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CEREALS AND OILS PROCESSING
杜衡挥发油的水酶法提取及其抗菌活性研究
王乃馨 李 超
（徐州工程学院食品工程学院， 江苏 徐州 221008）
【摘要】 本文首先采用水酶法提取杜衡挥发油的工艺， 然后研究其抗菌作用。 结果表明： 最
佳工艺条件为酶加量 3％、 料液比 10ml10mL ／ g、 pH 值 4．5、 酶解温度 45℃和酶解时间 2h， 此条
件下最佳提取率为 7．9％； 杜衡挥发油对大肠杆菌、 酵母菌、 金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的
MIC 为 0．0625％， 对黑曲霉和蜡样芽孢杆菌的 MIC 为 0．125％； 对蜡样芽孢杆菌是高敏感， 其余
5种都属极敏感。 杜衡挥发油对食物中的常见腐败菌有一定的抑制作用。
【关键词】 杜衡挥发油； 水酶法； 抗菌活性
中图分类号： TS 225．1 文献标识码： A 文章编号： 1673-7199(2010)11-0013-03
杜衡为马兜铃科细辛属植物， 又名马辛， 为多年
生草本植物， 产于江苏、 浙江、 安徽、 湖南及江西等
地。 本品全草入药， 具有散风逐寒、 消痰引水、 活血
平喘、 定痛等作用， 为我国传统中草药。 杜衡挥发油
主要分布于植物的根部和叶片的油囊细胞中。 目前挥
发油提取方法包括水蒸气蒸馏法、 热回流提取等。 生
物酶法提取具有诸多优点， 提取率高， 品质好， 工艺
路线和技术设备简单， 能耗低， 污染少， 操作条件温
和， 是一种重要的安全、 高效、 环保的提油方法。
1 材料与方法
1．1 原料与试剂
杜衡购自安徽亳州市三义堂药业有限责任公司，
纤维素酶购自无锡雪梅酶制剂厂 （40 000U ／ g）， 乙酸乙
酯、 二甲基亚砜 （分析纯） 购自天津恒兴药剂有限公
司。
供试菌： 大肠杆菌、 枯草芽孢杆菌、 蜡样芽孢杆
菌、 黑曲霉和酿酒酵母为试验室分离， 金黄色葡萄球
菌购自广州微生物所。
1．2 仪器与设备
FA2104N 电子分析天平， 上海精密科学仪器有限
公司； 标准检验筛， 浙江上虞华美仪器纱筛厂； 风选
中药粉碎机， 山东省青州市精诚机械制造有限公司；
SENCO R201L 旋转蒸发器， 上海申生科技有限公司；
pHS－3C 型酸度计， 上海雷磁仪器厂； THZ－82 型恒温
振荡器， 常州国华电器有限公司； YXQ－SG46－280S 型
手提式压力蒸汽灭菌器， 武汉爱斯佩科学仪器有限公
司； HH－4型电热恒温水浴锅， 上海梅向医疗器械厂。
1．3 方法
1．3．1 水酶法提取杜衡挥发油
杜衡干燥粉碎后过 80目筛， 称取约 50g粉末样品，
加入适宜 pH 值的缓冲液浸泡 30min 后， 于 100℃连续
搅拌 15min。 待料温降到 50℃时， 加缓冲液调整至一定
料液比， 在设定的 pH值、 温度下， 加入一定量酶， 搅
拌， 酶解反应一定时间， 静置分层， 在 8 000r ／ min 下
离心分离固液， 取上层液体加入乙酸乙酯进行萃取，
浓缩， 称重。
提取率＝挥发油质量 ／原料质量×100％
1．3．2 杜衡挥发油的抑菌试验
1．3．2．1 培养基制备
细菌使用 LB 培养基， 霉菌使用马铃薯培养基， 酵
母菌使用 YPD培养基。
1．3．2．2 菌悬液制备
细菌和酵母菌菌悬液的制备： 将各菌种在固体培
养基中活化， 用接种环挑取 2～3 环培养 18h 左右的菌
种， 接入液体培养基中， 在恒温摇床中培养 18h 得到
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菌悬液。 调至浓度为菌体 106～107个 ／ mL 的菌悬液， 备
用。
霉菌菌悬液的制备： 用灭菌的蒸馏水倒入培养 72h
左右的斜面接种试管中震荡， 再把液体倒入三角瓶中
作为孢子悬液。 把菌悬液浓度调为 106～107个 ／ mL。
1．3．2．3 抑菌活性的测定
以水酶法提取的杜衡挥发油为抗菌液， 待培养皿
中的含菌培养基凝固后， 用无菌镊子在每个培养基的
表面均匀垂直地放上牛津杯， 中加入等量挥发油。 细
菌在 37℃下培养 24h， 真菌在 28℃下培养 48h， 观察试
验结果， 并测定抑菌圈的直径。
1．3．2．4 杜衡挥发油最低抑菌浓度 （MIC）
涂平板前， 把培养基与不同浓度的挥发油稀释液
以 9∶1的比例混匀。 培养基中的挥发油浓度继续被稀释
10 倍为 ： 1％ 、 0．5％ 、 0．25％ 、 0．125％ 、 0．0625％ 、
0．0313％、 0．0156％。 将含有不同浓度的挥发油培养基
倒入平板， 待培养基凝固后， 吸取菌悬液 0．1mL 均匀
涂匀后进行培养。 另用不含挥发油的培养基进行对照。
细菌在 37℃下培养 24h， 真菌在 28℃下培养 48h。
观察试验结果， 以无菌生长的最低挥发油培养基浓度
为该挥发油对该菌种的最低抑菌浓度 （MIC）。
2 结果与分析
2．1 水酶法提取挥发油
2．1．1 酶加量对提取率的影响
由图 1可知： 当酶加量到 3％时， 提取率最高， 继
续增加酶量并没有明显增加提油率。 考虑到成本等因
素， 酶加量确定为 3％。
2．1．2 液料比对提取率的影响
由图 2 可知： 随着缓冲液加量的不断增加， 提取
率先高后低。 可能在反应过程中， 缓冲液比例较低时
酶和反应物不能充分接触， 缓冲液比例过高则使反应
体系中的底物与酶浓度都降低， 影响了酶反应速度。
只有在一定的浓度范围内才能得到较高的提取率。 过
稀溶液在后续萃取操作中也会影响提取率。 因此料液
比确定为 10mL ／ g。
2．1．3 pH值对提取率的影响
每种酶都有最适 pH 值， 在此 pH 值下催化反应的
速率最高。 由图 3 可知： pH 值在 3．5～4．5 之间， 提取
率一直随 pH 的上升而增加； 当 pH 值超过 4．5 之后，
化学环境不利于酶的作用， 酶活力减小， 提取率下降
趋势明显； pH 值为 4．5 时， 提取率的数值是较为理想
的。 这是因为： pH 值 4．5 时， 处于纤维素酶的最佳作
用 pH值区间能够发挥纤维素酶的最大活力， 使之最大
限度作用于细胞壁纤维素 β－1，4 葡萄糖苷键， 破坏细
胞壁， 减小传质阻力， 加速挥发油的溶出效率。
2．1．4 酶解温度对提取率的影响
由图 4 可知： 酶解温度在 30～45℃时， 提取率随酶
解温度的上升而增加； 45℃达顶点， 以后随酶解温度的
增大提取率减小。 这是因为温度对酶解反应速度的影
响有两方面效应： 一方面当温度升高， 酶活性增强、
反应速度加快； 另一方面温度继续升高， 酶活性减弱、
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表 1 杜衡挥发油对供试菌的 MIC
供试菌 MIC（％） 供试菌 MIC（％）
大肠杆菌
酵母菌
金黄色葡萄球菌
0．0625
0．0625
0．0625
黑曲霉
枯草芽孢杆菌
蜡样芽孢杆菌
0．125
0．0625
0．125
表 2 杜衡挥发油对供试菌的抑菌圈直径
供试菌 抑菌圈直径（mm） 供试菌 抑菌圈直径（mm）
大肠杆菌
酵母菌
金黄色葡萄球菌
25．8
26．4
26．9
黑曲霉
枯草芽孢杆菌
蜡样芽孢杆菌
20．5
22．3
19．8
酶的稳定性降低， 同时高温还会使原本已被提取出来
的挥发油挥发 ； 低于 45℃时以前种效应为主 ， 高于
45℃时以后种效应为主。 因此确定酶解温度为 45℃，
反应条件较为温和同时提取率较高。
2．1．5 酶解时间对提取率的影响
由图 5 可知： 酶解时间为 2h 时， 提取率达到最
高； 继续延长酶解时间， 底物减少， 提取率不会再增
加。 同时在后续萃取过程中发现随着酶解时间增加，
乙酸乙酯中上层乳化层也在增加， 影响挥发油的提取。
因此确定酶解时间为 2h。
2．2 挥发油的抗菌活性
由表 1 可知： 杜衡挥发油对食品中一些常见的腐
败菌都表现出一定的抑菌效果。 其对大肠杆菌、 酵母
菌 、 金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的 MIC 为
0．0625％， 对黑曲霉和蜡样芽孢杆菌的 MIC为 0．125％。
抑菌圈试验判定标准： 抑菌圈直径大于 20mm， 极
敏感 ； 15～20mm， 高敏感 ； 10～15mm， 中敏感 ； 7～
9mm， 低敏感； 小于 7mm， 不敏感。 由表 2 可知： 杜
衡挥发油对 6 种供试菌均有抑制作用， 除了蜡样芽孢
杆菌抑菌直径为 19．8mm 属高敏感外， 其余 5 种均超过
20mm， 金黄色葡萄球菌最高可达 26．9mm， 都属极敏
感。
3 结论
（1） 水酶法提取杜衡挥发油的最佳提取工艺为酶
加量 3％， 料液比 10ml ／ g， pH值 4．5， 酶解温度 45℃和
酶解时间 2h， 此条件下最佳提取率为 7．9％。
（2） 水酶法提取的杜衡挥发油对大肠杆菌、 酵母
菌 、 金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的 MIC 为
0．0625％， 对黑曲霉和蜡样芽孢杆菌的 MIC 为 0．125％；
杜衡挥发油对蜡样芽孢杆菌的抑制属于高敏感， 其余 5
种都属极敏感。
参 考 文 献
［1］ 吴贻谷． 中药大辞典 ［M］ ． 上海： 上海科学技术出版社， 1986：
1034．
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食品科学， 2009， 30 （2）： 38～41．
［3］ 章绍兵， 王璋． 水酶法提取菜籽乳化油的工艺研究 ［J］ ． 农业工
程学报， 2006， 22 （11）： 250～253．
［4］ 沈萍， 范秀容， 李广武． 微生物学试验 ［M］ ． 北京： 高等教育
出版社， 1999．
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基金项目： 徐州工程学院青年项目 （XKY2009121）
收稿日期： 2010－08－19
作者简介： 王乃馨 （1983—）， 女， 江苏徐州人， 助教， 硕士， 研究
方向为食品生物技术与功能性食品。
通讯作者： 李超 （1978—）， 男， 河南周口人， 讲师， 博士， 主要从
事天然产物化学与食品加工方面的研究。
通信地址： （221008） 江苏省徐州市南三环
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