肉桂油抑菌及抗氧化作用的研究进展

刘晓艳白卫东

（1.仲恺农业工程学院轻工食品学院，广州 广东 510225；2.华南农业大学食品学院，广州 广东 510640）

肉桂油抑菌及抗氧化作用的研究进展

刘晓艳1，2白卫东1

（1.仲恺农业工程学院轻工食品学院，广州 广东 510225；2.华南农业大学食品学院，广州 广东 510640）

对近年来关于肉桂油抑菌及抗氧化作用的研究成果进行综述，主要涉及肉桂油的主要成分、肉桂油的抑菌作用及机理、肉桂油的抗氧化作用等方面，最后就肉桂油应用中存在的问题进行分析，并对肉桂油的研究前景进行展望。

肉桂油；抑菌；抗氧化

肉桂 （cinnamomum cassia presl）为樟科植物肉桂的干燥树皮，性辛、甘、热，归肾、脾心、肝经，具有补火助阳、散热止痛、温通经脉之功能，是中国一种传统中药，始载于《神农本草经》，列为上品［1］。2002年，卫生部将肉桂列为药食兼用植物材料。目前，中国是世界上肉桂最大的生产国和出口国，其中广东和广西生产的肉桂油出口约占世界产量的80%以上［2］。

1 肉桂油的主要成分及其提取方法

1.1 肉桂油理化性质及主要成分

肉桂油是由多种有机物质组成的混合物，与水不相混合，其主要成分沸点为250℃左右［3］。肉桂油主要成分为：烯类、芳香族衍生物、脂肪酸、醛酮类物质与醇类物质等。含量较高的有（相对含量在5%以上）肉桂醛，α－荜澄茄油烯，（1S－cis）－1－ （1－ 甲基乙基）－4，7－ 二甲基－1，2，3，5，6，8a－ 六氢 －萘，咕巴烯，2－ 甲氧基肉桂醛，（1α.，4aα.，8aα.）－1－ （1－甲基乙基）－4，7－ 二甲基－1，2，4a，5，6，8a－六氢 －萘，n－十六酸［4］。不同品种、不同树龄所得的肉桂油的成分有很大的差异。以肉桂醛为例，许勇等［5］对广西、云南的肉桂资源进行调查研究表明，肉桂醛含量由高到低依次为越南的清化桂、广西的防城桂及西江桂。肉桂油含量一般为1.794 7～26.374 3mg/g（干树皮）［6］。

1.2 肉桂油的提取方法

传统的肉桂油提取主要采用水蒸气蒸馏法，该法工艺简单但出油率低。此外，还可以采用超临界［7－8］和有机溶剂提取［9］等提取工艺。不同的提取方法得到的肉桂挥发油中成分相差很大。例如，陈怡莎等［10］采用乙醚提取，共检测出62种化合物；而张文焕等［4］采用超临界CO2萃取法、水蒸气蒸馏法与索氏提取法从肉桂挥发油中分别分离出的成分为15、13与11种，所得的肉桂醛的量分别为43.99%、39.73%与47.89%。

2 肉桂油的抑菌作用及其机理

随着消费者对食品质量和安全的日益重视，寻求和开发高效低毒的天然食品防腐剂成为了各国食品科学研究的热点。肉桂油由于其特殊的化学组成，在很多研究中表现出了很好的抗菌活性，成为新的特效低毒防腐剂的研究热点。

2.1 肉桂油的抑菌作用

唐裕芳等［11］采用水蒸气蒸馏法蒸馏经微波预处理的肉桂粉得到肉桂油，并采用滤纸片法、固相扩散法、气相扩散法研究了肉桂油对大肠杆菌（escherichia coli），枯草芽孢杆菌（bacillus subtilis），变形杆菌 （proteus sp），蜡状芽孢杆菌（bacillus cereus），金黄色葡萄球菌（staphylococcusaureus），沙门氏菌（salmonella）等6种细菌、啤酒酵母（s.cerevisiae hansen）及桔青霉 （penicillium citrinum Thom），黄曲霉（aspergillus flavus），米根霉（rhizopus oryzae）等4种霉菌的抑菌活性及其最低抑菌浓度（MIC）。结果表明：肉桂油经固相和气相扩散对细菌、酵母、霉菌的抑制活性均较强，且对真菌的抑菌活性更强一些，其次是G＋，对所有供试菌种的最低抑菌浓度（MIC）＜63mL/L，且真菌的 MIC＜细菌的MIC。顾仁勇等［12－13］研究发现，利用超临界CO2萃取法提取的肉桂精油的抑菌效果随pH值的降低而增强；在121℃加热处理15min对其抑菌效果均无明显影响；其中，肉桂油对白葡萄球菌 （staphylococcus cremoris）、枯草杆菌（bacillus subtilis）、大肠杆菌（escherichia coli）、黑曲霉（aspergillum niger）、青霉 （penicillium sp）、酿酒酵母 （saccharmoyces cerevisiae）的抑菌圈直径在20.6～49.6mm之间，对细菌、霉菌和酵母均有很强的抑制作用。M Oussalah等［14］对肉桂油在内的28种精油的抑菌性进行了研究，发现肉桂精油对于艾希氏菌属大肠杆菌、单核细胞增多性李斯特氏菌、金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门氏杆菌4种病原菌具有很好的抑制作用，最小抑制浓度≤0.05% 。

还有研究［15－16］表明，肉桂油对痢疾杆菌、伤寒杆菌、金黄色葡萄球菌及白色念珠菌等也有明显的抑制作用。肉桂的水蒸气馏出液可抑制黑曲霉和扩展青霉的孢子萌发，且对扩展青霉的抑制作用较强［17］。

中国部分学者将肉桂油的抑菌效果与常用的化学防腐剂进行了对比研究。李京晶等［18］采用水蒸气蒸馏法提取肉桂的挥发油，并通过体外抗菌试验，比较了肉桂油及其主要成分和苯甲酸钠和山梨酸钾对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、沙门氏菌和志贺氏菌等5株食品中常见污染菌的抗菌作用。结果表明，肉桂醛的抗菌作用强于苯甲酸钠和山梨酸钾，其中肉桂油的主要成分肉桂醛最小抑菌浓度（MIC）为200～1 600mg/L；仅为苯甲酸钠和山梨酸钾 MIC（6 400～25 600mg/L）的1/64～1/16。0.4%的肉桂油即可完全抑制黄曲霉、毛霉、青霉等8种霉菌的生长，而在同等剂量下苯甲酸钠几乎无效［16］。张子扬等［19］也发现，桂皮油对接种和自然污染的微生物抑制能力同于或明显优于对羟基苯甲酸乙酯，也胜于苯甲酸。

虽然有研究表明，肉桂油或肉桂醛的抑菌作用优于目前常用的化学防腐剂，然而，目前对肉桂油的抑菌研究大多是在模拟环境下进行的。由于食品的成分及所处环境往往比模拟条件复杂的多，因此，在食品中实际应用时所需的有效剂量往往是试验所得抑菌浓度的数倍，而当达到有效浓度时，肉桂油的气味又将影响食品风味。另外，大多研究是采用单一微生物或少数几种微生物作为研究对象，且试验是在恒定的环境条件下进行的，在多种微生物菌群存在及变化的环境条件下，肉桂油的抑菌效果如何尚缺乏系统深入研究。

2.2 肉桂油抑菌作用的强化研究

有学者［20］认为，精油的抑菌活性不是单一成分所能达到的，而可能是多种成分相互作用的结果。另外，单一成分可能导致抗药性的产生，不同抑菌剂的协同作用可用于保持产品安全稳定性。抑菌物质的混合使用可以在达到同样抗菌效果时减少每一种抑菌剂的浓度，从而提供一种防止食品腐败的新途径。多种精油或一种精油与其它抗菌物质共同作用可起到增效作用［21］。顾仁勇等［22］采用等比稀释的方法，分别测定丁香精油和肉桂精油单独使用及联合使用时的最低抑菌浓度（MIC），结果表明：丁香及肉桂精油联合使用，对枯草杆菌 （bacillus subtilis）、黑曲霉（aspergillum niger）及鲁氏酵母（saccharomyces rouxii）表现出协同增效作用，对大肠杆菌（escherichia coli）、青霉（penicillium sp）及酿酒酵母（saccharmoyces cerevisiae）表现出相加的作用效果，且对所有试验对象均无拮抗表现。两者联合的抑制增效程度对不同种类微生物有差异，对枯草杆菌（bacillus subtilis）增效8倍，对白葡萄球菌（staphylococcus cremoris）、 黑 曲 霉（aspergillum niger）及鲁氏酵母（saccharomyces rouxii）则增效4倍。汪生等［23］选择了天然抑真菌作用较强的乌梅、肉桂、八角、丁香进行复配，其抑制4种真菌（酵母菌：生香酵母saccharomyces；霉菌：总状毛霉mrecemosus、黑曲霉aspergillus niger、青霉penicillium）最佳配比为8∶5∶2∶8，最低抑菌浓度为2.5～5.0mg/mL。彭雪萍等（肉桂提取物在卤肉保鲜中的应用研究）的研究［24］表明，0.1%肉桂提取物和0.1%山梨酸钾复配具有较好的协同增效作用，其抑菌强度分别是0.2%提取物和0.2%山梨酸钾的1.4和2倍；3种物质的防腐强弱顺序为：复配物＞肉桂提取物＞山梨酸钾，0.1%肉桂提取物和0.1%山梨酸钾复配能使卤肉保鲜期延长1周左右。

由于肉桂油是疏水性物质，利用适当的乳化剂可促进其溶解，进而促进其抑菌效果。Muthuprasanna P等［25］采用0.2%吐温80助溶肉桂油，研究其对芽孢杆菌（MTCC441）、金黄色葡萄球菌 （MTCC96）、大肠杆菌（MTCC443）、假单胞菌 （MTCC741）的抑菌效果，并无助溶剂的肉桂油及溶解于氯仿中的肉桂油进行对比。结果表明，吐温80可强化肉桂油渗透进入琼脂介质，从而使其抑菌范围比其它抑菌剂更大，增强了肉桂油的抑菌效果。

2.3 肉桂油的抑菌机理研究

一般认为肉桂油中的抑菌的主要成分为肉桂醛［26－27］。对于肉桂醛抑菌机理，目前研究的还不多。王文风等［28］为探索肉桂在防治厌氧菌感染应用于临床的可能性，采用商品桂皮醛，加吐温80助溶，配成含桂皮醛512，256μg/mL等一系列培养液，探讨肉桂对122株厌氧菌的抗菌活性。结果表明，76%的试验菌株的MIC在128μg/mL以下，96.7%的试验菌株的MIC在256μg/mL以下。脆弱类杆菌、产黑素类杆菌相对更敏感。MBC一般显著高于 MIC，从细菌的形态学观察，推论桂皮醛主要是作用细菌的胞壁。张文娟［29］对肉桂醛抗黄曲霉等8种真菌感染进行了研究，表明该醛不仅具有明显抗黄曲霉等真菌的作用，且经一定浓度肉桂醛作用后观察到细胞超微结构发生明显变化，如细胞器消失，胞壁、胞浆等均发生凝固、变性等。戴向荣等［30］通过测定不同抑制方式下孢子提取液光密度、丙二醛（MDA）值的变化，发现肉桂醛不仅能抑制孢子萌发，还抑制菌丝体生长和孢子的产生。不同浓度、不同抑制方式的肉桂醛毒化黄曲霉孢子提取液的OD260nm、OD280nm值都增大，丙二醛值也均上升，表明肉桂醛可以通过损伤黄曲霉细胞质膜而进入细胞，使细胞内对紫外光敏感的大分子（如蛋白质、核酸等）的空间结构改变，使其失去了生物活性而破坏了正常的有选择性的物质吸收、转运和代谢途径，从而抑制黄曲霉的生长。其研究结果初步揭示肉桂醛抑菌防腐的生物化学机理，为其在食品上的抗菌防腐应用提供科学依据。但由于相关的研究报道很少，肉桂油或肉桂醛的抑菌机理尚末形成定论。

2.4 肉桂油用于防腐保鲜的研究

夏秀芳等［31］以冷却肉为试验材料，研究肉桂的保鲜效果。结果表明：肉桂的醇提液浓度为2.0g/L时，对冷却肉具有良好的保鲜效果，在第21天时，冷却肉的细菌总数、metMb百分含量、pH值各指标均处于鲜肉水平。邓靖等［32］将乙醇提取的肉桂油添加到壳聚糖膜中制成复合膜对金针菇进行试验。结果表明：肉桂油有很好的抑菌作用，用90%的乙醇提取的肉桂油的抑菌效果最好。肉桂油－壳聚糖复合膜可以明显地减缓金针菇贮藏过程中的失重率、呼吸强度和 VC等指标的变化速度。D Sivakumar等［33］采用30mg/L肉桂精油溶液中浸蘸过的吸水纸片对红毛丹进行防腐，发现在13.5℃、相对湿度为95%条件下可以保持其品质14d基本不变。

尽管已有肉桂油用于防腐保鲜的成功例子，但肉桂油作为天然食品防腐剂还存在一些问题。例如，肉桂油用于食品防腐剂是否安全。不同食品的成分有一定的差异，而产地、收获季节、部位等因素都会影响肉桂油中各种成分的含量，因此，确定肉桂油对具体食品是否有效及最佳抑菌工艺也需要进行大量的研究工作。

3 肉桂油的抗氧化作用

大多数香辛料除了能够用于食品的调香调味，还具有抗氧化作用，成为食品天然抗氧化剂的重要来源之一［34］，从香辛料中提取有效成分作为食品天然抗氧化剂具有广阔的前景。

3.1 肉桂油清除自由基的作用研究

国内外对肉桂油的抗氧化活性研究的还不多。吴雪辉等［35］探讨了肉桂精油清除自由基和抗油脂氧化的功能，结果表明，肉桂精油对DPPH·、O－2·及OH·均有一定的清除作用，清除能力随其浓度的增加而增强，其中以清除OH·的效果最好，肉桂精油浓度为0.1mg/mL时，清除率达95.5%。苟亚峰等［36］采用涂膜处理和低温冷藏（0～2℃）相结合的方法，测试了肉桂精油及其与壳聚糖和CaCl2复配对砀山酥梨的保鲜效果。结果表明，肉桂精油及其与壳聚糖和CaCl2复配对砀山酥梨采后贮藏具有明显的保鲜作用，其中以60μL/L肉桂精油＋1%壳聚糖＋1%CaCl2配比的复合物保鲜效果最好，可显著延缓砀山酥梨采后口感和风味的变化，可使呼吸高峰较对照推迟10d出现，并能显著抑制丙二醛（MDA）含量的增加及相对电导率和多酚氧化酶（PPO）活性的上升；贮藏后第40天，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性分别较对照增加238.54%、146.06%，而过氧化物酶（POD）活性较对照降低了55.56%。

3.2 肉桂油抑制油脂氧化的作用的研究

石阶平等［37］经过筛选试验发现，桂皮对油脂有很强的抗氧化效能。桂皮的甲醇浸膏用溶剂分离法分离，所得各组分用烘箱贮藏法测定其抗氧化活性，底物为猪油，结果显示氯仿组分有很强的抗氧化活性。用梯度洗脱柱色谱及真空液相色谱分离氯仿组分，烘箱贮藏法测定其抗氧化效能发现，真空液相色谱V3号组分（TLC方法鉴定为纯物质）有很强的抗氧化效能，用UV.IR.1HNMR对其结构进行分析，推断其为砧烯类物质。吴雪辉的研究［35］发现，当肉桂精油的添加量为花生油质量的0.5%时，效果最好，且肉桂精油抗油脂氧化能力比0.05%Vc的效果要好，但比0.01%PG稍差。顾仁勇等的研究［14］表明，添加肉桂油的猪油样品在存放期间的POV值比空白样品低，表明肉桂油对猪油的氧化产生了抑制作用；不同肉桂油用量的猪油样品相比较来看，10%精油的抗氧化能力要明显强于2.5%和0.6%的肉桂油，而2.5%和0.6%肉桂油的抗氧化能力没有明显差异；与0.15%的TBHQ相比较，肉桂精油的抗氧化能力明显要弱。郭新竹等［38］研究发现，肉桂油的乙醇提取物的抗氧化性最强，其次是乙醚，再次是水。认为肉桂油的抗氧化机理主要是因为桂皮油中含少量丁香油酸及肉桂醛（75%～90%）等。肉桂醛易被氧化，降低食品内部及周围的含氧量，从而避免了不饱和脂肪酸与氧的反应，阻止了油脂的自动氧化。但是，肉桂油抗氧化的有效成分及其抗氧化机理目前还没有相关的研究报道。

4 展望

中国的肉桂资源丰富，对肉桂相关的研究也比较多。不过，现有的研究内容多集中在化学成分、提取方法及对病原菌的抑制效应等方面，其研究的深度和广度还远远不够。在肉桂油的深加工利用、抑菌抗氧化功能成分的分离纯化鉴定技术、药用药理、抑菌机理、抗氧化机理等方面的研究还比较薄弱。因此，如何利用肉桂油抑菌抗氧化作用进行产业化应用，进一步开发有效的天然食品防腐保鲜剂，有待广大科研人员的进一步努力。

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Research progress on the bacteriostasis and anti－oxidation of cinnamon essential oil

LIU Xiao－yan1，2BAI Wei－dong1

（1.College of Light industry and Food，Zhongkai University of Agriculture and Engineering，Guangzhou，Guangdong510225，China；2.College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou，Guangdong510640，China）

Surveys of researches in the past several decades on cinnamon essential oil were summarized in this paper，which mainly covered the main component of cinnamon essential oil，the bacteriostasis of cinnamon essential oil and the mechanism，the anti－oxidation of cinnamon essential oil and so on.Finally，research trends and problems existing in the development of cinnamon essential oil were pointed out.

cinnamon essential oil；bacteriostasis；anti－oxidation

10.3969 /j.issn.1003－5788.2010.05.048

仲恺－云浮科技计划项目（编号：G2006009）；广东省科技厅2009粤港招标关键领域重点突破项目（编号：2009A020700002）

刘晓艳（1978－），女，仲恺农业工程学院副教授，硕士。E－mail：lxyan0344＠163.com

2010－05－19