王秋亞，王勇森

(渭南師范學(xué)院 化學(xué)與材料學(xué)院，陜西 渭南 714099)

香茅草，又被稱為檸檬草，是禾本科香茅屬芳香性植物。香茅草在東半球熱帶及亞熱帶地區(qū)被廣泛種植，在我國主要分布在貴州、福建、廣東、廣西、海南等省份。因其具有獨特的芳香風(fēng)味，還有疏風(fēng)通絡(luò)、和胃通氣、安神醒腦等藥理功效，廣泛應(yīng)用于食品調(diào)料中[1]。如在東南亞地區(qū)，烤雞、烤魚、烤肉等肉類食物多用香茅草進行調(diào)味， 味道鮮嫩奇香。香茅作為一種常見的香辛調(diào)味料，不僅可以增香賦味，還具有很強的食療保健和抗菌、防腐作用[2]。香茅精油是從曬干的香茅草中提取的，呈淡黃色且?guī)в袡幟氏阄?，其原產(chǎn)于斯里蘭卡和爪哇，主產(chǎn)于馬達加斯加、南非、斯里蘭卡、爪哇等地，其中以爪哇的質(zhì)量較好。香茅精油具有強烈的呈味和呈香作用，?？勺鳛槿粘恕⒃烀?、甜品面包、蛋糕等各類食品調(diào)味增香的一種綠色食品添加劑[3]。此外，香茅精油因具有良好的抑菌活性，在食品防腐保鮮等領(lǐng)域具有廣闊的開發(fā)利用前景。本文首先介紹了香茅精油的主要化學(xué)成分，然后對香茅精油的提取方法、抑菌活性及在食品保鮮中的應(yīng)用進行了較為詳盡的綜述，從而為香茅精油進一步的開發(fā)與應(yīng)用提供了參考。

1 香茅精油的主要化學(xué)成分

香茅草精油含有多種活性組分，主要包括醛類、醇類、酯類和烯萜類等活性成分。通常香茅草種植的地理位置及精油的提取部位不同，其化學(xué)成分及含量也各不相同。在其揮發(fā)性組分中，檸檬醛的異構(gòu)體香葉醛與橙花醛含量最多。陳集雙等[4]對來自西非喀麥隆、杭州種植的香茅草精油的主要揮發(fā)性成分進行了鑒定，共得到了33種成分，其中香葉醛、橙花醛含量最多，分別為35.75% 和28.7%；此外還有少量的香葉醇、芳樟醇、香葉酸等，占比分別為7.86%、1%、1.4%。黎華壽等[5]研究了香茅草不同部位所提取的精油，通過對莖部和根部所得到的精油進行分析，結(jié)果莖葉得到12種化學(xué)成分，其中含量最多的是檸檬醛(包括香葉醛和橙花醛)，除此之外還有9個含量較少的半萜類化合物；根部檢測得到長葉松烯、芹子烯內(nèi)酯、依蘭烯、欖香烯等化學(xué)組分都是橙花醛、β-月桂烯、香葉醛，根部檢測得到長葉松烯、芹子烯內(nèi)酯、依蘭烯、欖香烯等10種萜烯化合物。李桂珍等[6]采用GC-MS技術(shù)分析得出泰國及廣西防城本地香茅油為檸檬型，主要化學(xué)組分都是橙花醛、β-月桂烯、香葉醛，它們在廣西和泰國香茅油中的相對含量分別為8.91%、15.13%、32.15%和29.25%、41.43%、40.72%。邱珊蓮等[7]研究了提取時間、干燥方式、生長時間及提取部位對福建產(chǎn)香茅精油提取率的影響，結(jié)果表明：與陰干、烘干相比，曬干更有利于保留葉中的精油；生長至次年7月份時精油含量最高，為1.12%；葉片的精油含量是葉梢的3倍多，是精油集中的部位；生長期為7個月的香茅精油含有27種化學(xué)成分，其中檸檬醛是主要成分，相對含量為72.196%，其次為β-蒎烯，相對含量為7.933%。以上研究結(jié)果對香茅精油在食品及調(diào)味品行業(yè)中的合理利用提供了參考依據(jù)。

2 香茅精油的提取方法

目前,香茅精油的提取方法主要有索氏提取法、水蒸氣蒸餾法、超聲波輔助-水蒸氣蒸餾法、微波輔助提取法、超臨界CO2萃取法等，提取方法及原料的不同導(dǎo)致精油的提取率與品質(zhì)不同。

2.1 索氏提取法

索氏提取法是利用溶劑的回流和虹吸，使固體物質(zhì)連續(xù)不斷地被純?nèi)軇┧腿〉囊环N方法。刁水華[8]采用索氏提取法，利用不同溶劑來提取香茅草精油，溶劑為丙酮時提取率最大，為8.51%，溶劑為乙醇時提取率為7.73%，而溶劑為乙醚時提取效果最差，提取率為5.28%，由于丙酮易引發(fā)急性中毒，操作過程中存在一定的安全隱患，故最終選用乙醇作為最佳提取溶劑。索氏提取法具有低能耗、設(shè)備簡單和操作簡便等優(yōu)點，但不可避免地也有一些不足，如只能用于實驗室研究，截至目前還沒有工業(yè)化生產(chǎn)的相關(guān)設(shè)備，且工業(yè)化時需要較高的能量損耗，對設(shè)備要求高。

2.2 水蒸氣蒸餾法

水蒸氣蒸餾法是指將水和藥材放在一起蒸餾，其中藥材具有揮發(fā)性，在隨水蒸氣蒸餾時，揮發(fā)性成分一起餾出的方法。賈媛等[9]利用水蒸氣蒸餾法對檸檬香茅精油進行提取，通過單因素試驗和正交試驗確定了水蒸氣提取香茅精油的最佳條件為：選用新鮮香茅葉片，在料液比1∶45、NaCl用量9%的條件下提取180 min，香茅精油得率為(2.53±0.08)%。水蒸氣蒸餾法操作簡單、成本低、不污染環(huán)境，但也存在一定的弊端，如容易使原料糊化從而產(chǎn)生成分發(fā)生改變的問題以及提取效率較低。

2.3 超聲波輔助-水蒸氣蒸餾法

超聲波輔助法是利用超聲波的空化作用，破壞植物組織的細胞，從而加速植物有效成分溶出的一種方法。丁華等[10]結(jié)合超聲輔助技術(shù)，通過水蒸氣蒸餾法對香茅精油進行提取，在確定超聲功率為420 W、超聲時間為30 min的前提條件下，在單因素試驗的和基礎(chǔ)上，通過正交試驗確定了香茅精油的最佳提取工藝條件：料液比為1∶20，NaCl用量為10%，提取時間為180 min，在該實驗條件下，香茅精油的提取率為2.8%。超聲波輔助-水蒸氣蒸餾提取法與單純的水蒸氣蒸餾法相比，提取速率快且提取效率更高。

2.4 微波輔助提取法

微波輔助提取法是指使用恰當(dāng)?shù)娜軇┰谖⒉ǚ磻?yīng)器中從植被、礦體、動物組織等內(nèi)提取各種化學(xué)組分的方法，因內(nèi)部與外部同時加熱，受熱均衡，熱效率普遍高。孫毅等[11]采用響應(yīng)面法優(yōu)化微波輔助提取香茅精油的工藝，最終確定了微波輔助提取檸檬油的最優(yōu)工藝條件為提取時間2 h，微波功率0.472 kW，固液比1∶12.5，在此條件下驗證所得到的檸檬精油得率為1.40%，為預(yù)測值的99.57%。該方法具有受熱均勻、萃取速度快、高效節(jié)能、易于控制和無污染等優(yōu)點。

2.5 超臨界CO2萃取法

超臨界CO2萃取法是利用超臨界二氧化碳對某些特殊天然產(chǎn)物具有特殊溶解作用，利用超臨界二氧化碳的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對超臨界二氧化碳溶解能力的影響而進行的。趙建芬等[12]采用超臨界CO2萃取法提取檸檬草中的精油，根據(jù)簡單比較法優(yōu)化萃取條件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)超臨界CO2萃取檸檬精油得率最高的條件為：在萃取強度15 MPa、萃取溫度318 K、萃取時間1.5 h時得率可達2.13%。該方法提取效率高、污染低、萃取溫度低，不僅能夠提取易揮發(fā)組分，而且能夠提取不穩(wěn)定易氧化的成分。

此外，還有部分學(xué)者對香茅精油的不同提取方法進行了比較。Sargenti等[13]采用索氏提取法、水蒸氣蒸溜法和超臨界CO2萃取法提取香茅精油，通過比較實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用丙酮做溶劑，索氏抽取4 h，提取率高于其他兩種方法。雖然索氏提取法產(chǎn)率較高，但后續(xù)處理較為復(fù)雜，而采用該法制得的精油可以直接進行下一步成分分析。王昊等[14]采用不同方法提取香茅草精油，通過實驗比較得到水蒸氣蒸餾法提取耗時最長，3 h后精油的提取率不再增加，其次為超臨界CO2法，最迅速的是微波法；而在精油得率方面，提取率最高的為超臨界CO2法，最低的為水蒸氣蒸餾法。

3 香茅精油的抑菌活性及在食品保鮮中的應(yīng)用

3.1 香茅精油的抑菌活性

植物精油對多種類、較廣范圍的菌屬具有一定抑制作用，與化學(xué)抑制劑相比較，有著較小副作用和較低殘留毒性的專屬特性。研究表明香茅精油對多數(shù)植物病原真菌具有較強的抑制作用。吳慧清等[15]對包括香茅精油在內(nèi)的42種植物精油的抑菌效果進行了評估，研究發(fā)現(xiàn)上述精油對黑色變種枯草桿菌、大腸桿菌、黑曲霉、金黃色葡萄球菌等多種菌類具有不同程度的抑制效果，且香茅精油的抑菌效果僅次于百里香精油和肉桂精油。紀淑娟等[16]通過帶藥介質(zhì)法對香茅精油的抑菌性進行了研究，發(fā)現(xiàn)果蔬采摘后主要致病菌，如灰霉菌、蒂腐菌、鏈格孢菌、炭疽菌和串珠鐮刀菌受到香茅精油不同程度的抑制作用，且當(dāng)揮發(fā)油濃度為300 μL/L時，可幾乎抑制灰霉病菌菌絲的生長，對另外幾種致病菌抑制效果較弱。劉耀華等[17]在香茅精油對番茄早疫細菌的抑菌功效及抑菌機理中發(fā)現(xiàn)，香茅精油可以減輕細菌對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，使培養(yǎng)液中具有能溶特性的蛋白含量增加。運用香茅精油處理后，番茄早疫病菌體內(nèi)MDA(菌絲體丙二醛)含量增加，SOD(超氧化物歧化酶)活性升高，故揮發(fā)油清除O2-的功效增強，從而減弱檸檬精油對機體的毒殺效果。程作慧等[18]在香茅精油微乳液的制備及抑菌活性研究中發(fā)現(xiàn)，香茅精油和較低濃度香茅揮發(fā)油微乳液對3種枯萎致病細菌(黃瓜枯萎菌、茄子枯萎菌、辣椒枯萎菌)的抑制功效均差異顯著(P<0.05，其中P為概率)；當(dāng)濃度達到1 g/L時，香茅精油微乳液對3種枯萎菌的抑菌效果已經(jīng)達到100%，分別是香茅精油抑菌率的2.6倍(黃瓜枯萎菌)、2.9倍(茄子枯萎菌)和2.2倍(辣椒枯萎菌)，即將香茅精油加工成微乳液后，抑菌效果大大增強。

3.2 香茅精油抑菌活性在食品保鮮中的應(yīng)用

近年來，香辛料精油作為天然防腐劑和保鮮劑在果蔬及肉制品等食品領(lǐng)域有一定的應(yīng)用價值[19]。香茅精油作為天然植物殺菌劑之一，對果蔬病原菌具有良好的抑制活性，可作為果蔬防腐劑和保鮮劑。Murmu等[20]通過將2%的香茅精油添加到阿拉伯樹膠可食用膜中，研究發(fā)現(xiàn)阿拉伯樹膠可食用膜能夠極大地改善番石榴的保鮮效果，且在第40天時番石榴果皮CIE a*(番石榴平均表皮綠度顏色標度，a*為樣品果皮顏色分數(shù))值為負，果皮褐變程度較低，整體可接受程度較高，將番石榴的售賣時間從7 d延長到40 d。Azarakhsh等[21]在鮮切菠蘿的保鮮研究中，將3%的香茅油添加在海藻酸鹽可食用涂膜中，通過掃描電鏡觀察第8天時的實驗樣品發(fā)現(xiàn)，該可食用膜能夠抑制霉菌和酵母的生長，細胞壁結(jié)構(gòu)形態(tài)與新鮮菠蘿相近，而空白樣品則有細胞壁結(jié)構(gòu)皺縮、高程度微生物繁殖。許澤文等[22]在檸檬草精油對巨峰葡萄保鮮研究中發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)香茅精油處理的巨峰葡萄在貯藏第2天便開始出現(xiàn)爛果現(xiàn)象，第10天爛果率達到100%，而經(jīng)過檸檬草精油處理的樣品爛果率均低于未處理樣品，且在實驗中得出濃度為0.05%的檸檬草精油的保鮮效果最好。王建清等[23]通過研究不同濃度的香茅草精油對鮮切網(wǎng)紋瓜的保鮮效果，從外觀、失重率、硬度等評價指標得出：體積分數(shù)為0.5%的香茅草精油的保鮮效果最好，在該條件下，失重率僅為3.71%；硬度變化最小，為25%；遠小于其他實驗組。劉光發(fā)等[24]發(fā)現(xiàn)，香茅油濃度為2%時，經(jīng)過8 d的儲藏后甜櫻桃的腐爛程度遠低于其他實驗組，能夠很好地維持櫻桃的感官品質(zhì)；從腐爛率來看，在該條件下櫻桃的腐爛率僅為6%，遠低于空白組的25%。此外，香茅精油的抑菌特性使得它也可作為肉類的保鮮劑。趙建芬等[25]在其抑菌性能對豬肉保鮮效果的研究中發(fā)現(xiàn)，在常溫下，第3天時豬肉的細菌總數(shù)酸堿性均為新鮮肉水平，到了第5天時仍為次鮮肉狀態(tài)；而在4 ℃下，第14天時上述參數(shù)均在新鮮肉標準范圍內(nèi)，而第21天時處在次新鮮水平，通過上述研究結(jié)果可以明顯看出香茅精油極大地提升了豬肉的保鮮期。

4 前景展望

香茅精油作為一種用途廣泛且綠色環(huán)保的天然植物精油，其不僅可以調(diào)味增香，而且具有優(yōu)良的抑菌性、抗氧化性以及其他功效，使得其在日常生活中備受青睞。香茅精油是重要自然香料之一，主要在食品、肥皂、洗滌劑、清洗劑的生產(chǎn)中運用。此外，香茅精油可作為未來我國開發(fā)研究新型果蔬保鮮劑、防腐劑、植物添加劑的重要原料。香茅屬植物的生長環(huán)境、提取方法、提取部位的差異都是影響所得精油揮發(fā)性成分的重要條件，且會導(dǎo)致抑菌功效出現(xiàn)差異。因此，我們有必要對香茅油的主要化學(xué)成分、提取方法和抑菌活性等進行深入研究。此外，盡管我國很多研究者對香茅精油的化學(xué)成分、提取、抑菌性及其他功效等方面做了不少研究工作并且取得了一定成果,但香茅精油的研究和開發(fā)利用中仍存在很多不足，導(dǎo)致其在許多領(lǐng)域中的利用率普遍較低。相信在未來隨著各種提取、分離和檢測技術(shù)的不斷進步，香茅精油的化學(xué)組分和功效日趨明朗化，香茅精油必將在醫(yī)藥、化工、病害蟲防治、食品、環(huán)保等方面得到更廣泛的開發(fā)和應(yīng)用。