肉桂精油提取工藝、抑菌活性及防腐保鮮的應用

林藝青

名臣健康用品股份有限公司（廣州）創新技術研發中心（廣州 510440）

肉桂屬樟科植物，是一種常綠喬木[1]。肉桂具有食用價值和藥用價值，據《中國藥典》一部記載，肉桂有補火助陽、引火歸元、散寒止痛、溫通經脈的功效[2]。另外，現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、化工和醫藥等領域均有廣泛研究。

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，該分子為一個丙烯醛上連接上一個苯基，分子式為C9H8O。肉桂醛具有濃烈的香味，并可隨水蒸氣揮發出來，在肉桂精油中的含量高達80%以上，是衡量肉桂油品質的重要指標。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，主要是產地和采收月份。在中國，肉桂主要分布于廣東、廣西地區，此地出產的肉桂質優味濃，揮發油含量高。另外，不同的采收月份對出油率也有較大影響。據張笮晦等[4]對不同月份采收的肉桂葉出油率進行分析，結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行綜述，為開發安全、綠色、長效的抑菌活性成分及在食品防腐保鮮領域方面的應用提供參考。

1 肉桂精油的提取工藝

1.1 水蒸氣蒸餾提取工藝

近年來，國內學者對肉桂醛的提取研究應用較多，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、無溶劑殘留等優點。但該法存在提取溫度高的缺點，肉桂原料長時間置于高溫條件下，會導致精油中的熱敏成分分解，嚴重影響精油的品質，故造成肉桂精油的提取率降低[5-6]。所以，傳統提油率約為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、一定時間下提取肉桂精油。最后，根據收集的精油量，測定肉桂精油的提取率，按式（1）計算。

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

1.2 生物酶提取工藝

酶法利用酶反應高度專一性的特點，分解肉桂組織中的細胞壁、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的植物精油提取率較高。而且生物酶本身就是蛋白質，在環境中容易降解，不會對環境造成污染。缺點是生物酶價格昂貴，且酶容易失活[7,10]。

1.3 微波輔助提取技術

微波輔助提取是利用物質吸收微波的能力不同，物質被選擇性加熱，使物質細胞內瞬間產生高溫高壓，導致細胞壁破裂，減少傳質阻力，以促使有效成分快速溶出。該技術具有植物精油提取效率高、提取時間短、選擇性高和能耗低等特點，是一種非常有前景的提取技術。但是該法有同于微波照射產生的高溫條件，可能會導致精油中部分有效組分產生裂解，從而影響精油的品質[7,10]。

1.4 超聲波輔助提取技術

超聲輔助提取是利用超聲波的強烈空化、機械和熱效應，破壞原料細胞壁，增強溶劑穿透力，促使有效成分溶出，實現有效成分高效提取的技術。該法具有提取效率高、提取時間短、操作溫度低的特點，且適應性廣，具有廣闊的發展前景。但是該法由于超聲波照射產生的瞬時高溫高壓環境對精油具有一定的降解作用，可能會影響精油的品質。在高溫高壓環境得到的產物品質要低于低溫常壓的產物，因此需要尋找更好的改進工藝來進行[7,10]。

郭曉營等[11]采用單因素試驗和正交試驗，考察提取時間、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：提取時間20 min，超聲密度12 W/cm3，料液比1∶40（g/mL）。與傳統提取法相比，該法提取時間大大縮短，出油率可達3.33%。結果表明，超聲波可促進肉桂精油的提取。

2 肉桂精油抑菌活性研究及開發應用

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，對很多細菌和真菌有優良的抑制作用[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）等指標來衡量。賈佳等[13]研究發現肉桂精油對6種試驗菌（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時可抑制大腸桿菌的生長，在0.062 5 μL/mL時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域的應用

肉桂精油是一種天然的植物精油，具有綠色、安全的優勢，其優良有效的抑菌活性被廣泛應用于食品防腐保鮮領域。

在傳統的食品防腐保鮮領域中，早期較多食品包裝企業僅使用可食用膜用于食品的保鮮。可食用膜是指以脂類、蛋白質、多糖類為主要成膜物質，通過添加可食性的增塑劑等物質制備而成。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，當肉桂精油在成膜物質中的添加量為0.68 mL/100 mL時，其對紅提的保鮮過程具有明顯的效果，可延長貯藏期。

最新研究發現，可利用肉桂精油容易揮發到空氣中變為氣相的特性，將食品貯藏于密閉空間內，不需要直接與食品接觸，以延長食品保質期。采用電加熱形式加速其揮發，可有效殺滅食品表面和周圍環境中的細菌。同時，食品表面所吸附的揮發精油，能有效抑制細菌的生長和繁殖，從而延長時食品的保質期。采用《消毒技術規范》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]。測試數據表明，在1 m3密閉的空氣倉內，將玻璃載體菌片放在樣品周圍40 cm范圍內。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內肉桂精油僅消耗3.5 g左右。

綜上，相比傳統的食用保鮮抗菌膜，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 結語和展望

采用天然高效的天然抑菌劑和防腐劑代替傳統化學抑菌劑和防腐劑已經成為一種新的趨勢。肉桂精油是一種綠色、安全、高效的抑菌劑，被廣泛應用于食品、化工和醫藥等領域。

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，相關研究離產業化開發應用的要求還有一定的距離。目前，研究存在的主要問題是：高效的提取技術仍鮮見在肉桂精油提取中研究應用，難以實現肉桂精油的高效提取；不同的提取工藝均有優缺點，如何有效發展肉桂精油傳統提取技術（水蒸氣蒸餾提取工藝）和新型提取技術（生物酶、微波、超聲波提取工藝等）的聯用，以提高肉桂精油的提取效率和精油品質，這是未來肉桂精油以及其他植物精油提取的發展方向，有必要深入研究。

關于肉桂精油抑菌活性和在食品防腐保鮮領域創新型的開發應用，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，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成一種氣相抑菌活性成分的潛力[17]。所以，需要進一步探究肉桂和其它精油的聯合抑菌，如何提高抑菌效果、減少抑菌濃度，這將為肉桂精油的實際應用提供方向，更好地創造價值，保障人們的食品和日常用品的衛生安全。