幾種植物精油的提取工藝優化及抑菌效果初步研究

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]，在醫藥、食品、環境保護等領域有著廣闊的應用和開發空間。本文主要對水蒸氣蒸餾法提取植物精油進行工藝條件優化，并對植物精油的抑菌作用進行探究，為其應用于工業領域提供參考。

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、牛肉膏蛋白胨培養基、馬鈴薯葡萄糖培養基、β-環糊精、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化

1.2.1.1 精油提取

將甜橙皮置于恒溫干燥箱內烘干并粉碎，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化

1.2.2.1精油提取

將香樟葉置于恒溫干燥箱內烘干并粉碎，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檢測。傅里葉紅外光譜儀條件：衰減全反射ATR附件，掃描波數范圍4 000～600 cm-1，掃描次數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，從有目標菌種形態的菌落上挑取一環進行劃線培養，培養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皿表面，涂布均勻，制成帶菌培養基。將直徑為6 mm的無菌濾紙片在植物精油中浸透，瀝干，平鋪在培養皿上，每皿2片，于恒溫箱內培養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境中，每天噴灑不同體積分數的精油稀釋液，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，繼續攪拌12 h，制成過飽和乳化液，加入乙醇，使乙醇體積分數為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個培養皿于相同位置，暴露10 min，全部平板37 ℃倒置培養24 h。觀察噴灑精油空氣清新劑前后空氣中細菌菌落數的差異，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-消毒后細菌數）/消毒后細菌數×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化

水蒸氣蒸餾提取甜橙精油正交試驗結果見表3。據表可知，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化

水蒸氣蒸餾提取香樟精油正交試驗結果見表4。據表可知，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）