王秋亞, 馬艷陽

(渭南師范學院 化學與材料學院，陜西 渭南 714099)

肉桂，是樟科樟屬植物的一種常綠樹，又叫玉桂、大桂、辣桂等[1]。肉桂原產(chǎn)于中國，歷史悠久，是中國名貴的傳統(tǒng)中藥材，據(jù)《本草綱目》、《神農(nóng)本草經(jīng)》等記載，其具有較高的醫(yī)用價值；同時也是一種食用香辛料，具有去腥、調(diào)味的作用[2]。我國肉桂的主要種植地在廣東、廣西、云南、福建等地，其中以兩廣盛產(chǎn)肉桂最為出名。目前中國的肉桂產(chǎn)量占世界肉桂資源產(chǎn)量的80%，國外也有少數(shù)國家如越南、印度等以人工栽培的方式為主生產(chǎn)肉桂，被稱為“消化桂”。肉桂精油又稱肉桂油、香精油，簡稱“桂油”，是從桂皮(肉桂干燥樹皮)、桂枝、桂葉等部位提取的油狀液體，主要成分是肉桂醛、3-(2-甲氧基苯基)-2-丙烯醛、香豆內(nèi)酯等[3]。它具有強烈的辛辣香氣及芳香氣味，其作為天然香料多用于食品、飲料、香煙、糖果等物品的獨特調(diào)味以及化妝品和日用品的加工和生產(chǎn)。此外，肉桂精油還具有極高的藥用價值和經(jīng)濟價值，它作為一種珍貴的藥材，不但有祛寒止痛、清熱解毒、抗腫瘤、抑制中樞神經(jīng)、雙向調(diào)節(jié)體溫等醫(yī)療功效[4]，而且具有殺菌驅(qū)蟲、消毒、抗氧化、防霉變、防腐敗等作用[5]，可抑制霉腐微生物的增長[6]，目前在水果及肉類等食品的防霉保鮮中發(fā)揮著重要的應用價值。本文主要分析了不同生長環(huán)境、不同提取部位、不同提取方法下所得肉桂精油的主要化學成分及成分含量，綜述了肉桂精油的抑菌和抗氧化活性及其在食品保鮮中的應用，以期為肉桂精油的進一步開發(fā)和應用提供參考。

1 肉桂精油的成分分析

肉桂精油的化學成分及含量會受到多種因素的影響，如不同的產(chǎn)地、不同的生長環(huán)境、不同的提取部位、不同的提取工藝和不同的分析方法。其中肉桂精油的揮發(fā)性化學成分對肉桂的藥用功效及在食品保鮮方面的應用都發(fā)揮著不容忽視的作用。

1.1 不同產(chǎn)地、不同提取部位肉桂精油的成分分析

1.1.1 不同產(chǎn)地肉桂精油化學成分分析

最近的研究表明，植物的生長環(huán)境(如土壤pH值、氣候干燥度等)對植物的組成有很大的影響。當肉桂提取部位、提取工藝、檢測方法這3個因素保持不變的條件下，肉桂的原料來源不一樣，肉桂精油的主要成分及含量會有明顯的差異。如祝鈞等采用減壓蒸餾法分別提取了2個不同產(chǎn)地的3種肉桂精油(西江春桂油、西江秋葉油和東興桂油)，并采用氣相色譜法(GC)測定所得肉桂精油的化學組成。分析結果表明，西江春桂油的主要化學成分為3-(2-甲氧基苯基)-2-丙烯醛(12.05%)、肉桂醛(81.87%)、香豆素(2.08%)；西江秋葉油的主要化學成分為3-(2-甲氧基苯基)-2-丙烯醛(9.95%)、肉桂醛(77.63%)、3-苯基-2丙烯-1-醇乙酸酯(5.04%)、香豆素(2.12%)；東興桂油的主要化學成分為3-(2-甲氧基苯基)-2-丙烯醛(4.68%)、香豆素(1.66%)、肉桂醛(84.84%)。喻學儉等采用水蒸氣蒸餾法提取了云南河口、富寧、西雙版納勐侖這3個不同產(chǎn)地肉桂皮中的精油，結合GC-MS法測定所得精油化學組成的結果顯示：云南河口產(chǎn)地肉桂皮精油的主要化學成分是順-肉桂醛(1.33%)、反-肉桂醛(89.01%)、乙酸桂酯(4.65%)；富寧產(chǎn)地肉桂皮精油的主要化學成分是苯丙醛(1.04%)和反-肉桂醛(89.69%)、α-橙椒烯(1.28%)、杜松醇(1.18%)；西雙版納勐侖產(chǎn)地肉桂皮精油的主要化學成分是乙酸苯乙酯(88.06%)、β-丁香烯(7.58%)。陳建華分別以5個代表性產(chǎn)地的肉桂以及1個常見的肉桂混淆品“川桂皮”為原料，比較其外觀和揮發(fā)油含量，并經(jīng)超臨界CO2提取，對提取的精油進行GC-MS分析。其中在西江桂精油中，桂皮醛和α-可巴烯的百分含量分別是56.584%和16.024%，而防城桂中分別是60.890%和12.451%；越南桂精油在成分分析上則與防城桂精油很接近；印尼桂精油含有樣本中最高的桂皮醛(67.862%)和較低的α-可巴烯(2.556%)；川桂精油的化合物組成和其他種類差異最大，它的桂皮醛含量僅有4.114%，而桉樹腦含量高達31.293%；錫蘭桂精油中含有較高的桂皮醛(67.500%)和丁香酚(2.160%)等。

1.1.2 不同提取部位肉桂精油化學成分分析

生長環(huán)境會影響肉桂精油的成分，但是生長環(huán)境相同時，其化學成分及含量會由于精油在不同部位的分布呈現(xiàn)不均勻性而產(chǎn)生差別。 朱羽堯等應用水蒸氣蒸餾法分別從肉桂中桂皮、桂枝、桂葉、果實、花萼5個不同部位提取了精油，并使用GC-MS法分析從這5個部分中提取所得精油的化學成分。結果顯示：桂皮精油的主要成分為肉桂醛(53.71%)、反式鄰甲氧基肉桂醛(35.62%)、香豆素(1.24%)、苯甲醛(0.07%)等；桂枝精油的主要成分為肉桂醛(80.05%)、反式鄰甲氧基肉桂醛(5.59%)、肉桂醛(2.13%)、苯甲醛(1.09%)、苯丙醛(1.74%)、1-苯基-2-硝基丙烯(1.76%)、1-苯基-2-硝基丙烯(1.76%)等；桂葉精油的主要成分為反式鄰甲氧基肉桂醛(20.59%)、反式肉桂醛(51.85%)、1-苯基-2-硝基丙烯(10.24%)、3-(2-甲氧基苯基)-2-丙烯醛(2.1%)、肉桂醛(1.62%)、鄰甲氧基苯甲醛(1.22%)、香豆素(1.18%)、檸檬酸三丁酯(1%)等；肉桂果實幾乎不含精油；花萼所得精油的主要成分為肉桂醛(87.68%)、反式鄰甲氧基肉桂醛(2.42%)、肉桂醛(2.35%)、苯丙醛(1.27%)等。喻學儉等采用水蒸氣蒸餾法分別提取了云南河口產(chǎn)肉桂中桂皮、桂枝、桂葉3個部位的精油，應用GC-MS法對所得精油化學成分的測定結果表明：桂皮精油的主要成分為順-桂醛(1.33%)、反-肉桂醛(89.01%)、乙酸桂酯(4.65%)；桂枝精油的主要成分為苯甲醛(1.83%)、苯丙醛(1.38%)、反-肉桂醛(82.26%)、γ-木羅烯(1.12%)、甲氧基肉桂醛(1.32%)；桂葉精油的主要成分為苯甲醛(3.20%)、苯丙醛(1.24%)、反-肉桂醛(72.74%)、乙酸桂酯(8.36%)、甲氧基肉桂醛(7.84%)。

1.2 不同提取方法中肉桂精油的成分分析

目前，肉桂油的提取方法有很多，最常用的有水蒸氣蒸餾法、有機溶劑浸漬法、微波法、超聲波法和超臨界萃取法等[7]。其他條件相同，不同的提取方法也可能會導致肉桂精油的化學成分及組成含量發(fā)生顯著的差異。張浩[8]采用水蒸氣提取法從肉桂葉中提取精油，采用GC-MS法對所得精油的化學成分分析結果證明：肉桂葉精油的主要化學成分是苯甲醛(0.92%)、桉葉油醇(0.52%)、肉桂醛(60.42%)、鄰苯二甲酸二乙酯(19.39%)、丁香酚(15.04%)、氧化石竹烯(1.16%)等；之后又分別采用微波減壓法、蒸煮法這兩種提取工藝提取肉桂葉的精油，并用GC-MS測定所得精油的化學成分，其中微波減壓法所得精油的主要成分為苯乙烯(0.36%)、苯甲醛(1.62%)、苯乙醛(1.46%)、肉桂醛(74.84%)、鄰羥基苯甲酸甲酯(9.12%)、肉桂酸(8.28%)、乙酸桂酯(0.39%)、香豆素(0.74%)、肉桂酸酯(0.49%)等；蒸煮法所得肉桂精油的主要成分是乙酸桂酯(1.26%)、肉桂醛(51.84%)、3-(2-甲氧基苯基)-2-丙烯醛(32.38%)、香豆素(10.81%)、苯甲醛(0.53%)、苯乙醇(0.44%)、鄰甲氧基苯甲醛(0.38%)、乙酸丁香酚酯(0.21%)等。柴向華等[9]采用微波提取法提取肉桂葉中的精油，GC-MS法的測定結果顯示：肉桂葉精油的主要化學成分為反式肉桂醛(79.85%)、鄰羥基苯甲酸甲酯(15.29%)等；之后又采用微波提取和水蒸氣提取結合法提取了肉桂葉中的精油，其中肉桂葉精油的主要成分為反式肉桂醛(51.84%)、3-(2-甲氧基苯基)-2-丙烯醛(32.38%)、香豆素(10.81%)、乙酸桂酯(1.26%)等。劉彤等[10]采用了5種提取工藝提取肉桂精油，結合GC法測定了所提取肉桂油中肉桂醛含量，結果顯示：己烷浸漬法(HM)、超聲波輔助提取法(UAE)、索氏提取法(SE)、水蒸氣蒸餾法(SD)、超臨界萃取法(SFE-CO2)所得肉桂油中肉桂醛含量分別是43%、55%、80%、84%、75%；其中SD 法所測得肉桂醛含量最多，HM法所測得肉桂醛含量最少。

2 肉桂精油的抑菌和抗氧化活性

肉桂精油由于其特殊的化學組成，具有良好的抑菌及抗氧化活性，為開發(fā)有效的天然食品防腐劑和抗氧化劑奠定了良好的基礎。

2.1 肉桂精油的抑菌活性

肉桂精油因含有肉桂醛等主要成分，對很多細菌和真菌都具有優(yōu)良的抑制作用[11]。其抑菌活性大小通?？捎靡志χ睆健⒂行б种坡?、MIC值(最小抑菌濃度)、MBC值(最小殺菌濃度)等數(shù)據(jù)來衡量。賈佳等[12]檢測肉桂精油對幾種細菌、真菌的抑制作用，結果發(fā)現(xiàn)肉桂精油對6種試驗菌(表皮葡萄球菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸埃希菌、綠膿桿菌和變形桿菌)都有較強的抗菌活性，抑菌圈直徑均超出10 mm；肉桂精油對幾種細菌MIC值及 MBC值的范圍分別為0.125%～0.500%(V/V)，0.250%～1.000%(V/V)；對白色念珠菌和黑曲霉的抑菌圈直徑分別達到38.5 mm和48.2 mm；對這兩種真菌 MIC值及MBC值的范圍分別為0.062%～0.125%(V/V)和0.125%～0.250%(V/V)。劉曉麗等[13]采用了濾紙片法檢測肉桂精油對霉菌的抑制作用，結果表明：肉桂精油對幾種常見霉菌(黃曲霉、黑曲霉、黃綠青霉和灰綠青霉)的固相抑菌圈直徑和固相MIC值的范圍分別為15.8～25.3 mm和24～128 mg/L；對其氣相抑菌圈直徑和氣相MIC值的范圍分別為20.0～36.7 mm和12～24 mg/L；而且濃度為175 mg/L的肉桂精油可以有效抑制霉菌分生孢子的萌發(fā)。吳建挺等[14]采用菌絲生長法測定了幾種真菌(瓜果腐霉、終極腐霉、尖鐮孢菌、茄鐮孢菌、灰葡萄孢菌和禾谷鐮孢菌)在肉桂精油下的生長狀態(tài)，結果表明：肉桂油對這幾種植物病原真菌都具有100%的抑菌率，即桂油有較強的抑菌效果。Jennifer Todd等[15]在測定肉桂葉精油對有機綠葉蔬菜多重耐藥沙門氏菌的抗菌功能的研究中發(fā)現(xiàn)，在4 ℃的貯藏條件下，用2 min 0.3%和0.5%的肉桂油處理對4種有機葉綠色蔬菜的抗菌效果最顯著。Tzortzakis等[16]測定了肉桂油對球孢炭疽菌、草芽孢桿菌、黑曲霉、灰葡萄球菌和匍匐根霉的抑菌活性，測定結果發(fā)現(xiàn)：肉桂油對這幾種真菌均表現(xiàn)出較強的抗菌活性，不但阻礙了這5種真菌的菌絲生長，而且還降低了孢子的產(chǎn)量。顧仁勇等[17]采用濾紙片法測定肉桂精油對幾種供試菌的抑菌圈大小，并以抑菌圈直徑為指標，測定了肉桂精油對幾種供試菌的抑菌效果，結果發(fā)現(xiàn)肉桂精油對大腸桿菌、白葡萄球菌、枯草桿菌、黑曲霉、青霉、釀酒酵母的抑菌直徑分別為23.2，29.1，20.6，49.6，42.8，36.0 mm，抑菌圈直徑均大于20 mm，對黑曲霉、青霉、釀酒酵母的抗菌活性最為顯著。

2.2 肉桂精油的抗氧化活性

肉桂精油不但有良好的抗菌活性，而且還具有明顯的抗氧化活性。通過肉桂精油的POV(過氧化值)、AV(酸價)等數(shù)據(jù)可衡量桂油的抗氧化活性大小。顧仁勇等采用GB/T 5009.37-2003法檢測了不同劑量(0.25，1.0，4.0 g)的肉桂油對豬油的抗氧化作用，測定結果表明：加入桂油的動物油樣品在同一存放時間下POV值比空白樣品低，并且兩組在存放期間的POV值都隨存放時間的延長而逐漸增長，表明肉桂油對豬油有明顯的抗氧化作用；此外，0.4 g肉桂精油的抗氧化效果顯著高于0.25 g和1.0 g肉桂精油的抗氧化效果，抗氧化性效果呈現(xiàn)出劑量依賴性效果。潘海燕等[18]采用肉桂提取物測定對食用植物油的抗氧化活性顯示：在固定溫度下，食用菜油的POV隨著時間增高，加入肉桂后的POV上升趨勢被減弱，表明肉桂具有抗氧化作用。張彥等[19]采用DPPH自由基清除法分析了肉桂精油清除自由基的抗氧化功能，研究結果表明：肉桂精油具有良好的抗氧化作用，清除自由基的能力(清除率)會隨著肉桂精油濃度的增加而增加，高濃度肉桂精油的抗氧化活性明顯高于低濃度。梅林琳[20]以抗氧化值為指標研究了肉桂精油在肉脯油炸過程中對肉脯的抗氧化性能，測定結果顯示：添加肉桂精油后對肉脯中的細菌具有較強烈的抗氧化效果，肉桂精油濃度為0.05%時，測試的菌落總數(shù)最小，POV呈先增加后下降的趨勢。相同條件下精油組的AV值略大于空白組，保持上升趨勢。

3 肉桂精油在食品保鮮中的應用

肉桂精油作為天然的植物精油，不但有綠色安全、無刺激等優(yōu)勢，而且對多種食源性致病菌和果蔬腐敗性真菌具有較好的抑制效果[21]，是日常食品防霉保鮮的“神器”，在食品防腐保鮮方面發(fā)揮著重要的作用。

3.1 肉桂精油在水果保鮮中的應用

水果有極高的營養(yǎng)價值，可以補充人體所需的維生素，有著十分重要的作用。但水果不易存放，腐敗變質(zhì)之后的水果會繁殖出大量對人體有害的微生物，食用后有諸多危害。因此，使用天然安全的防腐劑對水果保鮮非常重要。肉桂精油具有優(yōu)良的抗菌活性，對微生物的生長產(chǎn)生抑制作用而達到保鮮的功效，同時其還具有一定的抗氧化活性，能延緩食物組織衰老，延長貯藏時間。肉桂精油對水果的保鮮程度大小可用VC含量、腐爛率、失重率、TA、貯藏時間等指標來直觀判斷。高文華等[22]研究發(fā)現(xiàn)肉桂精油復合膜對圣女果有一定的保鮮作用，桂油復合膜明顯有效減緩了圣女果TA隨存放時間增長而下降的趨勢；圣女果中的VC含量隨貯藏時間的增長呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，桂油復合膜組的VC含量的下降速率明顯低于對照組的速率。呂明珠等[23]采用不同濃度的肉桂油測定了其對紅提葡萄的保鮮功效，結果顯示：低溫條件下肉桂精油的抗菌保鮮作用最佳，濃度較高的肉桂精油保鮮效果較好，爛果率越低，減緩了紅葡萄貯藏品質(zhì)隨存放時間下降的速率。曾曉房等[24]檢測了不同濃度肉桂精油對紫金春甜桔的保鮮效果，研究結果表明：肉桂精油能有效減緩春甜桔膜脂過氧化過程，降低組織衰老的速度，延長貯藏時間；有效延緩春甜桔VC的下降速率，減少果實失重，降低爛果率，其中加入濃度為 15 μL/L的肉桂精油時保鮮效果最佳，爛果率最低，為3.75%。金元寶等[25]測定了肉桂精油涂膜對香蕉的保鮮作用，結果發(fā)現(xiàn)桂油涂膜能有效地抑制供試香蕉的失重率，延緩了香蕉總糖含量隨存放時間的增長，當肉桂油濃度控制為2.0 μL/L時，香蕉的水分保持效果最佳，從而有效抑制了香蕉的腐爛程度。

3.2 肉桂精油在肉類保鮮中的應用

肉類是我們?nèi)粘Ｉ钪醒a充蛋白質(zhì)的重要保障，是日常飲食中不可或缺的食物之一。但肉類中的蛋白質(zhì)易引起微生物的繁殖而腐敗變質(zhì)，不易長時間存放。因此，尋求一種天然無刺激、安全放心的保鮮劑顯得刻不容緩。冷鮮肉質(zhì)量的保鮮程度常用汁液損失率、菌落總數(shù)來衡量。王雅南等[26]采用肉桂精油涂層檢測了桂油對冷鮮肉的保鮮作用，研究結果表明：肉桂精油涂膜具有明顯的保鮮作用，3種肉桂精油涂膜處理下的冷豬肉菌落總數(shù)均小于對照組的菌落總數(shù)，對冷鮮肉汁液損失率也小于對照組損失率，此外，肉桂油納米乳液涂層具有最佳的保鮮效果。張贅彬等[27]在測定肉桂油對醬牛肉的保鮮作用的研究表明：肉桂油對5種供試菌(大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌和銅綠假單胞菌)的生長均有明顯的抑菌作用，而且抑菌圈直徑均超出了10 mm，MIC及MBC值范圍分別為0.5～4.0 μL/mL和4.0～8.0 μL/mL；菌落總數(shù)低于空白組，測定數(shù)據(jù)表明：肉桂精油對醬牛肉有顯著的保鮮作用。

4 結語

近年來，肉桂精油作為一種環(huán)境友好型植物添加劑，比其他一些化學合成添加劑更綠色安全，更符合當今綠色環(huán)保的理念，因此備受關注。發(fā)展綠色環(huán)保、無刺激的植物添加劑是我國開發(fā)食品殺菌劑、保鮮劑和防腐劑的重要原料，因此對肉桂油的揮發(fā)性成分分析及抑菌性和抗氧化性很有必要進行深入的研究。肉桂原料的生長環(huán)境、提取部位、提取方法的差異都是影響所得桂油揮發(fā)性成分的重要條件。研究表明肉桂精油由于其特殊的化學組成具有優(yōu)良的抑菌活性及抗氧化活性，從而為開發(fā)有效的天然食品抑菌劑和抗氧化劑奠定了基礎。國內(nèi)目前對肉桂精油的抑菌性和抗氧化性已有了不少的突破性研究，但還存在很多不成熟的問題：第一，細菌可能會對其抑菌劑或抗氧化劑產(chǎn)生耐藥性，從而可能達不到肉桂精油最初的抑菌效果；第二，桂油的抑菌性及抗氧化性效果存在不穩(wěn)定性，桂油的抑菌性及抗氧化活性作用很大取決于它所提取的化學成分，肉桂油的化學成分不穩(wěn)定，而影響桂油化學組成的因素目前還在不斷研究中，故桂油在使用中可能出現(xiàn)參差不齊的抑菌和抗氧化效果。我們只有不斷深入探究影響肉桂精油化學組成的因素，進一步研究肉桂精油的抑菌和抗氧化等生物活性，不斷提高其利用率，肉桂精油的應用前景才可以更加廣闊。