山蒼子油應用研究進展

向育君 王海華 孫遠東

(遵義師范學院生物與農業科技學院1，遵義 563006)(湖南科技大學生命科學學院2，湘潭 411201)

山蒼子油是指從山蒼子果實的果皮中分離出來的植物精油，其主要成分為檸檬醛(60%以上)，可食用。山蒼子是我國富產植物資源之一，別名有山雞椒、木姜子、山胡椒、畢澄茄等， 在我國長江以南的省份分布廣泛。我國是山蒼子油生產大國，加強山蒼子油的應用研究，有利于山蒼子油系列新產品的開發，有利于推動山蒼子產業的發展。方學軍[1]、趙銘欽等[2]曾在2007年對山蒼子油的綜合利用做過綜述，故本文將對2007年及其以后國內外的山蒼子油的應用研究進行分類與總結，以便為從事山蒼子應用研究的科技工作者提供參考。通過查閱文獻，2007年及其以后的山蒼子油(皮油)應用研究主要集中在檸檬醛提取、抗菌、驅蚊驅(殺)蟲、抗氧化、保鮮、抗癌、制備抗菌材料等方面，以下將分述之。

1 檸檬醛提取

檸檬醛是山蒼子油的主要成分，廣泛應用于香料和食品等行業，也是合成紫羅蘭酮和鳶尾酮等高級香料的主要原料，價格遠高于山蒼子油。因此，提取高純度的檸檬醛是山蒼子油應用研究的一個重要方面。從山蒼子油中提取檸檬醛的方法主要有化學法和蒸餾法兩大類。

1.1 化學法

化學法的第一種法方是使用亞硫酸鈉和山蒼子油中的檸檬醛生成溶于水的磺酸鹽，從而將檸檬醛從油相轉移到水相，然后在強堿性條件下水解，重新生成檸檬醛。第二種方法是使用飽和亞硫酸氫鈉溶液與山蒼子油中的檸檬醛生成不溶于水的白色沉淀，然后利用強酸或強堿使沉淀水解，重新得到檸檬醛。在這兩種方法中，檸檬醛的收率一般不超過75%，純度低于95%。使用相轉移催化劑能提高第一種方法的收率和純度。付紅軍等[3]研究表明，使用隨意甲基化β-環糊精(RM-β-CD)為相轉移催化劑能使檸檬醛的收率達到86.6%，純度達到96.5%。改變亞硫酸氫鈉與檸檬醛生成的白色沉淀的處置方法能提高第二種方法的收率和純度，胡盡恒等[4]研究表明，使用正己烷在索氏提取器中抽提白色沉淀，可得到純度為98%的檸檬醛，收率也從45%提高到了65%。化學法提取檸檬醛設備投資小，但工藝流程長，三廢多，故不適用于大規模的工業化生產。

1.2 蒸餾法

蒸餾法提取檸檬醛主要包括水蒸氣蒸餾法、減壓蒸餾法、分子蒸餾法。

水蒸氣蒸餾法[5]由于得不到高純度的檸檬醛，已被淘汰。目前的研究主要集中在減壓蒸餾法和分子蒸餾法。鐘昌勇[6]等對減壓蒸餾前的山蒼子油進行脫水、脫氧、磁化處理，并改進減壓分餾塔，不從塔頂收集檸檬醛，在改進的工藝條件下，檸檬醛的純度最高可達98.2%，收率最高可達91.4%。王賢書等[7-9]利用Aspen Plus模擬軟件, 研究了減壓下山蒼子油汽-液相平衡，并對減壓連續精餾分離檸檬醛進行了工藝模擬，在計算機優化的工藝條件下，計算表明檸檬醛純度最高可達98.10%，收率最高可達93.82%。曾宏[10]等采用正交實驗研究多段連續減壓精餾提取檸檬醛，研究表明回流比和塔頂溫度對產品純度影響很大，在系統絕對壓力為666～2 666 Pa時,阻聚劑和抗氧化劑的添加量不應低于0.3%,在最佳工藝條件下，純度最高達95%,收率為65%。陳海燕[11]等研究了在塔釜溫度低于130 ℃，真空度為3 mm Hg條件下，兩次減壓精餾的塔頂溫度和回流比對產品純度和收率的影響，結果表明，塔頂溫度分別為78～80 ℃(第一次), 85～90 ℃(第二次)，回流比分別為2∶1(第一次)和3∶1(第二次)時,所得檸檬醛的純度為97.86%，收率為75.23%。賈紹義等[12]的授權發明專利表明，利用磁化與減壓精餾工藝，檸檬醛的純度可達97.3%以上, 總收率可達91.6%以上。從上述研究中可以看出，除了工藝參數外，山蒼子油的預處理以及相關助劑的使用有利于提高檸檬醛的純度和收率，應該加強這方面的研究工作。

相比于減壓蒸餾，分子蒸餾技術應用到檸檬醛的提取要晚一些，近年來的研究主要集中在蒸餾工藝參數的優化上。程晶等[13]通過正交實驗確定最佳工藝條件為: 蒸餾壓力0.18 k、蒸餾溫度55 ℃、物料流速15 mL/min,在這樣的條件下，檸檬醛的純度可達98.0%,收率為77.2%。唐成志等[14]研究了三級分子蒸餾中試工藝條件，研究表明在進料速率 25 kg/h、預熱溫度55 ℃和刮膜轉速300 r/min、冷凝面溫度為7 ℃的條件下，一、二、三級蒸餾的最佳蒸餾溫度分別為55、50、55 ℃，最佳蒸餾壓力分別為500、100、12 Pa。在這樣的工藝條件下,檸檬醛的純度可達92.71%, 收率在80%以上。沙勇等[15]研究了分子蒸餾器餾余物收率對檸檬醛分離效果的影響，研究表明當山蒼子油中檸檬醛的質量分數為0.803、加熱溫度328 K、進料流量為10 mL/min、蒸餾壓力為230 Pa、刮膜轉速為300 r/min時,在餾余物收率為60%時, 擰檬醛的純度在96%以上, 收率在70%以上。鄭秋霞等[16]研究了一次分子蒸餾中溫度和壓力對分離效果的影響，研究表明當蒸餾溫度為45 ℃、蒸餾壓力0.2 kPa時，檸檬醛的純度為95.08%, 收率為80.02%，如果繼續進行二次蒸餾，檸檬醛的純度可達100%。吳世林[17]的發明專利采用兩次分子蒸餾法，可以得到純度為100%的檸檬醛。

和減壓蒸餾相比，分子蒸餾提取檸檬醛的操作溫度低，蒸發速度快，產品質量穩定，因此，筆者認為分子蒸餾是從山蒼子油中提取檸檬醛技術的發展方向。

2 抗菌

研究表明山蒼子油具有很強的抗菌作用，近年來國內外學者對其抗菌研究主要集中在對人體、作物、食品保存等有害的真菌或細菌上。

Hu等[18]研究了山蒼子油對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的抗菌活性及作用機理，研究表明山蒼子油對該菌有較好的抗菌活性，最低抑菌濃度和最低殺菌濃度分別為0.5、1.0 mg/mL。研究表明山蒼子油對MRSA細胞膜具有破壞作用，可導致細胞內生物大分子泄漏。此外，山蒼子油還能抑制MRSA的呼吸代謝，山蒼子油的主要成分檸檬醛能與該菌的DNA發生嵌合體反應，影響其活性。 Alharbi等[19]利用原子力顯微鏡和透射電鏡也研究了山蒼子油對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的抗菌作用得出了類似的結論。Yang等[20]研究表明山蒼子油對致齲細菌變形鏈球菌(S.sobrinus)有良好的抗菌效果，可加入食品中預防齲齒。王小麗等[21]研究表明檸檬醛含量為68.3%的贛南產山蒼子油對大腸埃希菌、白假絲酵母菌、金黃色葡萄球菌、新生隱球菌、都柏林假絲酵母菌、克柔假絲酵母菌的最低抑菌濃度分別為1.25、0.63、1.25、1.25、0.63、1.25 μL/mL。付紅軍[22]、吳均等[23]的研究表明山蒼子油對根霉、黑曲霉等真菌的抑制活性強于金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和枯草芽孢桿菌，對黑曲霉的活性抑制最強，對其最小抑菌濃度為3.12 mg/mL，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、根霉的最小抑菌濃度分別為6.25、3.12、3.12 mg/mL。梁青等[24]等研究了山蒼子油對日化產品腐敗菌萎縮芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、溶血葡萄球菌的抑制作用，研究表明山蒼子油對它們的最低抑菌濃度分別為0.09、0.045、0.18 g/L，這也說明山蒼子油可以作為天然抗菌劑添加到日化產品中。Liu等[25]研究了山蒼子油對副溶血性弧菌、單核細胞增生李斯特菌、植物乳桿菌、異常漢遜酵母的體外抗菌活性，對應的最小殺菌濃度分別為750、750、1 500、375 μg/g，山蒼子油對這些致病菌或腐敗微生物的抗菌作用表明它可以用于食品的保鮮防腐。郭丹等[26]的研究表明山蒼子油對油茶炭疽病菌、水稻稻瘟病菌和西瓜枯萎病菌3種植物病原菌有抑制作用。

山蒼子油有較強的抗真菌作用。Li等[27]的研究表明，山蒼子油熏蒸能抑制生長在甘草中的黃曲霉的菌絲生長，最低抑菌濃度為0.5 μL/mL，最低殺菌濃度為1 μL/mL，表明山蒼子油可用作抗真菌熏蒸劑，能減少黃曲霉毒素的積累。黃云麗等[28]研究表明山蒼子油對馬拉色菌具有抗菌作用，最小抑菌濃度為(3.13±0.846)mg/mL，對糠秕馬拉色菌抑制作用強于合軸馬拉色菌和厚皮馬拉色菌，山蒼子油能夠增強伊曲康唑、酮康唑及氟康唑的抗菌作用。郭丹等[29]研究發現山蒼子油對3種常見木材真菌綠色木霉、綿腐臥孔菌和彩絨革蓋菌有較強的抑制作用，表明山蒼子油具有木材防腐作用。梁青等[30]研究表明山蒼子油對白假絲酵母的最低抑菌濃度和最小殺菌濃度均為1.25 μL/mL，具有良好的抗白假絲酵母活性，進一步研究表明山蒼子油能破壞該菌的細胞壁和細胞膜，使細胞內容物泄漏。Wang[31]等研究了山蒼子油對灰霉病的抑制作用，也發現山蒼子油能破壞灰霉菌的細胞膜，影響其通透性，這說明山蒼子油對細胞膜的損傷是其重要抗菌的抗菌機制之一。萬力等[32,33]研究表明山蒼子油對申克孢子絲菌具有較好的抗菌活性，最小抑菌濃度范圍是156.25～1250 μg/mL，此外，還發現山蒼子油對小鼠系統性新生隱球菌感染有治療作用[34]。董曉娜[35]研究表明山蒼子油對白念珠菌具有較好的抗菌作用，可用來治療白念珠菌陰道炎。曾躍斌等[36]研究了山蒼子油對白念珠菌全基因組表達譜的影響，研究表明在山蒼子油的作用下，白念珠菌基因組中約有11%的基因產生了差異性表達，這或許也是山蒼子油抗真菌的作用機制之一。

山蒼子油的抗菌活性主要來源于其主要成分檸檬醛，對細菌和真菌具有廣泛的抗菌譜，Muranyi等[37]對此做了較為全面的總結，有興趣的讀者可以參閱該篇文獻。

3 驅蚊驅(殺)蟲

人們很早就發現山蒼子油具有很好的驅蚊驅蟲作用，這方面的研究也是山蒼子油應用研究的重要方面。

Atirach等[38]研究表明山蒼子油對埃及伊蚊具有顯著驅除效果。Wu等[39]研究表明山蒼子油對白紋伊蚊的20分鐘驅避率為73.94%。Jeon 等[40]研究了山蒼子油熏蒸對粉塵螨、屋塵螨腐食酪螨的滅殺活性，結果表明它們的半致死濃度分別為1.54、1.83、3.90 μg/cm2，說明山蒼子油是一種性能良好的除螨劑。Kumar[41]研究發現山蒼子油對綠豆象的熏蒸毒性實驗的半數致死濃度為0.27 μL/cm3, 接觸性毒性實驗的半數致死濃度為0.27 μL/cm2，而且熏蒸不影響豇豆種子的發芽。Rodrigues等[42]研究發現山蒼子油對克氏錐蟲的無鞭毛體和錐鞭毛體具有殺滅活性，半數致死濃度分別為45.5、87.9 μg /mL。Yang等[43]研究發現發現山蒼子油對煙甲蟲成蟲和書虱有較強的接觸毒性。半數致死量值分別為27.33、71.56 μg/cm2，對兩種儲糧害蟲均表現出較強的熏蒸毒性，半數致死濃度值分別為22.97和0.73 mg/L。Chaubey[44]研究了山蒼子油對赤擬谷盜的毒性和發育抑制活性，研究表明當質量分數為0.003 215%(濾紙驅避試驗)時，山蒼子油對赤擬谷盜的趨避效果就很顯著。山蒼子油對赤擬谷盜的成蟲的熏蒸半致死濃度0.97 μL/cm3。Lizandra等[45]研究了不同濃度的山蒼子油對曼氏血吸蟲尾蚴、幼蟲和成蟲影響，結果表明山蒼子油濃度為200 μg/mL時，細胞毒性顯著。Jiang等[46]研究了山蒼子油對粉紋夜蛾幼蟲的毒性，結果表明其半數致死量為112.5 μg/只。Seon等[47]研究表明山蒼子油對日本白蟻有較好的防治作用。ParkI 等[48]研究了山蒼子油對松材線蟲的殺蟲活性，其主要成分檸檬醛對松材線蟲的半致死濃度為0.12 mg/mL。

山蒼子油在驅蚊驅(殺)蟲方面的應用研究是一個相對比較活躍，研究水平較高的領域，也說明山蒼子油在這方面的應用受到了廣泛的關注，這與更有利于環保的生物農藥的開發是密切相關的，國內的研究者應該加強相關產品的配方研究，早日開發出能投放市場的產品。

4 食品保鮮

研究表明山蒼子油及其與其他保鮮劑制成的復合保鮮劑能延長食品的儲存時間。孟金明等[49]研究了含不同濃度山蒼子油的乳清蛋白/殼聚糖復合膜液對枇杷的保鮮作用，研究表明山蒼子油含量為6%的復合膜液保鮮效果較好，能顯著抑制過氧化物酶、多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶的活性。鐘艷梅[50]等用山蒼子油(0.3%)與VE(0.1%)、植酸(0.1%)制備復合保鮮劑，研究了其對蝦肉的保鮮效果，研究表明該保鮮劑能使蝦肉的貨架期由原來的3～4 d延長至7～9 d，效果較好。彭湘蓮等[51]通過正交實驗獲得了一種山蒼子油復合保鮮劑的最佳配方：VE0.10%、山蒼子油0.20%、殼聚糖2.25%，這種保鮮劑可以使新鮮豬肉在4 ℃冰箱中保存11 d后各項指標仍符合二級鮮肉標準。鐘艷梅等[52]將山蒼子油與可溶性淀粉、單甘酯、海藻酸鈉加入蒸餾水中制成涂膜劑，研究表明當山蒼子油的濃度為0.08%時，對豬肉的保鮮效果最好。此外，她們還發現山蒼子油與VE、VC復配制備的復合型保鮮劑涂膜的保鮮效果更好[53]，正交實驗結果表明其最佳配比為VC 0.20%、山蒼子油 0.25%、VE0.25%。付紅軍[54]用熏蒸法研究了山蒼子油對青椒的保鮮防腐效果，并研究了0.1%和0.2%的山蒼子油溶液對豬肉的保鮮效果。研究表明對于青椒而言，山蒼子油可抑制POD (過氧化物酶)活性的上升，誘導PAL (青椒苯丙氨酸解氨酶)活性增加,延緩MDA (丙二醛)含量的增加,促進酚類物質以及細胞壁的木質化、植保素等的合成,推遲膜脂質過氧化,提升青椒抗病性,從而延長青椒的貨架期；對于豬肉而言，山蒼子油能延緩豬肉中超氧化物歧化酶的活性下降, 抑制膜脂質過氧化從而延長其貨架期。曠春桃等[55]發明了一種含有山蒼子油、桉葉油、姜黃油的防腐保鮮組合物,并獲得了專利。

由于山蒼子油具有特殊的氣味，大量使用會影響食品的風味，而且濃度過高也會對食材組織造成損害[54]，所以在食品保鮮劑中的用量較低。

5 抗氧化

研究表明山蒼子油具有較好的抗氧化性能。Wang等[56]研究發現山蒼子油對羥自由基的半抑制濃度為0.19 mg/mL，對超氧化物的半抑制濃度為0.45 mg/mL，山蒼子油還能顯著抑制亞油酸的過氧化作用。Huang等[57]研究表明山蒼子油對酪氨酸酶有較強的抑制作用，半抑制濃度為100 μg/mL，具有較強的抗氧化和減輕紫外線對皮膚的傷害作用，可以作為一種新型的天然美白劑使用。Singh等[58]研究表明當山蒼子油的濃度為25 μL/mL時，對2，2’-二苯基-1-吡啶肼(DPPH)自由基的清除率分別為71.2%，表現出良好的抗氧化活性。鐘艷梅等[52]研究表明山蒼子油能有效清除DPPH自由基、羥自由基和超氧自由基。李芳等[59]研究了液液萃取、水蒸氣蒸餾法提取、二氧化碳超臨界萃取提取的山蒼子油的抗氧化活性，液液萃取和二氧化碳超臨界萃取獲得的是山蒼子核油與皮油的混合物，研究結果表明它們的抗氧化活性要強于水蒸氣蒸餾法提取提取的皮油，說明山蒼子核油成分(主要為月桂酸)的加入能增強山蒼子皮油的抗氧化活性。基于山蒼子油的抗氧化性，周曉浩[60]發明了含山蒼子油的雪花膏, 該產品對皮膚無刺激性，具有明顯的嫩膚養顏、持續補水保濕效果；李湘洲等[61]發明了含山蒼子油和姜黃素的防曬品。

山蒼子油的抗氧化活性表明其在美容、防曬、抗衰老等產品開發中具有用武之地，加強相關產品的配方和效果研究，有利于提高山蒼子油的經濟價值。

6 制備抗菌材料

為了充分利用山蒼子油的抗菌性能，可以將它制備成抗菌材料，主要包括膜和微膠囊。WANG[62]等制備了含硬葉燕麥淀粉和山蒼子油的殼聚糖膜并研究了其物理、抗菌和抗氧化性能。研究表明山蒼子油的加入能顯著提高膜的抗菌和抗氧化性能，但也會降低膜的拉伸強度、透濕性和吸濕性。Cui等[63]制備了包埋有山蒼子精油的蒲公英多糖納米纖維并研究了其抗菌活性。該研究先用超聲法將山蒼子油包埋在β-環糊精 的空腔中，然后以天然產物蒲公英多糖為原料，通過靜電紡絲將山蒼子油包埋到納米纖維上。研究表明包合物濃度為7.5 mg/mL的納米纖維具有良好的熱穩定性和長效抗菌性能。辛慧等[64]制備了含山蒼子油的聚乙烯膜，并研究了其抑菌活性和對大米的保鮮作用，研究表明其對青霉菌、大金黃色葡萄球菌、黃曲霉菌、腸桿菌和灰霉菌的抑制率均大于50%，用它包裝大米能有效延緩大米陳化。王丹等[65]制備了, 一種含有乙烯清除劑和以山蒼子油-紫蘇精油微膠囊為緩釋抗菌劑的抗菌保鮮膜。楊艷紅等[66,67]研究了山蒼子油的β-環糊精微膠囊的制備方法，研究表明噴霧干燥法是較好的一種制備方法，能較好地保護山蒼子油。付紅軍等[68]等研究了以β-環糊精、羥丙基β-環糊精、可溶性淀粉、阿拉伯樹膠、黃原膠為壁材，使用噴霧干燥發制備山蒼子油微膠囊，研究表明以羥丙基β-環糊精為壁材制備的微膠囊性能最好，在優化工藝條件下，山蒼子油的包埋率可達83.8%。吳世林[69]的發明公開了一種以β-環糊精為壁材的山蒼子油微膠囊化方法， Wang等[70]用紫外分光光度法研究了β-環糊精、二甲基β-環糊精、羥乙基-β-環糊精、羥丙基-β-環糊精與山蒼子油的包埋作用，研究表明它們與山蒼子油的締合能力是依次增大的，山蒼子油在用懸浮法制備的β-環糊精微膠囊中的含量為0.12 g/g。張賽[71]制備了去除了蛋白質和脂肪的糙米多孔淀粉，并研究了用其制備山蒼子油微膠囊的工藝條件。研究結果表明，包埋溫度55 ℃、包埋時間1 h、芯材質量比為3∶1是較佳工藝參數，其中山蒼子油含量是(21.3±0.2)mg/g。彭夢俠[72]發明了一種以海藻酸鈉為主要壁材的山蒼子油膠囊，用于糧食或衣物的防霉殺蟲。周立新等[73]發明了以乙基纖維素、阿拉伯膠、高取代羥丙基纖維素和麥芽糊精為壁材的山蒼子油微膠囊，可用于防霉防蛀。李明等[74]發明了以脲醛樹脂為壁材的山蒼子油微膠囊懸浮劑，可用作生物農藥。

不論是含有山蒼子油的膜、纖維，還是微膠囊，其本質都是山蒼子油的緩釋載體，這些材料的研發，有利于山蒼子油的應用。

7 抗癌

Seal等[75]研究發現山蒼子油蒸汽能使蛋白激酶B(AKT)失活，從而誘使人非小細胞肺癌A549細胞凋亡和細胞周期阻滯，阻斷這種癌細胞增殖。鐘艷梅等[53]研究了山蒼子油對小鼠肝癌細胞Hepa 1c1c7的抗癌活性，發現使抗癌指標醌還原酶活性倍增的質量濃度為15.63～31.25 μg/mL，表明山蒼子油有一定的抗癌活性。Ho等[76]研究發現山蒼子油對人的肺、肝和口腔癌細胞有細胞毒性作用。以上研究表明山蒼子油是一種潛在的抗癌藥物，具有很大的研究和應用價值。

8 其他

Chen等[77]研究發現山蒼子油具有神經病理學活性，研究表明對小鼠而言，山蒼子油能顯著延長戊巴比妥誘導的睡眠時間，具有抗焦慮活性和很強的鎮痛作用，這些都證明山蒼子油對小鼠中樞神經系統有明顯的影響。Chen等[78]研究表明山蒼子油對骨髓來源的樹突狀細胞和小鼠具有免疫調節作用，從而在接觸過敏、炎性疾病和自身免疫性疾病的治療中具有一定的應用價值。黃喜根等[79]研究了用山蒼子油合成假性紫羅蘭酮的實驗條件，有利于山蒼子油的深加工。

9 結語

山蒼子油的主要成分為檸檬醛，除了繼續開發檸檬醛新的提取方法和改進現有提取工藝外，還應加強對山蒼子油中其它組分的分離研究，提高山蒼子油的利用價值。針對山蒼子油的抗菌能力、驅蚊驅(殺)蟲和抗癌作用，應加強其機理研究，確認不同組分的貢獻，開發出針對性更強的產品。此外，近年對于山蒼子油用于生物農藥，防治植物病蟲害的研究較少，這方面的工作有待加強。對于山蒼子油在食品保鮮、抗氧化、抗菌材料的研究而言，除了研究其機理，當務之急是加強相關產品配方的研究，盡快將研究成果轉化為生產力，這一點也適用于全部山蒼子油的應用研究。本文所參考的81篇文獻中，有57篇是近五年發表的，這說明山蒼子油的應用研究方興未艾，完全有理由相信，在廣大科技工作者的共同努力下，山蒼子產業將迎來快速的發展。