鄧永飛，何惠歡，馬瑞佳，劉濤，蔡晨晨，陸登俊*

(1.廣西大學(xué) 輕工與食品工程學(xué)院，南寧 530004；2.廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南寧 530001)

植物精油是將植物各組織中具有芬芳?xì)馕兜姆肿虞腿『笏玫降囊活?lèi)易揮發(fā)的次級(jí)代謝產(chǎn)物。植物精油種類(lèi)多樣，據(jù)相關(guān)研究，我國(guó)目前可利用的植物資源已達(dá)到60多科，唇形科、蕓香科等植物中含有豐富的植物精油。植物精油的成分復(fù)雜，由萜烯類(lèi)化合物以及醇類(lèi)、酮類(lèi)等成分組成；盡管精油的種類(lèi)呈現(xiàn)多樣化，每種精油中都含有2～3種主要成分，約占植物精油總成分的70%，不同植物精油的性質(zhì)取決于其主要成分[1]。植物精油的芳香物質(zhì)賦予其良好的抗氧化、抑菌等特性，因此精油能夠用作抗氧化劑和抑菌劑[2]。

近年來(lái)，隨著對(duì)食品的品質(zhì)和安全的重視度增加，消費(fèi)者將目光逐漸轉(zhuǎn)向高營(yíng)養(yǎng)水平以及高安全性的食品，食品行業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn)。因此，為了滿足消費(fèi)者的需求，食品行業(yè)不斷改進(jìn)食品的加工和保藏技術(shù)，力求在提高食品安全性的同時(shí)，減少其營(yíng)養(yǎng)損失。植物精油是天然無(wú)毒無(wú)害的芳香類(lèi)化合物，因其生物活性多樣化，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)。植物精油在食品行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用潛力，其抗氧化性以及抑菌活性常被用于延長(zhǎng)食品的貨架期；也有學(xué)者利用植物精油對(duì)食品的口感、風(fēng)味進(jìn)行改良[3]。

本文從植物精油的性質(zhì)、提取方法及其在食品行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，旨在為植物精油在食品行業(yè)中的綜合利用提供參考。

1 植物精油的性質(zhì)

1.1 抑菌活性

目前，國(guó)內(nèi)外常采用體外實(shí)驗(yàn)法對(duì)植物精油的抑菌性進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)測(cè)定植物精油的最低抑菌濃度(MIC)、最低殺菌濃度(MBC)以及抑菌圈直徑大小，驗(yàn)證其抑菌效果。植物精油中易揮發(fā)物質(zhì)較多，性質(zhì)不穩(wěn)定，研究植物精油抑菌性時(shí)需在不同條件下對(duì)植物精油進(jìn)行綜合檢測(cè)，從而評(píng)定其抑菌效果[4]。

1.1.1 對(duì)細(xì)菌的抑制活性

在對(duì)百里香精油抑菌效果進(jìn)行研究時(shí)，Walentowska J等[5]分別以G+金黃色葡萄球菌和G-大腸桿菌為供試菌進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)得精油對(duì)供試菌的抑菌圈直徑均大于5 mm，表明其對(duì)G+和G-均保持良好的抑制效果。Jamali C A等[6]研究得出相同結(jié)論，并且測(cè)得精油對(duì)金黃色葡萄球菌、藤黃微球菌兩種G+抑菌圈大小均大于20 mm，且MIC值均為0.13 mg/mL；對(duì)G-中的大腸桿菌抑菌圈大小為(15.3±1.5) mm，MIC值為0.53 mg/mL。

柴向華等[7]通過(guò)氣相熏蒸和體外實(shí)驗(yàn)法檢驗(yàn)了13種植物精油的抑菌活性，發(fā)現(xiàn)百里香精油對(duì)G+金黃色葡萄球菌的抑菌性最強(qiáng)，MIC值和MBC值均為275 μg/mL；對(duì)G-大腸桿菌的抑菌圈直徑最大，為(38.70±1.24) mm，MIC值和MBC值均為917 μg/mL。Das S等[8]利用β-環(huán)糊精對(duì)多種精油進(jìn)行加工修飾，制成微膠囊。經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出百里香精油微膠囊的抑菌效果最優(yōu)，對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑為(71.85±0.63) mm，MIC值為0.156～0.312 mg/mL；對(duì)大腸桿菌的抑菌圈直徑為(22.57±2.63) mm，MIC值為0.5～1 mg/mL。

1.1.2 對(duì)真菌的抑制活性

Akarchariya N等[9]利用瓊脂擴(kuò)散法研究姜黃精油對(duì)酵母的抑制效果，發(fā)現(xiàn)其對(duì)假絲酵母抑菌圈大小為(11.60±0.36) mm，最小抑菌濃度為250 μg/mL。柴向華等利用濾紙片法研究了百里香精油對(duì)酵母的抑制作用，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其對(duì)酵母的抑菌圈直徑超過(guò)25 mm，且MIC值與MBC值分別為45.8 μg/mL和22.9 μg/mL。Jamali C A等選取了4種酵母菌為供試菌，進(jìn)一步驗(yàn)證了百里香精油對(duì)酵母的抑制效果。

Sapper M等[10]以富克葡萄孢盤(pán)菌和互隔交鏈孢菌為供試菌，通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)測(cè)得精油對(duì)其抑菌圈大小為67.5～89.6 mm，且隨著濃度增加，精油的抑制作用越強(qiáng)。盧錕等[11]以青霉和黑曲霉為供試菌，發(fā)現(xiàn)復(fù)配精油對(duì)這兩種真菌的抑菌圈直徑大小分別為(102.6±1.7) mm、(108.3±2.1) mm，MIC值為100～150 μg/mL。

1.2 抗氧化活性

不同精油的抗氧化活性與植物種類(lèi)、成分、各組分含量的差異有關(guān)。通常情況下，植物精油性質(zhì)由其主要成分決定。Tohidi B等[12]對(duì)來(lái)自百里香屬中的兩種精油的成分和性質(zhì)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在同樣的條件下提取時(shí)，兩種精油均有抗氧化活性，但抗氧化程度呈現(xiàn)差異。

植物精油種類(lèi)多樣，目前研究較多的是一些樟科植物、唇形科植物、蕓香科植物等，其中唇形科中的百里香精油、羅勒精油以及蕓香科中的檸檬葉精油的抗氧化活性已經(jīng)被廣泛研究。王娣等[13]考察了百里香精油的抗氧化性，通過(guò)測(cè)定精油對(duì)DPPH自由基、OH自由基的清除效果，發(fā)現(xiàn)隨著精油濃度的增加，DPPH自由基以及OH自由基的清除率越高，精油的抗氧化活性與濃度密切相關(guān)。陳林林等[14]選取檸檬葉精油為材料，通過(guò)研究其對(duì)超氧陰離子、NO2-的清除效果，發(fā)現(xiàn)檸檬葉精油清除該自由基能力顯著(P<0.05)；并且隨著濃度的增加，精油的總還原力也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，進(jìn)一步驗(yàn)證了檸檬葉精油的抗氧化活性。

Lee S等[15]借助GC和GC-MS對(duì)羅勒精油和百里香精油的成分進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)百里香精油的主要成分為百里香酚(占72%)和香芹酚(占5.7%)，羅勒精油的主要成分為芳樟醇(39.8%)。Lee S等還借助抗氧化劑維生素E和BHT進(jìn)一步研究了精油的抗氧化活性，最終得出百里香酚、香芹酚以及丁香酚的抗氧化活性高于BHT和維生素E。

2 植物精油的提取方法

植物精油的成分取決于多種因素，植物的種類(lèi)、所處氣候、海拔、土壤不同，精油成分都會(huì)發(fā)生變化。因此，為了獲得成分穩(wěn)定的植物精油，需選取適宜的方法對(duì)精油進(jìn)行提取。植物精油的提取方法有水蒸氣蒸餾法、有機(jī)溶劑萃取法、超臨界CO2萃取法以及微波輔助萃取法等。

2.1 水蒸氣蒸餾法

早在13世紀(jì)初期，水蒸氣蒸餾法便應(yīng)用于精油的提取，因提取材料與水的接觸情況不同，可將水蒸氣蒸餾法分為兩種：水上蒸餾法和水中蒸餾法。杜麗君等[16]利用水中蒸餾法提取胡椒木精油，發(fā)現(xiàn)在料液比為1∶6的條件下提取4 h，得到精油產(chǎn)率為0.56%。李偉等[17]利用水蒸氣蒸餾法對(duì)白豆蔻精油進(jìn)行提取，實(shí)驗(yàn)經(jīng)優(yōu)化后得到白豆蔻精油產(chǎn)率可達(dá)到5.19%。

水蒸氣蒸餾法具有簡(jiǎn)便易行、成本低的特點(diǎn)，但提取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，且植物精油自身含有揮發(fā)性，易導(dǎo)致提取成分存在差異。因此，水蒸氣提取法具有一定的局限性。

2.2 有機(jī)溶劑萃取法

有機(jī)溶劑萃取法是從植物中提取精油的常用方法，王琦等[18]利用植物精油富含芳香分子的特性，將其溶解在正己烷中進(jìn)行萃取，并且采用響應(yīng)面設(shè)計(jì)優(yōu)化火龍果花精油的提取工藝，最終驗(yàn)證于溫度65 ℃下提取3 h，得到火龍果花精油的品質(zhì)高，萃取率可達(dá)到5.242%。

有機(jī)溶劑萃取法具有操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)率較高的特點(diǎn)。但是由于需要大量的有機(jī)溶劑，易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，并且需對(duì)雜質(zhì)進(jìn)一步提純，因此本法不適于提取高純度植物精油。

2.3 超臨界CO2流體萃取法

超臨界CO2流體萃取法是一種高新的分離技術(shù)，Conde-Hernández L A等[19]通過(guò)調(diào)節(jié)溫度和壓力使CO2達(dá)到超臨界的狀態(tài)，對(duì)迷迭香精油進(jìn)行萃取，待CO2恢復(fù)至常態(tài)時(shí)，將CO2流體與精油分離后完成提取，實(shí)驗(yàn)得到迷迭香精油的最終提取率為2.35%。

超臨界CO2流體萃取法具有提取速度快、成本低、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不需借助其他試劑，減少了雜質(zhì)的殘留。

2.4 微波輔助提取法

微波法常用作輔助手段，與水蒸氣蒸餾法、有機(jī)溶劑萃取法等相結(jié)合提取植物精油。Sahraoui N等[20]利用微波輔助對(duì)傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法改進(jìn)后提取植物精油，將提取時(shí)間由原來(lái)的30 min縮短到6 min，得到最大提取濃度2.7%±0.1%，提取每克精油耗能由0.30 kW·h降低至0.05 kW·h。Megawati等[21]利用微波技術(shù)對(duì)水蒸氣蒸餾法進(jìn)行改進(jìn)，將肉豆蔻精油的產(chǎn)率由7.03%提升至8.63%，并且耗能由1095 kJ降低至756 kJ。

微波輔助的提取方法具有易操作、節(jié)能等特點(diǎn)，并且能夠改進(jìn)水蒸氣蒸餾、有機(jī)溶劑萃取等方法的不足，進(jìn)一步提升植物精油的品質(zhì)和提取率。

3 植物精油在食品行業(yè)中的應(yīng)用

3.1 植物精油在果蔬保鮮中的應(yīng)用

新鮮果蔬極易受到微生物的污染。針對(duì)果蔬的保藏，要采用適當(dāng)?shù)囊志胧Ｄ壳笆袌?chǎng)上殺菌劑以化學(xué)合成為主，雖然化學(xué)合成的殺菌劑成本較低且殺菌性強(qiáng)，但長(zhǎng)期使用對(duì)人體有害。植物精油作為天然抗菌劑，能夠有效屏蔽食品的外源性污染，使食品處于良好的保藏狀態(tài)，在保證其品質(zhì)的同時(shí)延長(zhǎng)貨架期。

馮武[22]將櫻桃番茄經(jīng)百里香精油熏蒸處理后，發(fā)現(xiàn)其表面病原菌鏈格孢的生長(zhǎng)受到抑制，精油濃度為500 μL/L時(shí)，病原菌抑制率高達(dá)62.0%，并且在12 d的保藏期內(nèi)，果實(shí)無(wú)損傷、無(wú)異味，表明精油延緩了櫻桃番茄品質(zhì)的降低。杜小琴[23]通過(guò)在甜櫻桃果實(shí)的包裝箱內(nèi)添加百里香精油，控制精油的濃度分別為250，500，750 μL/L，控制氣調(diào)條件為5% O2+8% CO2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)百里香精油與氣調(diào)相結(jié)合后，果實(shí)的代謝程度降低，其可溶性固形物、維生素含量與對(duì)照組差異顯著(P<0.05)，且果實(shí)在(0±1) ℃條件下的保鮮期長(zhǎng)達(dá)50 d。

李彥虎等[24]利用花椒精油和芥末精油對(duì)雙孢蘑菇進(jìn)行熏蒸，并設(shè)定蒸餾水熏蒸作為對(duì)照，將樣品于25 ℃進(jìn)行保藏。結(jié)合感官分析，發(fā)現(xiàn)樣品經(jīng)0.1 mL/kg花椒精油和1.5 mL/kg芥末精油熏蒸后，雙孢蘑菇的品質(zhì)良好，其失重率降低，褐變減少，貨架期由8 d延長(zhǎng)至10 d。植物精油也可通過(guò)抗菌膜等形式應(yīng)用在蔬菜保鮮中，在減少揮發(fā)的同時(shí)，發(fā)揮其保鮮效果。鄧雯瑾等[25]將百里香精油制成抗菌膜，將鮮生菜的貨架期延長(zhǎng)至5 d。

3.2 植物精油在肉制品保鮮中的應(yīng)用

在對(duì)牛肉制品的保鮮研究中，李磊等[26]以丁香精油、迷迭香精油和肉桂精油為保鮮劑，并以等量防腐劑進(jìn)行對(duì)比，對(duì)新鮮牛排進(jìn)行涂膜處理。通過(guò)測(cè)定牛排的過(guò)氧化值，發(fā)現(xiàn)在迷迭香精油作用下，牛排的蛋白質(zhì)氧化程度最低，表明迷迭香精油的保鮮效果強(qiáng)于等量的防腐劑。為了進(jìn)一步提高植物精油的穩(wěn)定性，王旭歌[27]選取肉桂精油、百里香精油和生姜精油進(jìn)行復(fù)配制成精油納米微膠囊，對(duì)牛肉進(jìn)行處理。結(jié)合感官評(píng)定，得出對(duì)照樣品貨架期為9 d，而實(shí)驗(yàn)組樣品保藏12 d時(shí)，品質(zhì)仍可被接受。

Syed I等[28]研究了百里香精油微乳液對(duì)羊肉的保鮮效果，通過(guò)將樣品和對(duì)照品表面菌落總數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在保藏期內(nèi)，對(duì)照組的菌落總數(shù)為8.97個(gè)對(duì)數(shù)值，而樣品的菌落總數(shù)僅為3.37個(gè)對(duì)數(shù)值，說(shuō)明精油微乳液的保鮮效果良好。

郗澤文等[29]研究了檸檬精油納米乳液對(duì)鹵鴨脖的保鮮效果，發(fā)現(xiàn)樣品經(jīng)檸檬精油納米乳液處理后，其pH增幅低于對(duì)照組，菌落總數(shù)為4.85個(gè)對(duì)數(shù)值，符合食用標(biāo)準(zhǔn)，并且樣品的貨架期由8 d延長(zhǎng)至12 d。

3.3 植物精油在水產(chǎn)品保鮮中的應(yīng)用

目前，常通過(guò)測(cè)定水產(chǎn)品的微生物菌落總數(shù)及過(guò)氧化值等指標(biāo)，研究精油對(duì)水產(chǎn)品的保鮮效果。

Yildiz P O[30]研究了百里香精油對(duì)虹鱒魚(yú)的保藏效果，將1%百里香精油均勻涂抹在虹鱒魚(yú)片上，干燥后于真空條件下進(jìn)行包裝，并于4 ℃下進(jìn)行保藏。研究發(fā)現(xiàn)，在90 d的保藏期內(nèi)，樣品中嗜冷菌的菌落總數(shù)為4.90個(gè)對(duì)數(shù)值，遠(yuǎn)低于對(duì)照組的10.36個(gè)對(duì)數(shù)值。通過(guò)測(cè)定樣品菌落總數(shù)，表明精油能夠有效抑制腐敗菌的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)了樣品的保藏期。

Erkan N等[31]選取百里香精油與月桂精油為保鮮劑，共同作用于藍(lán)鰭金槍魚(yú)，通過(guò)測(cè)定樣品的過(guò)氧化值來(lái)考察精油的保鮮效果。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)1%百里香精油和1%月桂精油處理后，樣品的過(guò)氧化值低于對(duì)照組近20 meq/kg，表明樣品被氧化的程度低于對(duì)照組；結(jié)合感官評(píng)定，得出樣品的貨架期由9 d延長(zhǎng)至12～13 d。

3.4 植物精油在其他食品保鮮中的應(yīng)用

在奶制品的保藏中，Diniz S等[32]利用牛至精油和迷迭香精油作為冷藏奶酪的保鮮劑，通過(guò)測(cè)定樣品中乳酸菌以及O157:H7大腸桿菌的菌落總數(shù)評(píng)定精油的抑菌效果。研究發(fā)現(xiàn)，樣品在0.03 μL/g牛至精油和1.32 μL/g迷迭香精油的作用下，乳酸菌數(shù)量基本不變，而大腸桿菌在最初的12 d內(nèi)，菌落總數(shù)下降了3.0個(gè)對(duì)數(shù)值，說(shuō)明植物精油可以在不影響奶酪發(fā)酵的同時(shí)，抑制大腸桿菌的生長(zhǎng)。在烘焙食品的保藏中，Gon?alves N D等[33]研究了百里香精油對(duì)手工蛋糕的保鮮效果，發(fā)現(xiàn)經(jīng)植物精油作用后，蛋糕在25 ℃下保存30 d時(shí)，其霉菌菌落總數(shù)不超過(guò)1.0個(gè)對(duì)數(shù)值，遠(yuǎn)低于未添加植物精油時(shí)樣品的菌落總數(shù)(5.21個(gè)對(duì)數(shù)值)，表明植物精油可以充當(dāng)防腐劑應(yīng)用在烘焙食品中。精油也可應(yīng)用于大米的防腐，盧錕等將肉桂精油和山蒼子精油復(fù)配后作用于大米青霉以及黑曲霉，發(fā)現(xiàn)精油對(duì)兩種霉菌均呈現(xiàn)良好抑制性，且最小抑菌濃度均為0.1 μL/mL。

3.5 植物精油作為風(fēng)味助劑

近年來(lái)，有學(xué)者將植物精油作為風(fēng)味助劑對(duì)飲品風(fēng)味進(jìn)行調(diào)節(jié)，如用柚子精油調(diào)配果酒，使果酒味道更加濃郁。詹永等[34]利用風(fēng)味茶精油進(jìn)行調(diào)配，研制出風(fēng)味涼茶。結(jié)合感官評(píng)定，發(fā)現(xiàn)當(dāng)風(fēng)味茶精油濃度為5 g/L時(shí)，涼茶顏色為淺褐色，茶體均勻，無(wú)沉淀，口感宜人。植物精油也可用作油類(lèi)的風(fēng)味助劑，Wang D等將石榴精油作用于葵花油，結(jié)合感官評(píng)定，發(fā)現(xiàn)樣品的風(fēng)味和口感良好，且樣品的總體可接受性強(qiáng)(P<0.01)。

為了進(jìn)一步發(fā)揮植物精油風(fēng)味助劑的特性，Hoda H M等[35]將肉桂精油進(jìn)行加工修飾，制成微膠囊作用于餅干，同時(shí)利用頂空固相微萃取以及GC-MS對(duì)餅干的成分進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)，精油微膠囊將餅干焙烤過(guò)程中產(chǎn)生的易揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行保留，并減緩了脂質(zhì)的降解，在90 d的儲(chǔ)藏期內(nèi)，餅干品質(zhì)穩(wěn)定、感官評(píng)分較高，因此肉桂精油微膠囊可以作為餅干的風(fēng)味助劑。

4 展望

植物精油的種類(lèi)多種多樣，來(lái)源廣泛，已被廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)。為了進(jìn)一步拓寬植物精油在食品行業(yè)的應(yīng)用，需要從多個(gè)方面深入研究植物精油。首先，植物精油成分復(fù)雜，其抗氧化機(jī)理仍處于探索階段，因此對(duì)植物精油作用機(jī)理的研究有利于其在食品加工中的應(yīng)用。其次，植物精油的增效復(fù)配可以進(jìn)一步提升精油的抗氧化活性和抑菌活性，為精油作為食品添加劑的應(yīng)用研究提供動(dòng)力。植物精油含有特殊氣味，對(duì)光和熱敏感，因此借助載體對(duì)精油進(jìn)行加工可以將不悅氣味進(jìn)行遮蔽，并且提升植物精油的穩(wěn)定性。相信不斷地發(fā)展，植物精油微膠囊以及精油納米材料的研究會(huì)成為主流趨勢(shì)，植物精油將會(huì)擁有更加廣闊的應(yīng)用前景。