白豆蔻精油研究進(jìn)展

馬鈐，郭川川，李般程

四川天味食品集團(tuán)股份有限公司（成都 610200）

白豆蔻（藥食兩用）為豆蔻屬植物白豆蔻或爪哇白豆蔻的干燥成熟果實(shí)，按產(chǎn)地不同分成國(guó)產(chǎn)豆蔻和進(jìn)口豆蔻。白豆蔻氣味苦香，味道辛涼微苦，烹飪中可去異味、增辛香，常用于鹵水及火鍋等，而白豆蔻精油是通過(guò)水蒸氣蒸餾或超臨界萃取或微波法或溶劑法等提取而成[1]。關(guān)于白豆蔻精油相關(guān)研究較少，因此闡述白豆蔻精油提取方式、白豆蔻精油的化學(xué)成分、白豆蔻精油的應(yīng)用及展望，以期為食品行業(yè)白豆蔻及精油的應(yīng)用提供理論支撐。

1 白豆蔻精油提取方式

植物香辛料提取是以芳香植物不同部位的組織（如果實(shí)、花蕾、葉子、種子、根、莖、皮等）或滲出物為原料，采用壓榨、冷磨、萃取、水蒸氣蒸餾、吸附等方法進(jìn)行的系列技術(shù)手段。提取得到的由萜烯、脂環(huán)族、脂肪族等組成的混合物稱之為精油。白豆蔻的常見(jiàn)提取方式主要有超臨界萃取、水蒸氣蒸餾及其他萃取方法。

1.1 超臨界萃取

超臨界技術(shù)起步比較早，研究比較成熟。其主要優(yōu)點(diǎn)有：在接近室溫（35～40 ℃）及CO2氣體籠罩下進(jìn)行提取，有效防止熱敏性物質(zhì)的氧化和逸散；不用有機(jī)溶劑，防止提取過(guò)程對(duì)人體的毒害和對(duì)環(huán)境的污染，是100%的純天然；萃取和分離合二為一，壓力下降能使CO2與萃取物迅速成為兩相（氣液分離）而立即分開(kāi)，不僅萃取效率高而且能耗較少；CO2是一種不活潑的氣體，萃取過(guò)程不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，安全性好，同時(shí)CO2價(jià)格便宜，純度高，容易取得，成本較低；壓力和溫度均可成為調(diào)節(jié)萃取過(guò)程的參數(shù)，通過(guò)改變溫度或壓力達(dá)到萃取目的，因此工藝簡(jiǎn)單，易掌握。但超臨界萃取對(duì)油溶性成分溶解能力較強(qiáng)而對(duì)水溶性成分溶解能力較低，且設(shè)備昂貴，生產(chǎn)效率較低。王勁等[2]以白豆蔻為原料，篩選白豆蔻合適的粉碎度及利用響應(yīng)面分析法研究白豆蔻精油的超臨界CO2提取工藝。結(jié)果表明，白豆蔻最佳粉碎度60目（0.250 mm），萃取溫度46 ℃，壓力30 MPa，CO2流量26.1 kg/h，提取時(shí)間1.9 h，此時(shí)白豆蔻精油得率達(dá)到4.23%。商學(xué)兵等[3]采用正交試驗(yàn)確定萃取的最佳工藝條件：CO2流量22 L/h、萃取溫度50 ℃、萃取壓力28 MPa、萃取時(shí)間3.0 h。此時(shí)得率為2.92%，表明超臨界CO2萃取白豆蔻揮發(fā)油可行。2種方法均可萃取白豆蔻精油，萃取溫度、壓力、CO2流量差異不大。王勁等[2]在萃取前對(duì)白豆蔻進(jìn)行0.250 mm（60目）粉碎，使得CO2流體可以充分接觸白豆蔻，并且也增加壓力2 MPa。超臨界萃取對(duì)香辛料的萃取更能反映辛料的真實(shí)成分，在行業(yè)應(yīng)用廣泛。

1.2 水蒸氣蒸餾

水蒸氣蒸餾在食品領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，特別是芳香精油的提取。原理是利用高溫水蒸氣將處理過(guò)的香辛料進(jìn)行加熱蒸餾、冷凝回流得到油水混合物，利用油水不互溶的原理進(jìn)行分離得到粗油和餾出水，進(jìn)一步將粗油除雜、精制，便能夠得到純凈的精油。該方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、成本低、產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)[4]，但水蒸氣蒸餾法提取過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)、溫度高、系統(tǒng)開(kāi)放，對(duì)易氧化及熱不穩(wěn)定性成分容易造成破壞[5]。劉普查等[6]在白豆蔻揮發(fā)油提取工藝研究中用搗碎的白豆蔻以不同的蒸煮方法、蒸煮時(shí)間為研究因素進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，芳香性藥材白豆蔻在制湯時(shí)應(yīng)采用浸泡煎煮的方法，以煎煮2 min左右為宜，此時(shí)湯液中揮發(fā)油含量最大。程軒軒等[7]在白豆蔻揮發(fā)油的提取工藝優(yōu)化及過(guò)程動(dòng)力學(xué)研究中采用水蒸氣蒸餾優(yōu)化提取工藝條件：白豆蔻粉碎20目（0.850 mm），6倍加水量，提取時(shí)間4 h。在所選的條件范圍內(nèi)，藥材粉碎度對(duì)揮發(fā)油的提取影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而加水量和提取時(shí)間對(duì)提取效果則無(wú)顯著影響，所得提取過(guò)程的數(shù)學(xué)模型較好表達(dá)揮發(fā)油提取量和提取時(shí)間的關(guān)系，可用于指導(dǎo)白豆蔻揮發(fā)油提取。關(guān)于該方法提取白豆蔻精油更側(cè)重于香氣的提取，對(duì)白豆蔻活性成分提取較少。

1.3 微波萃取

微波萃取，又稱微波輔助提取，是指使用適當(dāng)?shù)娜軇┰谖⒉ǚ磻?yīng)器中從植物、礦物、動(dòng)物等組織中提取各種化學(xué)成分的技術(shù)和方法。微波是指頻率在300 MHz至300 GHz的電磁波，利用電磁場(chǎng)的作用使半固體或固體物質(zhì)中的某些有機(jī)物成分與基體有效地分隔，并能保持分析對(duì)象化合物狀態(tài)不變[8]。其主要優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用面廣、消耗樣品少、提取時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單。在香辛料萃取中一般采用微波輔助法[9]或非極性溶劑微波萃取法[10]。王芳等[11]研究非極性溶劑微波萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定白豆蔻中揮發(fā)油成分中優(yōu)化試驗(yàn)條件：微波吸收介質(zhì)為0.35 g石墨粉、提取溶劑為正己烷、樣品質(zhì)量與溶劑容積之比2∶25 g/mL、提取時(shí)間30 min。共鑒定出揮發(fā)性化學(xué)成分60種，主要化合物為桉油精（70.34%）、β-蒎烯（6.81%）、α-松油醇（3.36%）和α-蒎烯（2.54%）。

1.4 溶劑法

植物的芳香油易溶解于有機(jī)溶劑，因此可以采用有機(jī)溶劑浸泡粉碎的植物原料，蒸發(fā)掉有機(jī)溶劑即可。其主要影響因素有有機(jī)溶劑的選擇和使用量、物料水分、物料粉碎粒度、提取溫度、時(shí)間。天然香料利用溶劑提取容易造成溶劑殘留，在豆蔻方面應(yīng)用較少。姚雪峰等[12]在有機(jī)溶劑法和超臨界CO2萃取法提取蒙艾揮發(fā)油的對(duì)比研究中以艾草（蒙艾）為原料，采用正己烷萃取法和超臨界CO2萃取法對(duì)蒙艾進(jìn)行萃取，并進(jìn)行正交試驗(yàn)。結(jié)果表明，正己烷萃取法提取揮發(fā)油收率的影響因素主次為提取溫度＞提取次數(shù)＞料液比＞提取時(shí)間，超臨界CO2萃取法提取揮發(fā)油收率的影響因素主次為萃取時(shí)間＞萃取溫度＞萃取壓力，正己烷萃取法和超臨界CO2萃取法的揮發(fā)油收率分別為4.67%和6.99%。正己烷萃取的產(chǎn)品外觀、得率、香氣純正度較超臨界萃取均低，并且有機(jī)溶劑有一定毒性，容易造成溶劑殘留，與倡導(dǎo)的天然健康綠色提取不符合。

關(guān)于白豆蔻的提取方式研究較少，可能是白豆蔻價(jià)格不穩(wěn)定、提取率較低導(dǎo)致白豆蔻精油價(jià)格昂貴，在行業(yè)應(yīng)用較少。關(guān)于白豆蔻提取的研究集中在提取方式的組合或者采取一定方式增加萃取得率。

關(guān)于提取方式的組合可以采用水蒸氣蒸餾與超臨界萃取組合提取。將豆蔻粉碎先進(jìn)行水蒸氣蒸餾，蒸餾后再進(jìn)行超臨界萃取，使其原料充分利用且蒸餾的芳香精油與超臨界萃取的精油復(fù)配更能反映白豆蔻的真實(shí)成分。

關(guān)于增加萃取得率可以從幾點(diǎn)考慮：（1）優(yōu)化萃取工藝。萃取時(shí)間、溫度、壓力、CO2流量、白豆蔻粉碎目數(shù)幾個(gè)因素先進(jìn)行單因素試驗(yàn)，通過(guò)正交優(yōu)化得出最適合白豆蔻的提取方式；（2）超臨界萃取增加夾帶劑。夾帶劑的增加形成SC-CO2-夾帶劑新體系，能改變整個(gè)體系的溶解性，也能夠改變SC-CO2的臨界點(diǎn)，另外夾帶劑與溶質(zhì)分子間可以形成相互作用力-范德華力，能形成氫鍵的夾帶劑與溶質(zhì)特定官能團(tuán)之間也可以形成氫鍵絡(luò)合及其他作用力。

2 白豆蔻精油的化學(xué)成分

白豆蔻主產(chǎn)泰國(guó)、印尼，在中國(guó)廣東、云南、廣西、海南等地均有引種培植，各產(chǎn)地的白豆蔻揮發(fā)性成分均有差異。成分含量主要為1,8-桉葉素（66.81%），相對(duì)較高的有β-蒎烯（10.93%）、α-蒎烯（3.71%）、丁香烯（3.01%）、龍腦乙酸酯（2.04%）、α-松油醇（2.03%）、芳樟醇（1.39%），此外還含有4-松油烯醇、香橙烯、γ-廣藿香烯、α-欖香烯、γ-蓽澄茄油烯、水化梨松烯、橙花步醇、甜沒(méi)藥烯、樟烯及葛縷酮[13]。對(duì)國(guó)內(nèi)引種栽培的幾個(gè)地方的白豆蔻揮發(fā)性成分[14]進(jìn)行匯總，如表1所示。

表1 不同產(chǎn)地白豆蔻揮發(fā)油及含量

孟微微[15]在超聲微波協(xié)同萃取技術(shù)在植物揮發(fā)性成分中的應(yīng)用研究中以白豆蔻為研究對(duì)象，采用微波輔助萃取、超聲微波協(xié)同萃取、傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾和超聲協(xié)同水蒸氣蒸餾提取白豆蔻中的揮發(fā)油，采用微波輔助萃取提取白豆蔻不同部位的揮發(fā)油，采用GC/MS分析其中的揮發(fā)性成分。采用微波輔助萃取、超聲微波協(xié)同萃取、傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾和超聲協(xié)同水蒸氣蒸餾提取揮發(fā)油的得油率分別為1.28%，1.38%，1.03%和1.19%，揮發(fā)油鑒定出的化合物有57，53，55和45種，其中共有成分40種。白豆蔻完整顆粒、殼和籽的得油率分別為1.24%，1.13%和1.31%。2部分試驗(yàn)的主要成分均為桉油精、α-松油醇、β-蒎烯、芳樟醇、β-順-松油醇、α-蒎烯，表明4種方法提取的揮發(fā)油化學(xué)成分基本相同。

白豆蔻精油主要的化學(xué)成分1,8-桉葉素（C10H18O）[16-18]是一種無(wú)色易流動(dòng)液體，有清涼香氣，有些似樟腦氣息，香氣強(qiáng)烈濃郁，易擴(kuò)散，不夠持久，桉葉素較薄荷腦香氣多青香少?zèng)鰵猓^薄荷酮香氣輕飄。目前主要應(yīng)用于藥皂、噴霧劑、化妝品香精和其他生活日用品，如牙膏、漱口水、咳嗽糖丸、擦膚水等，有殺菌作用，尤其是對(duì)沙門菌抑制效果強(qiáng)烈[19]，工業(yè)制品中可用作氣息的掩蓋劑，也用于食用香精。

3 白豆蔻精油的應(yīng)用

香辛料精油在行業(yè)研究較多，主要集中在增辛香去異味、抗氧化[20-21]、保鮮抑菌[12-23]、微膠囊化應(yīng)用[24-26]、對(duì)機(jī)體生理方面應(yīng)用、藥用[27-29]，主要對(duì)食品工業(yè)的應(yīng)用進(jìn)展情況進(jìn)行闡述。

3.1 增辛香去異味

香辛料在火鍋、鹵水中能夠賦予火鍋辛、香、麻、辣、苦、甜等典型氣味及滋味，但香辛料品質(zhì)不穩(wěn)定，儲(chǔ)存運(yùn)輸易變化，因而大多直接使用精油。白豆蔻屬于芳香型藥食兩用香辛料，其精油氣味辛、溫、濃烈，有油性，辛辣而香氣柔和，多用于燉、煮、鹵、燒、腌制等去除腥膻異味。

3.2 抗氧化性研究

植物精油具有抗氧化性主要得益于植物精油具有抗氧化活性成分，單獨(dú)或者協(xié)同作用。如牛至精油主要的抗氧化活性成分是香芹酚和百里香酚，迷迭香抗氧化關(guān)鍵活性成分是酚類萜烯（迷迭香酸、迷迭香酚），鼠尾草活性成分是1,8-桉葉素、樟腦、β-蒎烯，而白豆蔻精油抗氧化活性成分主要是1,8-桉葉素、α-蒎烯、β-蒎烯、α-松油醇、β-松油烯（1.20%），通過(guò)抑制或阻斷自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，通過(guò)防止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的啟動(dòng)和阻斷鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的傳播2種方式實(shí)現(xiàn)，還有一些非活性成分不直接參與抗氧化過(guò)程，但可以通過(guò)保護(hù)氧化機(jī)制或提高機(jī)體的抗氧化防御能力發(fā)揮抗氧化作用[30]。李偉等[31]在白豆蔻精油的化學(xué)組成及清除亞硝酸鈉能力中采用水蒸氣蒸餾法提取白豆蔻精油，用GC-MS分析檢測(cè)其主要揮發(fā)性成分，并對(duì)亞硝酸鈉的清除作用進(jìn)行研究。研究結(jié)果顯示，白豆蔻精油在低劑量使用時(shí)效果與VC和BHT相當(dāng)，加大用量時(shí)，清除效果優(yōu)于二者。

3.3 保鮮抑菌

植物精油具有保鮮抑菌的活性，其主要機(jī)理：破壞致腐菌的蛋白質(zhì)、DNA等大分子物質(zhì)，從而抑制其生長(zhǎng)繁殖；破壞致腐菌的細(xì)胞膜、細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，使致腐菌失活；破壞病原菌的線粒體結(jié)構(gòu)，抑制其呼吸作用。張一等[32]在香辛料精油抑菌及在豬肉糜脯中的應(yīng)用中提取孜然、豆蔻、花椒、茴香4種精油，研究孜然、豆蔻、花椒、茴香4種香辛料精油分別對(duì)枯草桿菌、大腸桿菌、啤酒酵母、青霉菌單一精油和復(fù)配精油的抑菌試驗(yàn)。結(jié)果表明，孜然精油對(duì)細(xì)菌的抑制作用較強(qiáng)，而豆蔻精油抑制真菌的效果較好。孜然精油和豆蔻精油按1∶1復(fù)配，得出復(fù)配精油抑菌較為穩(wěn)定，對(duì)大腸桿菌、青霉菌的抑菌效果較佳，體現(xiàn)復(fù)配精油抑菌的協(xié)同作用。而對(duì)啤酒酵母、枯草桿菌的抑菌效果一般，說(shuō)明復(fù)配精油的協(xié)同抑菌具有選擇性。將復(fù)配精油添加在豬肉糜脯中，與未添加精油的豬肉糜脯進(jìn)行貯藏對(duì)比試驗(yàn)，添加精油的豬肉糜脯菌落數(shù)明顯降低，可見(jiàn)精油保鮮抑菌效果較好。

3.4 微膠囊化應(yīng)用

微膠囊化技術(shù)可有效改善生物活性物質(zhì)的應(yīng)用效果，減少與外界環(huán)境因素（光、熱、水等）的反應(yīng)；減少芯材向環(huán)境的擴(kuò)散和蒸發(fā)；控制芯材的釋放；掩蔽芯材的異味；改變芯材的物理性質(zhì)（包括顏色、形狀、密度、分散性能）等一系列優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于植物精油[33-35]。白豆蔻精油化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，容易揮發(fā)，在強(qiáng)光照下容易發(fā)生氧化，因此需要對(duì)其進(jìn)行微膠囊化。丁德龍等[36]在白豆蔻精油微膠囊保鮮劑對(duì)雞肉香腸貯期品質(zhì)的影響中通過(guò)響應(yīng)面分析法確定白豆蔻精油微膠囊保鮮劑制備工藝條件：溫度49 ℃，攪拌速度232 r/min，壁芯質(zhì)量比2∶1，蔗糖酯添加量2.3%。研究表明，3%白豆蔻精油微膠囊保鮮劑有利于提升雞肉香腸保鮮效果。王倩[37]在響應(yīng)面優(yōu)化殼聚糖包裹白豆蔻精油微膠囊的制備中對(duì)殼聚糖包裹白豆蔻精油微膠囊的制備工藝進(jìn)行研究。以乳化液穩(wěn)定性為指標(biāo)，用Tween-80和Span-80比例2∶1復(fù)配添加，通過(guò)響應(yīng)面分析法確定殼聚糖包埋白豆蔻精油微膠囊制備的最佳工藝條件：乳化劑添加量1.4%，壁芯質(zhì)量比3.5∶1，乳化轉(zhuǎn)速4200 r/min，復(fù)凝pH6.6，此時(shí)白豆蔻精油微膠囊的包埋率達(dá)到89.8%。

3.5 對(duì)機(jī)體生理方面應(yīng)用

針對(duì)精油對(duì)機(jī)體的生理作用開(kāi)展研究較早，也一直在摸索，精油由多種化學(xué)成分組成，其對(duì)機(jī)體的功效甚多。如精油能促進(jìn)血液循環(huán)、精油對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神奇功效、促進(jìn)淋巴循環(huán)達(dá)到清除毒素的功效、調(diào)節(jié)內(nèi)外分泌腺、提高血管壁的彈性度、促進(jìn)組織細(xì)胞再生等。研究者使用諸如迷迭香精油、薄荷精油、薰衣草精油、絲柏精油等給人推拿穴位，可安撫和鎮(zhèn)靜中樞神經(jīng)系統(tǒng)，具有緩解壓力，松弛肌肉的緊張，消除微血管痙攣，加速皮膚吸收營(yíng)養(yǎng)獲得自然活力與生機(jī)的作用。而白豆蔻精油較其他精油應(yīng)用較少，如白豆蔻精油對(duì)腎臟有保護(hù)作用[38]，抗失眠[39]，解酒[40]，藏醫(yī)治療消化不良的核心藥物[41]，驅(qū)蚊活性[42]，可抑制胃癌原位移植瘤的生長(zhǎng)[43]，透皮促進(jìn)劑[44-45]等。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

白豆蔻精油的提取方法相對(duì)其他精油較少，并且提取得率較低，導(dǎo)致白豆蔻精油價(jià)格昂貴，在食品調(diào)味品領(lǐng)域使用較少。需更多地集中在工藝改進(jìn)或者采用夾帶劑[46-48]增加其得率，如可以采用白豆蔻高溫過(guò)油，萃取過(guò)油的白豆蔻，將萃取的白豆蔻與原油組合使用，不僅具有白豆蔻的風(fēng)味，還有調(diào)味品中的熟香風(fēng)味，而且還能對(duì)原料達(dá)到充分的利用。也可采用乙醇作為夾帶劑進(jìn)行超臨界萃取，改變體系溶解度，增加其得率，并且能萃取更多有用的活性成分。再或者采用白豆蔻與其精油復(fù)配使用，精油呈香、呈味快速，但后勁不足，復(fù)配不僅能降低成本，還可以使全過(guò)程呈味均勻、協(xié)調(diào)。

對(duì)白豆蔻精油的化學(xué)成分開(kāi)展一定研究，在食品、醫(yī)藥有相關(guān)應(yīng)用，但其成分性質(zhì)活潑，容易被氧化和光促分解，在食品和中藥制劑的生產(chǎn)和貯藏過(guò)程中容易發(fā)生揮發(fā)或氧化等副反應(yīng)而影響使用效果，更多研究需要集中在提高豆蔻精油的穩(wěn)定性，如采用包埋技術(shù)[49-51]對(duì)其進(jìn)行處理。

未來(lái)需要重點(diǎn)研究白豆蔻精油的提取及得率、穩(wěn)定性，才能保證在食品、醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域中得到更普遍的應(yīng)用。