蔡麗琴 李菲 勞立峰 陳夢婷 付飛飛
摘 ? 要 ? 確定幾種植物精油的最佳提取工藝,檢測植物精油抑菌效果,為精油的開發(fā)利用提供參考。以水蒸氣蒸餾法提取精油,分析烘干時間、烘干溫度、料液比對甜橙精油提取率的影響,分析料液比、烘干溫度、蒸餾溫度對香樟精油提取率的影響;檢測精油的抑菌效果、保鮮效果。初步結論:甜橙精油最佳提取工藝為烘干時間3 h、烘干溫度70 ℃、料液比1∶7,提取率可達5.08%;香樟精油最佳提取工藝為烘干時間150 min、蒸餾溫度90 ℃、料液比1∶5,提取率可達0.60%;薄荷精油和香樟精油對細菌有抑制作用,甜橙精油和大蒜精油對真菌與細菌均有抑制作用,大蒜精油抑菌效果最佳;精油對果蔬具有保鮮效果;精油空氣清新劑殺菌效果依次為甜橙>薄荷>香樟。
關鍵詞 ? 植物精油;提取工藝;抑菌效果
中圖分類號:Q946.85 ? ?文獻標志碼:A ? ?DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.16.004
精油又稱揮發(fā)油,是從芳香植物或藥用植物的根、莖、葉、花、果中提取的具有揮發(fā)性的油狀液體,有“液體黃金”之稱,主要由萜烯類及其衍化物、芳香族化合物、脂肪族化合物和含氮、含硫化合物等構成[1]。植物精油具有特殊的香味,來源廣泛,并有很好的環(huán)境兼容性,對病原菌有明顯的抑制作用[2],且由于其組成成分復雜,使病原菌較難產(chǎn)生抗性。植物精油因其具有高生物活性及獨特的作用機理,在水果、蔬菜和水產(chǎn)品保鮮上具有廣泛的應用前景[3-4]。精油具有抗腫瘤、降血壓、安神等功效[5-7],在醫(yī)藥、食品、環(huán)境保護等領域有著廣闊的應用和開發(fā)空間。本文主要對水蒸氣蒸餾法提取植物精油進行工藝條件優(yōu)化,并對植物精油的抑菌作用進行探究,為其應用于工業(yè)領域提供參考。
1 材料與方法
1.1 材料與儀器
1.1.1 材料
甜橙、香樟、薄荷、大蒜、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、黑曲霉、青霉、牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基、β-環(huán)糊精、無水乙醇。
1.1.2 儀器
水蒸氣蒸餾裝置、分液漏斗、恒溫干燥箱、粉碎機、電子天平、油浴鍋、恒溫培養(yǎng)箱、滅菌鍋、海爾電冰箱、傅里葉紅外光譜儀、電磁攪拌器。
1.2 試驗方法
1.2.1 甜橙精油提取工藝優(yōu)化
1.2.1.1 精油提取
將甜橙皮置于恒溫干燥箱內(nèi)烘干并粉碎,稱取100 g已處理好的甜橙皮,置于1 000 mL蒸餾燒瓶中加定量水,進行水蒸氣蒸餾,得到上層油狀液體為甜橙精油,計算精油提取率。
1.2.1.2 正交試驗條件優(yōu)化
以精油提取率為指標,考慮料液比、原料烘干時間、原料烘干溫度3個因素之間的交互作用,取3個水平,設計L9(34)正交試驗,正交試驗因素水平見表1。
1.2.2 香樟精油提取工藝優(yōu)化
1.2.2.1精油提取
將香樟葉置于恒溫干燥箱內(nèi)烘干并粉碎,稱取100 g已處理好的香樟葉,置于1 000 mL蒸餾燒瓶中加定量水,進行水蒸氣蒸餾,得到上層油狀液體為香樟精油,計算精油提取率。
1.2.2.2正交試驗條件優(yōu)化
精油提取率為指標,考慮料液比、原料烘干時間、蒸餾溫度3個因素之間的交互作用,取3個水平,設計L9(34)正交試驗,正交試驗因素水平見表2。
1.2.3 薄荷精油提取
將干薄荷置于粉碎機中粉碎成粉末狀,稱取100 g已處理好的干薄荷,置于1 000 mL蒸餾燒瓶中加700 mL水,150 ℃進行水蒸氣蒸餾,得到上層油狀液體為薄荷精油,計算精油提取率[8]。
1.2.4 大蒜精油提取
將大蒜去皮分選,加水用粉碎機粉碎,稱取200 g已處理好的大蒜,置于1 000 mL蒸餾燒瓶中,加入500 mL水,150 ℃進行水蒸氣蒸餾,得到下層油狀液體為大蒜精油,計算精油提取率。
1.2.5 精油成分分析——紅外光譜分析檢測
毛細管沾取少量樣品于溴化鉀壓片上,將壓片置于光譜儀內(nèi)檢測。傅里葉紅外光譜儀條件:衰減全反射ATR附件,掃描波數(shù)范圍4 000~600 cm-1,掃描次數(shù)32次,分辨率2 cm-1。
1.2.6 精油抑菌活性研究
1.2.6.1土壤中分離純化青霉菌與曲霉菌
取土壤樣品1 g于9 mL滅菌水中振蕩15 min,形成土壤懸濁液。取1 mL土壤懸濁液加入裝有9 mL滅菌水試管中振蕩形成10-2濃度土壤稀釋樣液,如此依次將土壤樣品稀釋。將濃度為10-3、10-4、10-5的稀釋樣品分別涂布平板,28 ℃培養(yǎng)2 d。觀察霉菌生長情況,選取單個菌落較多的平板,從有目標菌種形態(tài)的菌落上挑取一環(huán)進行劃線培養(yǎng),培養(yǎng)2 d。重復該步驟至得到純種。鑒定菌種并保存。
1.2.6.2抑菌效果測定
取0.2 mL菌懸液到相應的培養(yǎng)皿表面,涂布均勻,制成帶菌培養(yǎng)基。將直徑為6 mm的無菌濾紙片在植物精油中浸透,瀝干,平鋪在培養(yǎng)皿上,每皿2片,于恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)24 h[9-11]。
1.2.7 精油對果蔬的保鮮效果研究
配制甜橙、香樟、薄荷、大蒜精油體積分數(shù)為0、0.5%、1%、1.5%、2%的溶液,將小番茄、香菇、橘子、蘋果分為18組(對照組2組),每組每試驗對象3個。將所有組置于相同環(huán)境中,每天噴灑不同體積分數(shù)的精油稀釋液,觀察外觀及腐爛情況,記錄試驗結果。
1.2.8 精油空氣清新劑研制
1.2.8.1精油空氣清新劑制作
稱取1.2 g β-環(huán)糊精于平底燒瓶中,加入100 mL蒸餾水,磁力攪拌溶解10 min,逐滴加入精油,繼續(xù)攪拌12 h,制成過飽和乳化液,加入乙醇,使乙醇體積分數(shù)為20%,密封制成噴霧劑[12-13]。通過改變精油種類和加入量,分別制得0.5%、1.0%、1.5%精油空氣清新劑。
1.2.8.2抑菌效果測定
取10個培養(yǎng)皿,做好標記,倒平板。利用5點采樣法,于20 m3房間暴露10 min。精油空氣清新劑均勻噴灑在房間中,噴霧后計時,關閉門窗熏氣30 min;另取5個培養(yǎng)皿于相同位置,暴露10 min,全部平板37 ℃倒置培養(yǎng)24 h。觀察噴灑精油空氣清新劑前后空氣中細菌菌落數(shù)的差異,并記錄,計算殺菌率。以20%乙醇溶液為空白對照組,每種精油每種濃度平行做3次試驗,計算不同精油不同濃度下平均殺菌率:殺菌率=(消毒前細菌數(shù)-消毒后細菌數(shù))/消毒后細菌數(shù)×100%。
1.2.8.3感官評價
選擇10名志愿者,男女各半,分2組,分別對各種精油空氣清新劑的氣味、使用情況、混濁度和是否分層等指標進行綜合評定,以10分為滿分。
2 結果與分析
2.1 甜橙精油提取工藝優(yōu)化
水蒸氣蒸餾提取甜橙精油正交試驗結果見表3。據(jù)表可知,以提取率為指標,所選的3個因素的影響次序為:料液比>原料烘干溫度>原料烘干時間。最佳優(yōu)化工藝條件為A3B3C2,即烘干時間3 h、烘干溫度70 ℃、料液比1∶7條件下,提取率達到最高。
2.2 香樟精油提取工藝優(yōu)化
水蒸氣蒸餾提取香樟精油正交試驗結果見表4。據(jù)表可知,以提取率為指標,所選的3個因素的影響次序為:蒸餾溫度>料液比>原料烘干時間。最佳優(yōu)化工藝條件為A1B3C3,即料液比1∶5、烘干時間150 min、蒸餾溫度90 ℃條件下,提取率達到最高。
2.3 精油成分分析
利用儀器所配的譜庫進行自動檢索并采用人工核對和補充檢索,確定精油化學成分。由圖1檢索得知,甜橙精油為脂肪族化合物類,主要成分為d-苧烯、檸檬烯、甲基環(huán)戊烷、脂肪族醚;由圖2檢索得知,香樟精油為單萜衍生物類,主要成分為2-茨醇(即龍腦)、α-松油醇、1,8-桉葉素;由圖3檢索得知,薄荷精油為單萜衍生物類,主要成分為薄荷醇、芳樟醇、1,8-桉葉素、薄荷酮;由圖4檢索得知,大蒜精油為含氮含硫類化合物,主要成分為二烯丙基三硫醚即大蒜素、1,2-二硫雜環(huán)戊烷。
2.4 精油的抑菌作用
由表5知,甜橙精油對青霉菌為高度敏感,對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌為不敏感;香樟精油對大腸桿菌為極敏感,對金黃色葡萄球菌為高度敏感,對黑曲霉與青霉菌為不敏感;薄荷精油對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌為低度敏感,對黑曲霉與青霉菌為不敏感;大蒜精油對青霉菌為高度敏感,對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和黑曲霉為中度敏感。
2.5 精油應用研究結果
2.5.1 應用于果蔬保鮮
四種植物精油對果蔬具有一定的保鮮效果。對橘子保鮮效果最好的是甜橙精油,由圖5可知,1%甜橙精油保鮮效果最好;對小番茄保鮮效果最好的是香樟精油,由圖6可知,1%香樟精油保鮮效果最好;對香菇保鮮效果最好的是大蒜精油,由圖7可知,1%大蒜精油保鮮效果最好;對蘋果保鮮效果最好的是薄荷精油,由圖8可知,1%薄荷精油保鮮效果最好。
2.5.2 應用于空氣清新劑研制
由表6可知,0.5%甜橙精油空氣清新劑殺菌效果最好,1.5%香樟精油次之。甜橙精油空氣清新劑的殺菌率與精油濃度呈反相關關系,香樟、薄荷精油空氣清新劑的殺菌率與精油濃度呈正相關關系。薄荷精油的最佳殺菌濃度為1.5%。
由表7可知,甜橙精油空氣清新劑感官評分總體較高;香樟精油空氣清新劑得分普遍較低,濃度過大感官分降低;三種精油空氣清新劑皆以濃度為0.5%得分最高。
3 初步結論
1)甜橙精油最佳提取工藝為烘干時間3 h、烘干溫度70 ℃、料液比1∶7,提取率可達5.08%;香樟精油最佳提取工藝為烘干時間150 min、蒸餾溫度90 ℃、料液比1∶5,提取率可達0.60%。2)薄荷精油和香樟精油對細菌有抑制作用;甜橙精油對真菌的抑制效果較細菌好;大蒜精油對真菌與細菌均有抑制作用。3)精油對果蔬具有保鮮效果。4)精油空氣清新劑殺菌效果平均依次為甜橙>薄荷>香樟,殺菌效果明顯;殺菌率最高的精油空氣清新劑濃度是:0.5%甜橙(殺菌率45.24%),1.5%香樟(44.53%),1.5%薄荷(31.57%)。
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(責任編輯:丁志祥)