茴香砂仁精油的提取及在肉類抑菌保鮮中的應(yīng)用

譚雯文

廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（南寧 530001）

茴香砂仁是一種姜科茴香砂仁屬植物，基本上特產(chǎn)于我國云南的西雙版納，被當(dāng)?shù)鼐用穹Q為“波丟勐”，生長于海拔600 m左右的山谷蔭坡林中[1-2]。茴香砂仁的根莖可入中藥，有清熱解暑、促進(jìn)新陳代謝等保健功效，可以將根基切片風(fēng)干后泡熱水當(dāng)飲品使用。茴香砂仁的花序色澤鮮艷，現(xiàn)已作為一種園林植物供游客欣賞[3]。除此之外，茴香砂仁的精油提取物可作為一種天然保鮮劑，不僅具有抑菌矯臭的功效，還賦予了鮮肉良好色澤和生理保健的功能，對鮮肉中常見的微生物有明顯的抑制作用[4]。馬同鎖等[5]研究了八角茴香和砂仁對大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌、黑曲霉等常見微生物的體外抑菌試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其對不同的菌種具有選擇性抑菌作用。李萍等[6]總結(jié)了近些年姜科植物精油應(yīng)用于食品防腐保鮮的研究進(jìn)展，指出不同種姜科植物精油復(fù)配后對肉類的抑菌保鮮功效尤為優(yōu)異。夏凡等[7]對國內(nèi)外天然香辛料植物源保鮮劑的開發(fā)和應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行了總結(jié)，指出我國的香辛料植物源保鮮劑原料充足，種類繁多，若進(jìn)一步深化精油的抑菌保鮮機(jī)理和不同菌種表現(xiàn)出對精油的抗性研究，我國的天然香辛料保鮮劑的應(yīng)用和影響范圍將更上一個臺階。

此次試驗(yàn)從茴香砂仁這種天然香辛料入手研究，從中提取精油復(fù)配成抑菌保鮮劑應(yīng)用于肉類的抑菌保鮮，以期進(jìn)一步拓展茴香砂仁的應(yīng)用領(lǐng)域和價值，增添一種新的天然肉類保鮮劑。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

茴香砂仁，云南玉溪醫(yī)藥有限責(zé)任公司；NaCl，淄博市臨淄飛碩化工有限公司；無水乙醇，揚(yáng)州市天泰化工有限公司；無水氯化鈣，嘉興市龍嘯化工有限公司；乳酸，濟(jì)南帥琦化工有限公司；磷酸三鈉，濟(jì)南盛意隆化工科技有限公司。

RY-JY7Q植物精油提取器，上海銳元機(jī)械設(shè)備有限公司；RE-2010型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海貝侖儀器設(shè)備有限公司；ATN-1100型全自動定氮儀，上海皆準(zhǔn)儀器設(shè)備有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法[8-9]

1.2.1 茴香砂仁精油的提取

精密稱取20.0 g經(jīng)干燥處理的茴香砂仁粉末，置于圓底燒瓶中，加入蒸餾水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的NaCl溶液，室溫下靜置1 d。打開植物精油提取器，設(shè)定蒸餾溫度80 ℃，加熱蒸餾12 h，收集餾分于錐形瓶中。靜置分層后用無水乙醇萃取，萃取3次后加入無水氯化鈣干燥除水。分離后提取液加入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中對精油進(jìn)一步純化分離。最后得到的精油塞緊瓶口塞子后避光保存。

1.2.2 茴香砂仁精油抑菌保鮮劑的配制

將茴香砂仁精油與乳酸和磷酸三鈉以一定比例在40 ℃下混合，加入封水劑后避光保存。使用時根據(jù)具體需要進(jìn)行稀釋。

1.2.3 試驗(yàn)中的相關(guān)測定方法

抑菌圈測定：選用濾紙圓片法[10]。將大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巴士酸桿菌、黑曲霉用無菌生理鹽水稀釋后接種到PDA培養(yǎng)基上。打孔后無菌干燥處理的濾紙片浸到茴香砂仁精油抑菌保鮮劑中，將浸過精油的4個濾紙片放入到各個菌種培養(yǎng)基中。培養(yǎng)若干天后測定抑菌圈的直徑，茴香砂仁精油抑菌保鮮劑在各種肉類上的抑菌圈直徑測定試驗(yàn)流程基本雷同。

TVB-N值測定：參考文獻(xiàn)[11]，采用GB/T 5009.44—2016《肉與肉制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》進(jìn)行半微量定氮法測定TVB-N值。

感官評定：參照文獻(xiàn)[12]，采用GB 2707—2016標(biāo)準(zhǔn)對豬肉的色澤、氣味等進(jìn)行綜合判定，并得出感官評級。

2 結(jié)果與分析

2.1 粉末粒徑對精油提取效果的影響

在投料量10.0 g、蒸餾溫度80 ℃、蒸餾時間12 h的試驗(yàn)條件下，分別考察不同茴香砂仁粒徑（＜20，20～40，40～50，50～60，60～80和80～100目）條件下茴香砂仁精油的提取率，進(jìn)而分析粉末粒徑對提取效果的影響。如圖1所示，物料減小時提取率增大，當(dāng)粒徑為40～50目時，精油提取率最大，為51%。粉末粒徑越小意味著砂仁表皮的細(xì)胞壁越容易被破壞，此時萃取溶劑可以更快地與精油相接觸，發(fā)生萃取過程；然而，當(dāng)粒徑小到一定程度后，細(xì)胞壁對抗外力破壞的能力會顯著上升，萃取溶劑不能有效地形成通路進(jìn)入砂仁內(nèi)部，傳質(zhì)速率降低，甚至很可能出現(xiàn)傳質(zhì)通路被堵塞的情況，使得提取率不升反降[13]。考慮到粉末實(shí)際可破碎的大小程度和粒徑不宜過小，確定茴香砂仁的粉末粒徑40～50目。

2.2 不同萃取溶劑對茴香砂仁精油提取率的影響

試驗(yàn)流程如1.2.1小節(jié)所示，將5.00 g茴香砂仁粉末分別加入圓底燒瓶中，以石油醚、乙醚、正戊烷、二氯甲烷為萃取溶劑，比較這4種萃取溶劑對精油的提取率。從圖2可以看出，4種萃取溶劑均有萃取茴香砂仁精油的能力，但是性能優(yōu)劣各不相同。其中石油醚的精油提取率最高，乙醚次之，正戊烷作為萃取溶劑的表現(xiàn)最差。對石油醚和乙醚提取茴香砂仁的提取率進(jìn)行方差分析，F(xiàn)=23.78，相伴概率為0.01，小于平均顯著性水平（0.05），說明這二者對精油的提取率影響有著顯著性的差別。考慮到乙醚比石油醚的沸點(diǎn)更低，更易在后續(xù)處理中蒸餾分離，故試驗(yàn)選用乙醚作為萃取溶劑。

圖1 粉末粒徑對精油提取率的影響

圖2 不同萃取溶劑的精油提取率比較

2.3 萃取次數(shù)對精油提取率的影響

按1.2.1小節(jié)，固定其他試驗(yàn)條件不變，考察萃取次數(shù)對精油提取率的影響，結(jié)果如圖3所示。提取次數(shù)的差異對精油提取率的影響較為明顯，當(dāng)萃取次數(shù)為3次時，萃取率為46%，已經(jīng)基本滿足試驗(yàn)要求。當(dāng)萃取次數(shù)為6次時萃取率不再提升。萃取次數(shù)越多，試驗(yàn)流程越繁瑣，耗時也越長，且在之后的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀分離效果越不佳，故萃取次數(shù)選擇3次較為適宜。

圖3 提取次數(shù)對精油提取率的影響曲線

2.4 天然抑菌保鮮劑對4種肉類常見菌種的抑制作用

以此次試驗(yàn)萃取茴香砂仁精油為主體，以乳酸和磷酸三鈉為輔料，配制天然抑菌保鮮劑，并施用于大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巴氏醋桿菌、黑曲霉這4種常見于肉類的菌種。具體的抑菌效果如表1所示。此次試驗(yàn)所制備的天然抑菌保鮮劑對4種菌種均有一定的抑制作用，其對細(xì)菌的抑制作用總體而言較霉菌強(qiáng)，具體的強(qiáng)弱影響順序?yàn)榻瘘S色葡萄球菌＞大腸桿菌＞巴氏醋桿菌＞黑曲霉。還可以看出抑菌圈的大小與茴香砂仁精油的濃度表現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系。

表1 天然抑菌保鮮劑對4種菌種的抑制作用

2.5 天然抑菌保鮮劑對幾種常見肉類的抑菌作用

調(diào)整天然抑菌保鮮劑的濃度為100 mg/mL，以同一金黃色葡萄球菌為接種對象，分別接種在同質(zhì)量的五花肉、羊羔肉、牛腩肉、雞脯肉、鴨腿肉上，設(shè)定當(dāng)抑菌圈直徑小于20 mm時即屬于失去抑菌保鮮效果，觀察茴香砂仁精油在不同肉類上的抑菌表現(xiàn)。結(jié)果如表2所示。天然抑菌保鮮劑對雞脯肉的抑菌作用最好，而對羊羔肉的抑菌作用則最差。羊羔肉在3 d時抑菌圈直徑已經(jīng)小于20 mm，基本上可以說該天然抑菌保鮮劑不適用于羊羔肉的保鮮，而雞脯肉則反之，抑菌效果明顯，該抑菌保鮮劑對于雞脯肉的保鮮來說較為適用。此外，五花肉和鴨腿肉皆是在7 d以前抑菌圈直徑大于20 mm，一般情況下的抑菌保鮮也較為適用。總體而言，此次試驗(yàn)制備的肉類天然抑菌保鮮劑使用情況較為優(yōu)良。

表2 天然抑菌保鮮劑在不同肉類上的抑菌表現(xiàn) mm

2.6 與其它幾種市售抑菌保鮮劑的效果對比

以食用鮮五花肉為試驗(yàn)對象，將此次試驗(yàn)制備的茴香砂仁精油抑菌保鮮劑與市售抑菌保鮮劑（酸化亞氯酸鈉、氯化十六烷基吡啶、山梨酸鉀、脫氫乙酸鈉）進(jìn)行抑菌效果對比，設(shè)定試驗(yàn)時間5 d，抑菌保鮮效果對比如表3所示。5 d后五花肉的pH基本上呈現(xiàn)弱酸性（氯化十六烷基吡啶試驗(yàn)組除外），此時的質(zhì)地和質(zhì)感均較佳。另外，從感官評定中可以看到茴香砂仁精油抑菌保鮮劑、山梨酸鉀和脫氫乙酸鈉試驗(yàn)組表現(xiàn)較好，五花肉有良好的色澤和新鮮度，而且尚無異味。從抑菌圈直徑的大小則可以判斷出山梨酸鉀的抑菌效果最佳，酸化亞氯酸鈉和氯化十六烷基吡啶的實(shí)際抑菌效果較差。TVB-N值是一種用來衡量肉類食品受到酶和微生物作用后其本身分解產(chǎn)生揮發(fā)性堿性物質(zhì)的程度，表現(xiàn)出肉類產(chǎn)品真實(shí)的腐敗程度。試驗(yàn)中，5個試驗(yàn)組均表現(xiàn)出了一定的TVB-N值，即表示五花肉均有一定程度的腐敗。TVB-N值越小，保鮮效果越好。氯化十六烷基吡啶試驗(yàn)組保鮮效果最差，茴香砂仁精油抑菌保鮮劑試驗(yàn)組和脫氫乙酸鈉試驗(yàn)組保鮮效果相差無幾，山梨酸鉀試驗(yàn)組表現(xiàn)最好。可以總結(jié)得出茴香砂仁精油抑菌保鮮劑與其它市售抑菌保鮮劑的效果相近，能夠達(dá)到肉類保鮮的使用需求。

表3 抑菌保鮮劑在鮮五花肉上的抑菌效果對比

3 結(jié)論

此次試驗(yàn)以云南西雙版納特產(chǎn)茴香砂仁為原料，采用水蒸氣蒸餾法提取精油，并與乳酸、磷酸三鈉復(fù)配后制備天然抑菌保鮮劑。對提取過程中影響精油提取效果的粉末粒徑、萃取溶劑種類、萃取次數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)粉末粒徑不宜過小，當(dāng)粉末粒徑為40～50目時較為適宜。而萃取溶劑經(jīng)過效果對比選用乙醚作為萃取溶劑。萃取次數(shù)越多，精油提取率也越高，考慮到試驗(yàn)總時長和之后的分離純化，選擇萃取次數(shù)為3次較為合適。另外，重點(diǎn)分析和對比了天然抑菌保鮮劑的實(shí)際抑菌保鮮表現(xiàn)，天然抑菌保鮮劑對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、巴氏醋桿菌、黑曲霉均有一定的抑制作用，對細(xì)菌的抑制作用總體而言較霉菌強(qiáng)，并且抑菌圈的大小與茴香砂仁精油的濃度表現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系；對雞脯肉、五花肉、鴨腿肉在7 d內(nèi)的保鮮效果較為良好，與其它市售抑菌保鮮劑進(jìn)行效果對比，發(fā)現(xiàn)茴香砂仁精油抑菌保鮮劑與脫氫乙酸鈉的肉類保鮮效果相近，比山梨酸鉀較弱。總體而言，試驗(yàn)的精油提取率較高，復(fù)配而成的天然抑菌保鮮劑對肉類的抑菌保鮮較為良好，試驗(yàn)效果較佳。