茴香砂仁精油的提取及在肉類抑菌保鮮中的應用

譚雯文

廣西工業職業技術學院（南寧 530001）

茴香砂仁是一種姜科茴香砂仁屬植物，基本上特產于我國云南的西雙版納，被當地居民稱為“波丟勐”，生長于海拔600 m左右的山谷蔭坡林中[1-2]。茴香砂仁的根莖可入中藥，有清熱解暑、促進新陳代謝等保健功效，可以將根基切片風干后泡熱水當飲品使用。茴香砂仁的花序色澤鮮艷，現已作為一種園林植物供游客欣賞[3]。除此之外，茴香砂仁的精油提取物可作為一種天然保鮮劑，不僅具有抑菌矯臭的功效，還賦予了鮮肉良好色澤和生理保健的功能，對鮮肉中常見的微生物有明顯的抑制作用[4]。馬同鎖等[5]研究了八角茴香和砂仁對大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌、黑曲霉等常見微生物的體外抑菌試驗，結果發現其對不同的菌種具有選擇性抑菌作用。李萍等[6]總結了近些年姜科植物精油應用于食品防腐保鮮的研究進展，指出不同種姜科植物精油復配后對肉類的抑菌保鮮功效尤為優異。夏凡等[7]對國內外天然香辛料植物源保鮮劑的開發和應用中存在的問題進行了總結，指出我國的香辛料植物源保鮮劑原料充足，種類繁多，若進一步深化精油的抑菌保鮮機理和不同菌種表現出對精油的抗性研究，我國的天然香辛料保鮮劑的應用和影響范圍將更上一個臺階。

此次試驗從茴香砂仁這種天然香辛料入手研究，從中提取精油復配成抑菌保鮮劑應用于肉類的抑菌保鮮，以期進一步拓展茴香砂仁的應用領域和價值，增添一種新的天然肉類保鮮劑。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

茴香砂仁，云南玉溪醫藥有限責任公司；NaCl，淄博市臨淄飛碩化工有限公司；無水乙醇，揚州市天泰化工有限公司；無水氯化鈣，嘉興市龍嘯化工有限公司；乳酸，濟南帥琦化工有限公司；磷酸三鈉，濟南盛意隆化工科技有限公司。

RY-JY7Q植物精油提取器，上海銳元機械設備有限公司；RE-2010型旋轉蒸發儀，上海貝侖儀器設備有限公司；ATN-1100型全自動定氮儀，上海皆準儀器設備有限公司。

1.2 試驗方法[8-9]

1.2.1 茴香砂仁精油的提取

精密稱取20.0 g經干燥處理的茴香砂仁粉末，置于圓底燒瓶中，加入蒸餾水和質量分數8%的NaCl溶液，室溫下靜置1 d。打開植物精油提取器，設定蒸餾溫度80 ℃，加熱蒸餾12 h，收集餾分于錐形瓶中。靜置分層后用無水乙醇萃取，萃取3次后加入無水氯化鈣干燥除水。分離后提取液加入旋轉蒸發儀中對精油進一步純化分離。最后得到的精油塞緊瓶口塞子后避光保存。

1.2.2 茴香砂仁精油抑菌保鮮劑的配制

將茴香砂仁精油與乳酸和磷酸三鈉以一定比例在40 ℃下混合，加入封水劑后避光保存。使用時根據具體需要進行稀釋。

1.2.3 試驗中的相關測定方法

抑菌圈測定：選用濾紙圓片法[10]。將大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巴士酸桿菌、黑曲霉用無菌生理鹽水稀釋后接種到PDA培養基上。打孔后無菌干燥處理的濾紙片浸到茴香砂仁精油抑菌保鮮劑中，將浸過精油的4個濾紙片放入到各個菌種培養基中。培養若干天后測定抑菌圈的直徑，茴香砂仁精油抑菌保鮮劑在各種肉類上的抑菌圈直徑測定試驗流程基本雷同。

TVB-N值測定：參考文獻[11]，采用GB/T 5009.44—2016《肉與肉制品衛生標準的分析方法》進行半微量定氮法測定TVB-N值。

感官評定：參照文獻[12]，采用GB 2707—2016標準對豬肉的色澤、氣味等進行綜合判定，并得出感官評級。

2 結果與分析

2.1 粉末粒徑對精油提取效果的影響

在投料量10.0 g、蒸餾溫度80 ℃、蒸餾時間12 h的試驗條件下，分別考察不同茴香砂仁粒徑（＜20，20～40，40～50，50～60，60～80和80～100目）條件下茴香砂仁精油的提取率，進而分析粉末粒徑對提取效果的影響。如圖1所示，物料減小時提取率增大，當粒徑為40～50目時，精油提取率最大，為51%。粉末粒徑越小意味著砂仁表皮的細胞壁越容易被破壞，此時萃取溶劑可以更快地與精油相接觸，發生萃取過程；然而，當粒徑小到一定程度后，細胞壁對抗外力破壞的能力會顯著上升，萃取溶劑不能有效地形成通路進入砂仁內部，傳質速率降低，甚至很可能出現傳質通路被堵塞的情況，使得提取率不升反降[13]。考慮到粉末實際可破碎的大小程度和粒徑不宜過小，確定茴香砂仁的粉末粒徑40～50目。

2.2 不同萃取溶劑對茴香砂仁精油提取率的影響

試驗流程如1.2.1小節所示，將5.00 g茴香砂仁粉末分別加入圓底燒瓶中，以石油醚、乙醚、正戊烷、二氯甲烷為萃取溶劑，比較這4種萃取溶劑對精油的提取率。從圖2可以看出，4種萃取溶劑均有萃取茴香砂仁精油的能力，但是性能優劣各不相同。其中石油醚的精油提取率最高，乙醚次之，正戊烷作為萃取溶劑的表現最差。對石油醚和乙醚提取茴香砂仁的提取率進行方差分析，F=23.78，相伴概率為0.01，小于平均顯著性水平（0.05），說明這二者對精油的提取率影響有著顯著性的差別。考慮到乙醚比石油醚的沸點更低，更易在后續處理中蒸餾分離，故試驗選用乙醚作為萃取溶劑。

圖1 粉末粒徑對精油提取率的影響

圖2 不同萃取溶劑的精油提取率比較

2.3 萃取次數對精油提取率的影響

按1.2.1小節，固定其他試驗條件不變，考察萃取次數對精油提取率的影響，結果如圖3所示。提取次數的差異對精油提取率的影響較為明顯，當萃取次數為3次時，萃取率為46%，已經基本滿足試驗要求。當萃取次數為6次時萃取率不再提升。萃取次數越多，試驗流程越繁瑣，耗時也越長，且在之后的旋轉蒸發儀分離效果越不佳，故萃取次數選擇3次較為適宜。

圖3 提取次數對精油提取率的影響曲線

2.4 天然抑菌保鮮劑對4種肉類常見菌種的抑制作用

以此次試驗萃取茴香砂仁精油為主體，以乳酸和磷酸三鈉為輔料，配制天然抑菌保鮮劑，并施用于大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巴氏醋桿菌、黑曲霉這4種常見于肉類的菌種。具體的抑菌效果如表1所示。此次試驗所制備的天然抑菌保鮮劑對4種菌種均有一定的抑制作用，其對細菌的抑制作用總體而言較霉菌強，具體的強弱影響順序為金黃色葡萄球菌＞大腸桿菌＞巴氏醋桿菌＞黑曲霉。還可以看出抑菌圈的大小與茴香砂仁精油的濃度表現出正相關的關系。

表1 天然抑菌保鮮劑對4種菌種的抑制作用

2.5 天然抑菌保鮮劑對幾種常見肉類的抑菌作用

調整天然抑菌保鮮劑的濃度為100 mg/mL，以同一金黃色葡萄球菌為接種對象，分別接種在同質量的五花肉、羊羔肉、牛腩肉、雞脯肉、鴨腿肉上，設定當抑菌圈直徑小于20 mm時即屬于失去抑菌保鮮效果，觀察茴香砂仁精油在不同肉類上的抑菌表現。結果如表2所示。天然抑菌保鮮劑對雞脯肉的抑菌作用最好，而對羊羔肉的抑菌作用則最差。羊羔肉在3 d時抑菌圈直徑已經小于20 mm，基本上可以說該天然抑菌保鮮劑不適用于羊羔肉的保鮮，而雞脯肉則反之，抑菌效果明顯，該抑菌保鮮劑對于雞脯肉的保鮮來說較為適用。此外，五花肉和鴨腿肉皆是在7 d以前抑菌圈直徑大于20 mm，一般情況下的抑菌保鮮也較為適用。總體而言，此次試驗制備的肉類天然抑菌保鮮劑使用情況較為優良。

表2 天然抑菌保鮮劑在不同肉類上的抑菌表現 mm

2.6 與其它幾種市售抑菌保鮮劑的效果對比

以食用鮮五花肉為試驗對象，將此次試驗制備的茴香砂仁精油抑菌保鮮劑與市售抑菌保鮮劑（酸化亞氯酸鈉、氯化十六烷基吡啶、山梨酸鉀、脫氫乙酸鈉）進行抑菌效果對比，設定試驗時間5 d，抑菌保鮮效果對比如表3所示。5 d后五花肉的pH基本上呈現弱酸性（氯化十六烷基吡啶試驗組除外），此時的質地和質感均較佳。另外，從感官評定中可以看到茴香砂仁精油抑菌保鮮劑、山梨酸鉀和脫氫乙酸鈉試驗組表現較好，五花肉有良好的色澤和新鮮度，而且尚無異味。從抑菌圈直徑的大小則可以判斷出山梨酸鉀的抑菌效果最佳，酸化亞氯酸鈉和氯化十六烷基吡啶的實際抑菌效果較差。TVB-N值是一種用來衡量肉類食品受到酶和微生物作用后其本身分解產生揮發性堿性物質的程度，表現出肉類產品真實的腐敗程度。試驗中，5個試驗組均表現出了一定的TVB-N值，即表示五花肉均有一定程度的腐敗。TVB-N值越小，保鮮效果越好。氯化十六烷基吡啶試驗組保鮮效果最差，茴香砂仁精油抑菌保鮮劑試驗組和脫氫乙酸鈉試驗組保鮮效果相差無幾，山梨酸鉀試驗組表現最好。可以總結得出茴香砂仁精油抑菌保鮮劑與其它市售抑菌保鮮劑的效果相近，能夠達到肉類保鮮的使用需求。

表3 抑菌保鮮劑在鮮五花肉上的抑菌效果對比

3 結論

此次試驗以云南西雙版納特產茴香砂仁為原料，采用水蒸氣蒸餾法提取精油，并與乳酸、磷酸三鈉復配后制備天然抑菌保鮮劑。對提取過程中影響精油提取效果的粉末粒徑、萃取溶劑種類、萃取次數進行分析，發現粉末粒徑不宜過小，當粉末粒徑為40～50目時較為適宜。而萃取溶劑經過效果對比選用乙醚作為萃取溶劑。萃取次數越多，精油提取率也越高，考慮到試驗總時長和之后的分離純化，選擇萃取次數為3次較為合適。另外，重點分析和對比了天然抑菌保鮮劑的實際抑菌保鮮表現，天然抑菌保鮮劑對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、巴氏醋桿菌、黑曲霉均有一定的抑制作用，對細菌的抑制作用總體而言較霉菌強，并且抑菌圈的大小與茴香砂仁精油的濃度表現出正相關的關系；對雞脯肉、五花肉、鴨腿肉在7 d內的保鮮效果較為良好，與其它市售抑菌保鮮劑進行效果對比，發現茴香砂仁精油抑菌保鮮劑與脫氫乙酸鈉的肉類保鮮效果相近，比山梨酸鉀較弱。總體而言，試驗的精油提取率較高，復配而成的天然抑菌保鮮劑對肉類的抑菌保鮮較為良好，試驗效果較佳。