丁香精油-β-環糊精包合物的緩釋抗菌性能

郝喜海，孫 淼*，鄧 靖，史翠平，李慧敏

(1.湖南工業大學包裝新材料與技術重點實驗室，湖南 株洲 412007；2.湖南工業大學包裝與材料工程學院，湖南 株洲 412007)

丁香精油-β-環糊精包合物的緩釋抗菌性能

郝喜海1,2，孫 淼1,*，鄧 靖1,2，史翠平1，李慧敏1

(1.湖南工業大學包裝新材料與技術重點實驗室，湖南 株洲 412007；2.湖南工業大學包裝與材料工程學院，湖南 株洲 412007)

以β-環糊精(β-CD)為壁材制備丁香精油微膠囊，并對微膠囊緩釋抗菌性能進行檢測。結果表明：所制備微膠囊的包埋率為21.79%；當振蕩接觸時間超過1h時，其抑菌率可達到100%，且經長時間放置，其抑菌率與新制備微膠囊抑菌率無明顯差異，說明該微膠囊具有緩釋抑菌效果。

丁香精油；β-環糊精；微膠囊；緩釋抑菌性

丁香精油是一種天然、高效的抑菌劑[1-3]。其中丁香酚(eugenol)是丁香精油主要的抑菌成分，含量一般在60%以上；但丁香精油難溶于水，穩定性較差，易氧化、揮發、逸散；同時，丁香精油具有刺激氣味，當食品中加入過多的丁香精油時又會影響食品本身的風味。為克服上述缺點，可以利用微膠囊化技術，形成有效的控制釋放系統[4-6]。利用環糊精(cyclodextrin，CD)具有中空的結構，將丁香精油的有效成分包入CD“外親水，內疏水”的特殊分子空腔里[7-9]，可以將丁香精油帶入水中，增加其水溶性，并提高精油穩定性和可用性，減少散失[10-13]。

有關微膠囊的制備和抗菌性能的檢測的報道很多，但關于其緩釋抗菌性的報道卻很少見，本實驗主要就丁香精油β-環糊精(β-CD)微膠囊緩釋抗菌性能的進行實驗研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

丁香精油，購于國藥集團化學試劑有限公司，封裝在棕色玻璃瓶中，4℃貯藏。

β-CD名稱 國藥集團化學試劑有限公司；營養瓊脂 廣東環凱微生物科技有限公司；大腸桿菌菌種由本實驗室提供；無水乙醇為分析純；自制去離子水。

1.2 儀器與設備

YXQ-SG46-2805手提式高壓蒸汽滅菌器、GZX-9246MBE電熱恒溫鼓風干燥箱 上海博訊實業有限公司醫療設備廠；HD-1360潔凈工作臺 北京東聯哈爾儀器制造有限公司；DHP-9082電熱恒溫培養箱 上海一恒化學儀器有限公司；JA1003電子天平 上海精密科學儀器有限公司；SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵 鄭州長城科工貿有限公司；LC-162B冰箱 青島海爾集團。

1.3 方法

1.3.1 丁香精油β-CD包合物的制備[14]

取適量β-CD，按β-CD:水體積比1:6，用一定量蒸餾水溶解攪拌形成β-CD飽和溶液，取適量丁香精油，按丁香精油與乙醇體積比1:20，取適量乙醇溶液溶解后，逐滴加入到β-CD水溶液中。一定溫度條件下攪拌一定時間后取出，待溶液冷至室溫后將其放在4℃冰箱中靜置24h，抽濾，濾渣用無水乙醇和蒸餾水分別洗滌，洗去吸附在β-CD空腔外部的丁香精油和未包合的β-CD，50℃干燥至恒質量，得微膠囊產物。

1.3.2 包合物中揮發油包埋率的測定

按《中國藥典》2010年版一部附錄XD揮發油測定法(乙法)進行。精密稱取相當于約1.0mL揮發油量的β-CD包合物置于裝有沸石的圓底燒瓶中，加去離子水約400mL，連接揮發油測定器與回流冷凝管。加熱到沸約5h，至油量不再增加時停止加熱，放置1h，讀取油量，并減去二甲苯的量，即為揮發油量，折算成微膠囊中實際含油率。該實驗測定兩次，結果取平均值。按式(1)計算包埋率。

式中：A1為微膠囊中精油質量/g；A2為投入精油質量/g。

1.3.3 包合物緩釋抑菌率的測定

將適量的β-CD、微膠囊分別放置于室內通風處，每7d檢測一次抑菌率，直至35d。檢測方法參照GB/T 21510—2008附錄B《材料抗菌性能試驗方法之振蕩法》。將對照樣液(β-CD)和實驗樣液(微膠囊)制備完成后固定于恒溫振蕩培養箱的搖床上，在作用溫度(37±1)℃條件下，以150r/min速度，分別振蕩0、30、60、120、180min，再分別吸取1.0mL樣液接種于滅菌平皿中，每種樣液接種兩個平行，傾注45～55℃已溶化的營養瓊脂培養基，待其凝固后翻轉平板，并置于37℃恒溫培養箱中，數出各平板的菌落數。根據抑菌率來確定微膠囊的抗菌性能。按式(2)計算抑菌率。

式中：A為對照樣品與受試菌接觸一定時間后平均回收菌落數/(CFU/mL)；B為樣品與受試菌接觸一定時間后平均回收菌落數/(CFU/mL)。

2 結果與分析

2.1 微膠囊的包埋率

微膠囊包埋率的實驗測定兩次，取平均值，為21.79%，這與所參考的文獻[14]測定值22.32%相接近，按此工藝生產出的丁香精油微膠囊顆粒外觀為白色粉末，略有丁香氣味，柔和，不刺鼻。

2.2 包合物的緩釋抗菌性能

2.2.1 振蕩時間對β-CD包合物抗菌性能的影響

表1 丁香精油-β-環糊精包合物的抑菌率Table 1 Effect of oscillation time on antibacterial properties of clove essential oil inclusion complex %

由表1可知，加入微膠囊的樣液具有一定的抑菌性，在短時間的振蕩接觸中，微膠囊并不能百分之百的抗菌，隨著振蕩時間的延長，微膠囊的抑菌率有不同程度的升高。當振蕩接觸超過1h，微膠囊的抑菌率基本達到100%。這可能是由于在固定溫度和振蕩速率的條件下，經過一段時間的振蕩接觸，包合物開始逐漸的溶解、破壁，丁香精油從包合物中緩慢釋放，并在樣液中遷移，最后發揮其抗菌作用。

當對放置14d后的微膠囊進行抑菌率測定時發現，短時間的振蕩接觸，即振蕩時間不超過30min，微膠囊的抗菌率為負值，這可能是因為在微膠囊放置14d后，表面的精油已全部揮發，而壁材CD作為營養成分，可以促進細菌的生長。當振蕩時間延長，被包埋的丁香精油開始釋放到培養基中，抑制了細菌的生長，后期釋放的丁香精油逐漸增加，因此微膠囊的抑菌率呈現上升的過程，這說明微膠囊對釋放丁香精油有緩釋滯后作用。

2.2.2 包合物的緩釋抗菌性能

表1表明，當不采取振蕩接觸時，微膠囊的抑菌率隨著放置時間的延長而降低。這是由于新制備的微膠囊表面上仍存有微量的丁香精油，丁香精油具有抑菌性，所以此時微膠囊的抑菌效果較好，而在包合物貯存的過程中，丁香精油會逐漸的揮發、損失，又由于壁材β-CD的保護作用，使得其損失主要發生在包合物的表面[5,15]。所以在短時間的振蕩接觸，即振蕩時間不超過30min，其抗菌效果隨著測試時間的延長而逐漸降低。

經長時間放置的微膠囊在振蕩接觸超過1h后，依然具有較好的抑菌效果，說明該微膠囊對丁香精油有很好包埋作用，并具有緩釋性能，是緩釋期釋放的丁香精油起了抑菌作用。

3 結 論

丁香精油微膠囊顆粒外觀為白色粉末，有柔和的丁香氣味，微膠囊的包埋率為21.79%。微膠囊抑菌率結果表明，振蕩接觸時間超過1h，微膠囊的抗菌率就能達到100%，且經近長時間放置，其抑菌效果無明顯變化，即微膠囊的抑菌效果具有緩釋性。

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Slow-Released Antibacterial Properties of Clove Essential Oil Inclusion Complex

HAO Xi-hai1,2，SUN Miao1,*，DENG Jing1,2，SHI Cui-ping1，LI Hui-min1
(1. Key Laboratory of New Packaging Materials and Technology, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412007, China；2. School of Packaging and Materials Engineering, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412007, China)

β-Cyclodextrin (β-CD) was used as the wall material for preparing clove oil microcapsule, and the slow-released antibacterial properties of the inclusion complex were tested. The results showed that the embedding rate was 21.79%. The antibacterial rate of newly prepared microcapsules did not reveal an obvious difference from that of the microcapsules subjected to more than one-month storage. Therefore, clove essential oil inclusion complex has slow-released antibacterial properties.

clove oil；β-cyclodextrin；microcapsule；slow-released antibacterial properties

TS206.4

A

1002-6630(2012)11-0086-03

2011-06-11

湖南省科技廳基金資助項目(2009CK3028)

郝喜海(1962—)，男，教授，碩士，研究方向為包裝機械及包裝材料。E-mail：haoxihai@tom.com

*通信作者：孫淼(1986—)，女，碩士研究生，研究方向為高分子材料成型加工及功能化。E-mail：sm5418@163.com