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天然食用香料柠檬草精油的研究进展



全 文 :食品研究与开发 2010年 8月第 31卷第 8期
柠檬草(Cymbopogon citratus)学名香茅,又称之为
柠檬香茅,禾本科(Graminaeae)香茅属(Cymbopogon)
多年生草本植物。柠檬草在我国主要分布在广东、福
建、广西、云南等省,种植面积可达数千亩。另外,东南
亚、非洲和南美洲国家如泰国、越南、马来西亚、古巴、
乌干达和洪都拉斯等也有大面积种植。柠檬草一年可
收割 3次~4次,其具有浓郁的柠檬香味,在一定程度
上可替代柠檬使用,是非常重要的调味香料。其茎叶
可直接作为调味香料或药用,亦可提取植物精油(即香
气成分的富集物)。柠檬草在我国主要用于汤类、肉类
食品的调味,用以除去羊肉和动物肝脏等食物的腥膻
味。柠檬草也可以像茶叶一样直接冲泡后直接饮用,
味道十分可口,并具有镇静、促进睡眠、抗焦虑、抗痉挛
和助消化等功效 [1-2]。柠檬草对霉菌、细菌有很强的
杀菌力 [3],对蚊虫也有一定的驱除能力。柠檬草精油用
途广泛,作为食品添加剂时主要应用于菜肴、糕点、蜂
蜜等各类食品的调味和加香。柠檬草精油的主要成分
柠檬醛,不仅适用于调配食用香精,同时还是合成紫罗
兰酮、甲基紫罗兰酮、VA和 VE的重要原料。
1 柠檬草精油的化学成分
柠檬草鲜叶含精油 0.5 %左右,干叶中大约为 1 %~
2 %。柠檬草精油浅黄色、略甜、具有非常强烈的柠檬
香味,其精油的主要化学成分为柠檬醛,月桂烯等,不
同产地的柠檬草精油其成分和含量还是大不相同的
(见表 1)。
研究结果显示,柠檬草精油的主要成分为柠檬
醛,含量在 50 %~80 %之间,其中以广州产柠檬草精油
的柠檬醛含量最高(88.4 %),当然该结果是采用固相
微萃取的方法获得的,其涵义的是常温下挥发成分中
柠檬醛所占的百分比,如果采用常规的水蒸汽蒸馏或
超临界流体萃取则可能导致精油中柠檬醛含量略低。
对于水蒸汽蒸馏柠檬草精油而言,以色列产柠檬草精
油的柠檬醛含量最大(74.7 %),其次是亚马逊河流域
地区(为 73.6 %)。而我国以湖南产柠檬草精油的柠檬
醛含量较高(68.6 %)。另外,几乎在所有的柠檬草精油
中月桂烯均作为第 2个主要成分。其次,人们在刚果产
的柠檬草精油中鉴定出龙脑的存在,这在其它产地的
柠檬草精油中是没有的。另外在微量成分方面,不同产
天然食用香料柠檬草精油的研究进展
杨欣,姜子涛 *,李荣
(天津商业大学生物技术与食品科学学院,天津市食品生物技术重点实验室,天津 300134)
摘 要:综述柠檬草精油的提取方法及化学成分,并对其应用前景进行展望。
关键词:柠檬草;精油;提取方法;化学成分;天然调味香料
Research Progress in Essential Oil of Natural Food Spice, Cymbopogon Citratus
YANG Xin, JIANG Zi-tao*, LI Rong
(College of Biotechnology and Food Science,Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology,Tianjin University of
Commerce,Tianjin 300134)
Abstract: A review on the component, extraction, bioactivity and application foreground of essential oil of C.
citratus was given.
Key words: Cymbopogon citratus; essential oil; extraction method; chemical composition; natural food spice
基金项目:天津市自然科学基金项目
作者简介:杨欣(1983—),女(汉),硕士研究生,研究方向:食品添加剂。
*通信作者:姜子涛(1956—),博士,教授,博导。
表 1 不同产地的柠檬草精油中柠檬醛和月桂烯含量
Table 1 The contents of citral and myrcene in the essential oil of
Cymbopogon citratus in different regions
中国产地
西双版纳
湖南
浙江
广州
柠檬醛/%
59.4
68.6
64.5
88.4
月桂烯/%
22.8
4.9
14.2
-
参考文献
[4]
[6]
[8]
[11]
国外产地
以色列
印度
亚马逊
刚果
柠檬醛/%
74.7
50.8
73.6
45.2
月桂烯/%
10.4
-
15.5
3.5
参考文献
[5]
[7]
[9]
[10]
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食品研究与开发2010年 8月第 31卷第 8期
地的柠檬草精油大都具有特有的 1种~2种成分。这是
由柠檬草产地的气候、土壤、降雨量、光照时间、种源以
及提取方法的的不同所致。
2 柠檬草精油的提取方法
目前,国内外提取柠檬草精油多采用水蒸气蒸馏
法。虽然,超临界流体萃取柠檬草精油也有部分报道,
但由于成本和设备工艺等方面的原因,目前仅限于实
验室规模,尚没有超临界流体萃取的柠檬草精油面市。
2.1 水蒸气蒸馏法
水蒸气蒸馏法是提取植物精油最常用的方法。具
体做法是先将柠檬草切细或粉碎,然后直接用水蒸气
蒸馏,用分水器分出馏出液中的油层,再经无水硫酸钠
干燥,即得有浓郁柠檬香味的淡黄色柠檬草精油[6]。
2.2 超临界流体萃取
Rozzi等报道了超临界流体萃取提取柠檬草精油
的方法 [12],具体操作是:取经破碎的柠檬草样品碎片
1.0 g放入样品管中,分别在 40 ℃和 60 ℃,压力 13.8、
27.6 MPa和 41.4 MPa条件下用液体 CO2提取,在提取
的过程中 CO2的流速保持在 5 mL/min,持续 20 min。为
防止管路堵塞,萃取过程中管路温度始终控制在高于
萃取温度 15℃。最后,将馏出物收集在浸泡于冰水中
的小瓶里,待 CO2逸出后即可得到柠檬草精油。试验
过程中温度、压力和 CO2体积不变时,CO2的流速增加
会使萃取质量分数提高,CO2的密度对萃取具有非常
明显的影响。
与水蒸气蒸馏油相比,超临界流体萃取得到的柠
檬草精油中柠檬醛的含量较低,石竹烯等倍半萜烯的
含量略高。通常超临界流体萃取得到的精油与水蒸气
蒸馏精油会在成分上有小的差异,这是一个普遍的现
象。如果在萃取前先将柠檬草样品尽可能的磨碎,以
增大液体 CO2与样品的接触面积,所获得的超临界精
油与水蒸气精油之间的差异会减小,但由于磨碎过程
中精油的挥发而导致最终油产率降低。不过,超临界
萃取法能够萃取出一些用水蒸气蒸馏法得不到的高
沸点精油成分。但精油中常含有蜡质等非极性和弱极
性的非挥发性成分,影响精油的使用,需要进一步的分离。
2.3 不同提取方法的对比
Sargenti[13]对干柠檬草叶分别进行水蒸气蒸溜法、
索氏提取法、冷浸提和超临界流体萃取。对鲜叶片进
行超临界流体萃取,并对其提取量、提取时间、单位时
间提取率进行了比较,发现利用丙酮做溶剂的索氏提
取法出油率、单位时间出油率都是最高。超临界流体
萃取出油率不高,但单位时间出油率仅次于丙酮溶剂
提取法。不过,索氏提取法在进行色谱分析之前要除
去溶剂,而超临界流体萃取不用进行这一步。
Carlson[14]利用液体 CO2萃取柠檬草精油。这种方
法会受温度和压力条件的影响,并且在整个萃取过程
中,会有较高浓度的蜡质被萃取出来。从提高精油萃
取效率、提取出的精油中蜡质含量最小以及操作成本
等方面综合考虑,作者确定了超临界流体萃取柠檬草
精油的最佳条件是 40℃、120 MPa。
3 柠檬草精油的生物活性及应用
柠檬草精油具有较强的抑制细菌、真菌及抗氧化
能力。相关文献表明,柠檬草精油对镰刀菌和构巢曲
霉有很强的抗菌活性[7, 15]。当柠檬草精油的浓度达到
1 200 mg/L时,能有效的防止串珠镰刀菌、黄曲霉菌、
烟曲霉菌的孢子萌发。柠檬草精油的抗菌活性、清除
游离基和防止脂肪氧化的能力也很强[16],能完全抑制
蔓枯病菌的生长和孢子的萌发[17],在 750 mg/L时能完
全抑制黄曲霉产生的黄曲霉毒素 B1。另外,柠檬草精
油其它精油(如红豆蔻根精油)共用时,由于协同作用
的结果仅 250 mg/L就能达到同样的抗菌效果[18];柠檬
草精油和波尔丁共用时能让 E. coli产生自我保护对
抗锡离子造成的破坏[19]。用加有 0.75 mg/mL柠檬草精
油的盐水浸泡成熟番木瓜,可使炭疽菌失活[20]。
在食品工业中,柠檬草精油可用来降低 SnCl2毒
性对人们的影响[21],也用来抑制洋葱细胞内毒性和遗
传毒性[22]。利用柠檬草精油的抗菌和抑菌活性,而且对
哺乳动物没有毒性这一特点,将之作为谷物的天然保
鲜剂[23-26]。将柠檬草粉添加到奶牛的饲料中,可显著提
高奶牛血清中的抗氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化
物酶活性,提高奶牛血液的抗氧化性[27]。柠檬草产香菌
发酵液的提取物可以用作香烟的增香剂,其可以降低
烟草的刺激性,增加烟质的细腻性和柔和性,提高香烟
质量[28]。
4 柠檬草精油的开发前景
柠檬草精油以其香甜浓郁的柠檬香味而广泛用
于食品、日化和化妆品中。由于它具有抗菌、抗氧化、
杀灭幼虫等特性,使它在粮食储藏保鲜方面具有很好
的应用前景。在人们越来越重视食品天然性和安全性
的现代社会,天然柠檬草精油符合人们的消费趋势,增
加人们对相关食品的信任度,从而提高销售量,增加利
润。柠檬草极易栽培,成熟后一年收割数次,产量高,
成本低,是很有开发前景的经济作物。目前,我国也和
许多国家一样大面积栽培柠檬草,出口到美国、英国等
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国家,为我国带来了一定的经济效益。然而,在过去的
几年中,人们对柠檬草同科属的锡兰香茅和爪哇香茅
研究较多,对柠檬草的研究很少,仅仅停留在精油成分
的初步研究阶段。因此,进一步开展柠檬草及其精油
在食品调味、抗氧化性以及食品农产品贮藏保鲜方面
的研究是非常必要的。
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