茴香砂仁精油的提取及在肉类抑菌保鲜中的应用

谭雯文

广西工业职业技术学院（南宁 530001）

茴香砂仁是一种姜科茴香砂仁属植物，基本上特产于我国云南的西双版纳，被当地居民称为“波丢勐”，生长于海拔600 m左右的山谷荫坡林中[1-2]。茴香砂仁的根茎可入中药，有清热解暑、促进新陈代谢等保健功效，可以将根基切片风干后泡热水当饮品使用。茴香砂仁的花序色泽鲜艳，现已作为一种园林植物供游客欣赏[3]。除此之外，茴香砂仁的精油提取物可作为一种天然保鲜剂，不仅具有抑菌矫臭的功效，还赋予了鲜肉良好色泽和生理保健的功能，对鲜肉中常见的微生物有明显的抑制作用[4]。马同锁等[5]研究了八角茴香和砂仁对大肠杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、黑曲霉等常见微生物的体外抑菌试验，结果发现其对不同的菌种具有选择性抑菌作用。李萍等[6]总结了近些年姜科植物精油应用于食品防腐保鲜的研究进展，指出不同种姜科植物精油复配后对肉类的抑菌保鲜功效尤为优异。夏凡等[7]对国内外天然香辛料植物源保鲜剂的开发和应用中存在的问题进行了总结，指出我国的香辛料植物源保鲜剂原料充足，种类繁多，若进一步深化精油的抑菌保鲜机理和不同菌种表现出对精油的抗性研究，我国的天然香辛料保鲜剂的应用和影响范围将更上一个台阶。

此次试验从茴香砂仁这种天然香辛料入手研究，从中提取精油复配成抑菌保鲜剂应用于肉类的抑菌保鲜，以期进一步拓展茴香砂仁的应用领域和价值，增添一种新的天然肉类保鲜剂。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

茴香砂仁，云南玉溪医药有限责任公司；NaCl，淄博市临淄飞硕化工有限公司；无水乙醇，扬州市天泰化工有限公司；无水氯化钙，嘉兴市龙啸化工有限公司；乳酸，济南帅琦化工有限公司；磷酸三钠，济南盛意隆化工科技有限公司。

RY-JY7Q植物精油提取器，上海锐元机械设备有限公司；RE-2010型旋转蒸发仪，上海贝仑仪器设备有限公司；ATN-1100型全自动定氮仪，上海皆准仪器设备有限公司。

1.2 试验方法[8-9]

1.2.1 茴香砂仁精油的提取

精密称取20.0 g经干燥处理的茴香砂仁粉末，置于圆底烧瓶中，加入蒸馏水和质量分数8%的NaCl溶液，室温下静置1 d。打开植物精油提取器，设定蒸馏温度80 ℃，加热蒸馏12 h，收集馏分于锥形瓶中。静置分层后用无水乙醇萃取，萃取3次后加入无水氯化钙干燥除水。分离后提取液加入旋转蒸发仪中对精油进一步纯化分离。最后得到的精油塞紧瓶口塞子后避光保存。

1.2.2 茴香砂仁精油抑菌保鲜剂的配制

将茴香砂仁精油与乳酸和磷酸三钠以一定比例在40 ℃下混合，加入封水剂后避光保存。使用时根据具体需要进行稀释。

1.2.3 试验中的相关测定方法

抑菌圈测定：选用滤纸圆片法[10]。将大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、巴士酸杆菌、黑曲霉用无菌生理盐水稀释后接种到PDA培养基上。打孔后无菌干燥处理的滤纸片浸到茴香砂仁精油抑菌保鲜剂中，将浸过精油的4个滤纸片放入到各个菌种培养基中。培养若干天后测定抑菌圈的直径，茴香砂仁精油抑菌保鲜剂在各种肉类上的抑菌圈直径测定试验流程基本雷同。

TVB-N值测定：参考文献[11]，采用GB/T 5009.44—2016《肉与肉制品卫生标准的分析方法》进行半微量定氮法测定TVB-N值。

感官评定：参照文献[12]，采用GB 2707—2016标准对猪肉的色泽、气味等进行综合判定，并得出感官评级。

2 结果与分析

2.1 粉末粒径对精油提取效果的影响

在投料量10.0 g、蒸馏温度80 ℃、蒸馏时间12 h的试验条件下，分别考察不同茴香砂仁粒径（＜20，20～40，40～50，50～60，60～80和80～100目）条件下茴香砂仁精油的提取率，进而分析粉末粒径对提取效果的影响。如图1所示，物料减小时提取率增大，当粒径为40～50目时，精油提取率最大，为51%。粉末粒径越小意味着砂仁表皮的细胞壁越容易被破坏，此时萃取溶剂可以更快地与精油相接触，发生萃取过程；然而，当粒径小到一定程度后，细胞壁对抗外力破坏的能力会显著上升，萃取溶剂不能有效地形成通路进入砂仁内部，传质速率降低，甚至很可能出现传质通路被堵塞的情况，使得提取率不升反降[13]。考虑到粉末实际可破碎的大小程度和粒径不宜过小，确定茴香砂仁的粉末粒径40～50目。

2.2 不同萃取溶剂对茴香砂仁精油提取率的影响

试验流程如1.2.1小节所示，将5.00 g茴香砂仁粉末分别加入圆底烧瓶中，以石油醚、乙醚、正戊烷、二氯甲烷为萃取溶剂，比较这4种萃取溶剂对精油的提取率。从图2可以看出，4种萃取溶剂均有萃取茴香砂仁精油的能力，但是性能优劣各不相同。其中石油醚的精油提取率最高，乙醚次之，正戊烷作为萃取溶剂的表现最差。对石油醚和乙醚提取茴香砂仁的提取率进行方差分析，F=23.78，相伴概率为0.01，小于平均显著性水平（0.05），说明这二者对精油的提取率影响有着显著性的差别。考虑到乙醚比石油醚的沸点更低，更易在后续处理中蒸馏分离，故试验选用乙醚作为萃取溶剂。

图1 粉末粒径对精油提取率的影响

图2 不同萃取溶剂的精油提取率比较

2.3 萃取次数对精油提取率的影响

按1.2.1小节，固定其他试验条件不变，考察萃取次数对精油提取率的影响，结果如图3所示。提取次数的差异对精油提取率的影响较为明显，当萃取次数为3次时，萃取率为46%，已经基本满足试验要求。当萃取次数为6次时萃取率不再提升。萃取次数越多，试验流程越繁琐，耗时也越长，且在之后的旋转蒸发仪分离效果越不佳，故萃取次数选择3次较为适宜。

图3 提取次数对精油提取率的影响曲线

2.4 天然抑菌保鲜剂对4种肉类常见菌种的抑制作用

以此次试验萃取茴香砂仁精油为主体，以乳酸和磷酸三钠为辅料，配制天然抑菌保鲜剂，并施用于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、巴氏醋杆菌、黑曲霉这4种常见于肉类的菌种。具体的抑菌效果如表1所示。此次试验所制备的天然抑菌保鲜剂对4种菌种均有一定的抑制作用，其对细菌的抑制作用总体而言较霉菌强，具体的强弱影响顺序为金黄色葡萄球菌＞大肠杆菌＞巴氏醋杆菌＞黑曲霉。还可以看出抑菌圈的大小与茴香砂仁精油的浓度表现出正相关的关系。

表1 天然抑菌保鲜剂对4种菌种的抑制作用

2.5 天然抑菌保鲜剂对几种常见肉类的抑菌作用

调整天然抑菌保鲜剂的浓度为100 mg/mL，以同一金黄色葡萄球菌为接种对象，分别接种在同质量的五花肉、羊羔肉、牛腩肉、鸡脯肉、鸭腿肉上，设定当抑菌圈直径小于20 mm时即属于失去抑菌保鲜效果，观察茴香砂仁精油在不同肉类上的抑菌表现。结果如表2所示。天然抑菌保鲜剂对鸡脯肉的抑菌作用最好，而对羊羔肉的抑菌作用则最差。羊羔肉在3 d时抑菌圈直径已经小于20 mm，基本上可以说该天然抑菌保鲜剂不适用于羊羔肉的保鲜，而鸡脯肉则反之，抑菌效果明显，该抑菌保鲜剂对于鸡脯肉的保鲜来说较为适用。此外，五花肉和鸭腿肉皆是在7 d以前抑菌圈直径大于20 mm，一般情况下的抑菌保鲜也较为适用。总体而言，此次试验制备的肉类天然抑菌保鲜剂使用情况较为优良。

表2 天然抑菌保鲜剂在不同肉类上的抑菌表现 mm

2.6 与其它几种市售抑菌保鲜剂的效果对比

以食用鲜五花肉为试验对象，将此次试验制备的茴香砂仁精油抑菌保鲜剂与市售抑菌保鲜剂（酸化亚氯酸钠、氯化十六烷基吡啶、山梨酸钾、脱氢乙酸钠）进行抑菌效果对比，设定试验时间5 d，抑菌保鲜效果对比如表3所示。5 d后五花肉的pH基本上呈现弱酸性（氯化十六烷基吡啶试验组除外），此时的质地和质感均较佳。另外，从感官评定中可以看到茴香砂仁精油抑菌保鲜剂、山梨酸钾和脱氢乙酸钠试验组表现较好，五花肉有良好的色泽和新鲜度，而且尚无异味。从抑菌圈直径的大小则可以判断出山梨酸钾的抑菌效果最佳，酸化亚氯酸钠和氯化十六烷基吡啶的实际抑菌效果较差。TVB-N值是一种用来衡量肉类食品受到酶和微生物作用后其本身分解产生挥发性碱性物质的程度，表现出肉类产品真实的腐败程度。试验中，5个试验组均表现出了一定的TVB-N值，即表示五花肉均有一定程度的腐败。TVB-N值越小，保鲜效果越好。氯化十六烷基吡啶试验组保鲜效果最差，茴香砂仁精油抑菌保鲜剂试验组和脱氢乙酸钠试验组保鲜效果相差无几，山梨酸钾试验组表现最好。可以总结得出茴香砂仁精油抑菌保鲜剂与其它市售抑菌保鲜剂的效果相近，能够达到肉类保鲜的使用需求。

表3 抑菌保鲜剂在鲜五花肉上的抑菌效果对比

3 结论

此次试验以云南西双版纳特产茴香砂仁为原料，采用水蒸气蒸馏法提取精油，并与乳酸、磷酸三钠复配后制备天然抑菌保鲜剂。对提取过程中影响精油提取效果的粉末粒径、萃取溶剂种类、萃取次数进行分析，发现粉末粒径不宜过小，当粉末粒径为40～50目时较为适宜。而萃取溶剂经过效果对比选用乙醚作为萃取溶剂。萃取次数越多，精油提取率也越高，考虑到试验总时长和之后的分离纯化，选择萃取次数为3次较为合适。另外，重点分析和对比了天然抑菌保鲜剂的实际抑菌保鲜表现，天然抑菌保鲜剂对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、巴氏醋杆菌、黑曲霉均有一定的抑制作用，对细菌的抑制作用总体而言较霉菌强，并且抑菌圈的大小与茴香砂仁精油的浓度表现出正相关的关系；对鸡脯肉、五花肉、鸭腿肉在7 d内的保鲜效果较为良好，与其它市售抑菌保鲜剂进行效果对比，发现茴香砂仁精油抑菌保鲜剂与脱氢乙酸钠的肉类保鲜效果相近，比山梨酸钾较弱。总体而言，试验的精油提取率较高，复配而成的天然抑菌保鲜剂对肉类的抑菌保鲜较为良好，试验效果较佳。