肉桂精油提取工藝、抑菌活性及防腐保鮮的應(yīng)用

林藝青

名臣健康用品股份有限公司（廣州）創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)中心（廣州 510440）

肉桂屬樟科植物，是一種常綠喬木[1]。肉桂具有食用價(jià)值和藥用價(jià)值，據(jù)《中國藥典》一部記載，肉桂有補(bǔ)火助陽、引火歸元、散寒止痛、溫通經(jīng)脈的功效[2]。另外，現(xiàn)代研究證明肉桂還具抗菌、抗炎、抗氧化等性能[3]，所以肉桂在食品、化工和醫(yī)藥等領(lǐng)域均有廣泛研究。

肉桂精油是從肉桂的不同部位如樹枝、樹葉和樹皮中提取的一種揮發(fā)油，氣香濃烈，味甜、辣。肉桂精油的主要成分為反式肉桂醛，該分子為一個(gè)丙烯醛上連接上一個(gè)苯基，分子式為C9H8O。肉桂醛具有濃烈的香味，并可隨水蒸氣揮發(fā)出來，在肉桂精油中的含量高達(dá)80%以上，是衡量肉桂油品質(zhì)的重要指標(biāo)。此外還含有苯甲醛、乙酸肉桂酯、鄰甲氧基肉桂醛、香豆素等多種成分[4-5]。

肉桂精油提取率受外部條件的影響，主要是產(chǎn)地和采收月份。在中國，肉桂主要分布于廣東、廣西地區(qū)，此地出產(chǎn)的肉桂質(zhì)優(yōu)味濃，揮發(fā)油含量高。另外，不同的采收月份對出油率也有較大影響。據(jù)張?bào)谢薜萚4]對不同月份采收的肉桂葉出油率進(jìn)行分析，結(jié)果表明肉桂葉采收月份宜在春季3月下旬至5月上旬以及秋季9月下旬至11月上旬。

以肉桂精油為研究對象，對其提取工藝和抑菌活性進(jìn)行綜述，為開發(fā)安全、綠色、長效的抑菌活性成分及在食品防腐保鮮領(lǐng)域方面的應(yīng)用提供參考。

1 肉桂精油的提取工藝

1.1 水蒸氣蒸餾提取工藝

近年來，國內(nèi)學(xué)者對肉桂醛的提取研究應(yīng)用較多，目前以水蒸氣蒸餾法最為普遍。水蒸氣蒸餾法具有操作簡便、成本低、無溶劑殘留等優(yōu)點(diǎn)。但該法存在提取溫度高的缺點(diǎn)，肉桂原料長時(shí)間置于高溫條件下，會導(dǎo)致精油中的熱敏成分分解，嚴(yán)重影響精油的品質(zhì)，故造成肉桂精油的提取率降低[5-6]。所以，傳統(tǒng)提油率約為0.7%[4]。

水蒸氣蒸餾法提取工藝操作步驟：先將肉桂干燥粉碎，再將過篩的肉桂粉末置于燒瓶中，加入一定比例的蒸餾水。在100 ℃溫度、一定時(shí)間下提取肉桂精油。最后，根據(jù)收集的精油量，測定肉桂精油的提取率，按式（1）計(jì)算。

目前，可通過對其優(yōu)化工藝參數(shù)和工藝條件，提高肉桂精油的提取率。馬延紅等[8]通過正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝參數(shù)，其最佳工藝條件為：蒸餾時(shí)間6 h，料液比1∶12（g/mL），浸泡時(shí)間1 h，粉碎粒度60目。在此條件下提取肉桂揮發(fā)油，出油率可達(dá)4.373 4%。周峰等[9]用飽和NaHSO3將蒸餾產(chǎn)物進(jìn)行純化，經(jīng)過一系列過程優(yōu)化工藝條件，提高肉桂精油的提取率。

1.2 生物酶提取工藝

酶法利用酶反應(yīng)高度專一性的特點(diǎn)，分解肉桂組織中的細(xì)胞壁、纖維素，加快肉桂醛的溶出，以提高肉桂醛的溶和提出率。因此生物酶輔助提取技術(shù)的植物精油提取率較高。而且生物酶本身就是蛋白質(zhì)，在環(huán)境中容易降解，不會對環(huán)境造成污染。缺點(diǎn)是生物酶價(jià)格昂貴，且酶容易失活[7,10]。

1.3 微波輔助提取技術(shù)

微波輔助提取是利用物質(zhì)吸收微波的能力不同，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，減少傳質(zhì)阻力，以促使有效成分快速溶出。該技術(shù)具有植物精油提取效率高、提取時(shí)間短、選擇性高和能耗低等特點(diǎn)，是一種非常有前景的提取技術(shù)。但是該法有同于微波照射產(chǎn)生的高溫條件，可能會導(dǎo)致精油中部分有效組分產(chǎn)生裂解，從而影響精油的品質(zhì)[7,10]。

1.4 超聲波輔助提取技術(shù)

超聲輔助提取是利用超聲波的強(qiáng)烈空化、機(jī)械和熱效應(yīng)，破壞原料細(xì)胞壁，增強(qiáng)溶劑穿透力，促使有效成分溶出，實(shí)現(xiàn)有效成分高效提取的技術(shù)。該法具有提取效率高、提取時(shí)間短、操作溫度低的特點(diǎn)，且適應(yīng)性廣，具有廣闊的發(fā)展前景。但是該法由于超聲波照射產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫高壓環(huán)境對精油具有一定的降解作用，可能會影響精油的品質(zhì)。在高溫高壓環(huán)境得到的產(chǎn)物品質(zhì)要低于低溫常壓的產(chǎn)物，因此需要尋找更好的改進(jìn)工藝來進(jìn)行[7,10]。

郭曉營等[11]采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，考察提取時(shí)間、超聲密度、料液比對肉桂油提取率的影響。其最佳提取條件為：提取時(shí)間20 min，超聲密度12 W/cm3，料液比1∶40（g/mL）。與傳統(tǒng)提取法相比，該法提取時(shí)間大大縮短，出油率可達(dá)3.33%。結(jié)果表明，超聲波可促進(jìn)肉桂精油的提取。

2 肉桂精油抑菌活性研究及開發(fā)應(yīng)用

2.1 肉桂精油的抑菌活性

肉桂精油因含有肉桂醛等主要成分，對很多細(xì)菌和真菌有優(yōu)良的抑制作用[12]。其抑菌活性大小通常用抑菌圈直徑和MIC值（最小抑菌濃度）等指標(biāo)來衡量。賈佳等[13]研究發(fā)現(xiàn)肉桂精油對6種試驗(yàn)菌（表皮葡萄球菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸埃希菌、綠膿桿菌和變形桿菌）均有較強(qiáng)的抑菌活性，抑菌圈直徑均超出10 mm。另外，肉桂醛對常見的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有明顯的抑制作用，并且對金黃色葡萄球菌的抑制能力明顯強(qiáng)于對大腸桿菌的抑制能力。王新偉等[14]研究表明，肉桂醛濃度在0.125 μL/mL時(shí)可抑制大腸桿菌的生長，在0.062 5 μL/mL時(shí)可抑制金黃色葡萄球菌的生長。

2.2 肉桂精油在食品防腐保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用

肉桂精油是一種天然的植物精油，具有綠色、安全的優(yōu)勢，其優(yōu)良有效的抑菌活性被廣泛應(yīng)用于食品防腐保鮮領(lǐng)域。

在傳統(tǒng)的食品防腐保鮮領(lǐng)域中，早期較多食品包裝企業(yè)僅使用可食用膜用于食品的保鮮?？墒秤媚な侵敢灾?、蛋白質(zhì)、多糖類為主要成膜物質(zhì)，通過添加可食性的增塑劑等物質(zhì)制備而成。可食用膜通過降低果蔬的新陳代謝、抑制呼吸作用和蒸騰作用、減少果蔬水分散失以達(dá)到保鮮效果。后來，研究人員在食用膜中添加肉桂精油，增加了食用膜的防腐抗菌的功效。成淑君等[15]以木薯淀粉和殼聚糖為主要成膜物質(zhì)，當(dāng)肉桂精油在成膜物質(zhì)中的添加量為0.68 mL/100 mL時(shí)，其對紅提的保鮮過程具有明顯的效果，可延長貯藏期。

最新研究發(fā)現(xiàn)，可利用肉桂精油容易揮發(fā)到空氣中變?yōu)闅庀嗟奶匦裕瑢⑹称焚A藏于密閉空間內(nèi)，不需要直接與食品接觸，以延長食品保質(zhì)期。采用電加熱形式加速其揮發(fā)，可有效殺滅食品表面和周圍環(huán)境中的細(xì)菌。同時(shí)，食品表面所吸附的揮發(fā)精油，能有效抑制細(xì)菌的生長和繁殖，從而延長時(shí)食品的保質(zhì)期。采用《消毒技術(shù)規(guī)范》中的消毒柜測試方法，測試其對物體表面的微生物殺滅效果[16]。測試數(shù)據(jù)表明，在1 m3密閉的空氣倉內(nèi)，將玻璃載體菌片放在樣品周圍40 cm范圍內(nèi)。用電加熱約含2%肉桂精油的樣品24 h，其對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念球菌的殺滅率分別為94.00%，99.99%和98.00%。且在24 h內(nèi)肉桂精油僅消耗3.5 g左右。

綜上，相比傳統(tǒng)的食用保鮮抗菌膜，電加熱肉桂精油的方法對食品的防腐保鮮同樣有效，同時(shí)還能有效減少勞動量、簡化工藝、降低成本、提高勞動效率。

3 結(jié)語和展望

采用天然高效的天然抑菌劑和防腐劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)化學(xué)抑菌劑和防腐劑已經(jīng)成為一種新的趨勢。肉桂精油是一種綠色、安全、高效的抑菌劑，被廣泛應(yīng)用于食品、化工和醫(yī)藥等領(lǐng)域。

近年來，我國對肉桂的提取工藝研究取得了不少的成果，但總體而言，相關(guān)研究離產(chǎn)業(yè)化開發(fā)應(yīng)用的要求還有一定的距離。目前，研究存在的主要問題是：高效的提取技術(shù)仍鮮見在肉桂精油提取中研究應(yīng)用，難以實(shí)現(xiàn)肉桂精油的高效提?。徊煌奶崛」に嚲袃?yōu)缺點(diǎn)，如何有效發(fā)展肉桂精油傳統(tǒng)提取技術(shù)（水蒸氣蒸餾提取工藝）和新型提取技術(shù)（生物酶、微波、超聲波提取工藝等）的聯(lián)用，以提高肉桂精油的提取效率和精油品質(zhì)，這是未來肉桂精油以及其他植物精油提取的發(fā)展方向，有必要深入研究。

關(guān)于肉桂精油抑菌活性和在食品防腐保鮮領(lǐng)域創(chuàng)新型的開發(fā)應(yīng)用，研究表明，通過電加熱2%含量的肉桂精油24 h，在1 m3密閉的空氣倉內(nèi)，其對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念球菌的殺滅率分別為94.00%，99.99%和98.00%。肉桂精油僅消耗3.5 g左右。這說明肉桂精油具備開發(fā)成一種氣相抑菌活性成分的潛力[17]。所以，需要進(jìn)一步探究肉桂和其它精油的聯(lián)合抑菌，如何提高抑菌效果、減少抑菌濃度，這將為肉桂精油的實(shí)際應(yīng)用提供方向，更好地創(chuàng)造價(jià)值，保障人們的食品和日常用品的衛(wèi)生安全。