郝喜海，孫 淼*，鄧 靖，史翠平，李慧敏

(1.湖南工業(yè)大學(xué)包裝新材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 株洲 412007；2.湖南工業(yè)大學(xué)包裝與材料工程學(xué)院，湖南 株洲 412007)

丁香精油-β-環(huán)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(yè)大學(xué)包裝新材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 株洲 412007；2.湖南工業(yè)大學(xué)包裝與材料工程學(xué)院，湖南 株洲 412007)

以β-環(huán)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(jìn)行檢測。結(jié)果表明：所制備微膠囊的包埋率為21.79%；當(dāng)振蕩接觸時(shí)間超過1h時(shí)，其抑菌率可達(dá)到100%，且經(jīng)長時(shí)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(huán)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(wěn)定性較差，易氧化、揮發(fā)、逸散；同時(shí)，丁香精油具有刺激氣味，當(dāng)食品中加入過多的丁香精油時(shí)又會影響食品本身的風(fēng)味。為克服上述缺點(diǎn)，可以利用微膠囊化技術(shù)，形成有效的控制釋放系統(tǒng)[4-6]。利用環(huán)糊精(cyclodextrin，CD)具有中空的結(jié)構(gòu)，將丁香精油的有效成分包入CD“外親水，內(nèi)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(wěn)定性和可用性，減少散失[10-13]。

有關(guān)微膠囊的制備和抗菌性能的檢測的報(bào)道很多，但關(guān)于其緩釋抗菌性的報(bào)道卻很少見，本實(shí)驗(yàn)主要就丁香精油β-環(huán)糊精(β-CD)微膠囊緩釋抗菌性能的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(tuán)化學(xué)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(tuán)化學(xué)試劑有限公司；營養(yǎng)瓊脂 廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；大腸桿菌菌種由本實(shí)驗(yàn)室提供；無水乙醇為分析純；自制去離子水。

1.2 儀器與設(shè)備

YXQ-SG46-2805手提式高壓蒸汽滅菌器、GZX-9246MBE電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；HD-1360潔凈工作臺 北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司；DHP-9082電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒化學(xué)儀器有限公司；JA1003電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司；LC-162B冰箱 青島海爾集團(tuán)。

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(shí)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(zhì)量，得微膠囊產(chǎn)物。

1.3.2 包合物中揮發(fā)油包埋率的測定

按《中國藥典》2010年版一部附錄XD揮發(fā)油測定法(乙法)進(jìn)行。精密稱取相當(dāng)于約1.0mL揮發(fā)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(fā)油測定器與回流冷凝管。加熱到沸約5h，至油量不再增加時(shí)停止加熱，放置1h，讀取油量，并減去二甲苯的量，即為揮發(fā)油量，折算成微膠囊中實(shí)際含油率。該實(shí)驗(yàn)測定兩次，結(jié)果取平均值。按式(1)計(jì)算包埋率。

式中：A1為微膠囊中精油質(zhì)量/g；A2為投入精油質(zhì)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(nèi)通風(fēng)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(yàn)方法之振蕩法》。將對照樣液(β-CD)和實(shí)驗(yàn)樣液(微膠囊)制備完成后固定于恒溫振蕩培養(yǎng)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(gè)平行，傾注45～55℃已溶化的營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，待其凝固后翻轉(zhuǎn)平板，并置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中，數(shù)出各平板的菌落數(shù)。根據(jù)抑菌率來確定微膠囊的抗菌性能。按式(2)計(jì)算抑菌率。

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

2 結(jié)果與分析

2.1 微膠囊的包埋率

微膠囊包埋率的實(shí)驗(yàn)測定兩次，取平均值，為21.79%，這與所參考的文獻(xiàn)[14]測定值22.32%相接近，按此工藝生產(chǎn)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(shí)間對β-CD包合物抗菌性能的影響

表1 丁香精油-β-環(huán)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(shí)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(shí)間的延長，微膠囊的抑菌率有不同程度的升高。當(dāng)振蕩接觸超過1h，微膠囊的抑菌率基本達(dá)到100%。這可能是由于在固定溫度和振蕩速率的條件下，經(jīng)過一段時(shí)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(fā)揮其抗菌作用。

當(dāng)對放置14d后的微膠囊進(jìn)行抑菌率測定時(shí)發(fā)現(xiàn)，短時(shí)間的振蕩接觸，即振蕩時(shí)間不超過30min，微膠囊的抗菌率為負(fù)值，這可能是因?yàn)樵谖⒛z囊放置14d后，表面的精油已全部揮發(fā)，而壁材CD作為營養(yǎng)成分，可以促進(jìn)細(xì)菌的生長。當(dāng)振蕩時(shí)間延長，被包埋的丁香精油開始釋放到培養(yǎng)基中，抑制了細(xì)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(xiàn)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(dāng)不采取振蕩接觸時(shí)，微膠囊的抑菌率隨著放置時(shí)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(shí)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(fā)、損失，又由于壁材β-CD的保護(hù)作用，使得其損失主要發(fā)生在包合物的表面[5,15]。所以在短時(shí)間的振蕩接觸，即振蕩時(shí)間不超過30min，其抗菌效果隨著測試時(shí)間的延長而逐漸降低。

經(jīng)長時(shí)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(jié) 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(jié)果表明，振蕩接觸時(shí)間超過1h，微膠囊的抗菌率就能達(dá)到100%，且經(jīng)近長時(shí)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(xiàng)目(2009CK3028)

郝喜海(1962—)，男，教授，碩士，研究方向?yàn)榘b機(jī)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?yàn)楦叻肿硬牧铣尚图庸ぜ肮δ芑-mail：sm5418@163.com