)油對(duì)HepG-2、SGC-7901、KB的IC50分別為325，246，362 μg/mL，表明肉豆蔻揮發(fā)油具有一定的抗腫瘤作用。

2.4 肉豆蔻油的其他功能作用

張子英等[25]應(yīng)用離體心臟缺血再灌注損傷模型，研究了肉豆蔻揮發(fā)油對(duì)大鼠離體心臟的保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)與缺血再灌注損傷模型組相比，肉豆蔻揮發(fā)油組大鼠的心臟心律、冠脈流量恢復(fù)良好，能有效降低心肌丙二醛含量，增加超氧化歧化酶含量，表明肉豆蔻揮發(fā)油可促進(jìn)缺血再灌注損傷心肌的恢復(fù)，保護(hù)心臟。趙潤英等[26]研究發(fā)現(xiàn)，給小鼠灌胃給藥肉豆蔻揮發(fā)油，其肝臟微粒體細(xì)胞色素P450、細(xì)胞色素B5和血清谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶含量顯著增加，而肝臟丙二醛含量明顯降低，且呈一定的劑量依賴性，表明肉豆蔻揮發(fā)油對(duì)小鼠微粒體細(xì)胞色素P450具有誘導(dǎo)作用。

3 展望

肉豆蔻油是肉豆蔻中重要的功能成分，在食品、醫(yī)藥、日化和衛(wèi)生等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，提取并開發(fā)應(yīng)用肉豆蔻油具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前我國學(xué)者對(duì)肉豆蔻油提取及其功能作用研究不少，也取得了一定成果，但總體而言，相關(guān)研究還不夠系統(tǒng)、深入，與肉豆蔻油產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需求還有很大差距。因此，今后肉豆蔻油的研究：一方面應(yīng)學(xué)習(xí)借鑒其他天然產(chǎn)物中油的提取技術(shù)，深入開展肉豆蔻油的提取工藝研究，在肉豆蔻油的提取中嘗試應(yīng)用其他現(xiàn)代提取技術(shù)，創(chuàng)新肉豆蔻油提取工藝，實(shí)現(xiàn)肉豆蔻油的高效提?。涣硪环矫鎽?yīng)系統(tǒng)開展肉豆蔻油功能作用的研究，明確肉豆蔻油的功能作用，擴(kuò)大肉豆蔻油的應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)合理有效、高值化利用肉豆蔻油。另外，要積極開展肉豆蔻油功能成分的研究，理清肉豆蔻油的構(gòu)效關(guān)系、作用機(jī)理，為肉豆蔻油的高值化應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)，由此實(shí)現(xiàn)肉豆蔻油從實(shí)驗(yàn)室研究走向產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。