复合包衣精油在不同条件下稳定性研究

■李思勉 刘 峰 王 响 刘晋渝 黄明亚 吕继蓉

(成都大帝汉克生物科技有限公司，四川省动物采食调控工程技术研究中心，四川成都 611130）

植物精油是一种成分复杂的混合物，对其组分进行分析检测有助于产品开发和利用，有助于评估不同产品效价，对比不同产品质量。一般而言，精油含有醇类、醛类、酸类、酚类、丙酮类、萜烯类等，有芳香气味[1]。随着禁抗政策的推行和健康养殖意识的提高，精油作为最经济的替抗产品之一，在动物养殖领域的应用迅速增加。由于天然精油使用成本高，产地来源不稳定等，大部分饲料用精油是选用天然精油的主成分复配而成，其中被人们广泛用于饲料工业中的精油成分主要有肉桂醛、香芹酚、百里香酚、丁香酚等。近年来许多研究已经证明，精油对饲料中的霉菌有一定的抑制作用，使饲料霉变的时间得到延缓[2]。精油具有很强的抗氧化作用[3]。在育肥猪饲料中添加肉桂醛，可以提高肌肉的抗氧化能力，缓解肌肉的氧化酸败变质，提高动物的肌肉品质[4]。此外，精油能够在一定程度上促进动物肠道内消化酶的分泌，增强消化酶的活性，对于小肠绒毛的发育也有较强的促进作用[5]。

由于精油是由一类挥发性强、易氧化的活性物质组成的，所以精油的稳定性一直是行业的痛点，也是用户关注的重点。目前，业内主要采用包被技术、包衣技术及使用特殊功能的载体等方法解决精油的稳定问题，都能达到异曲同工的效果，然而，使用包被技术和特殊载体技术生产成本普遍偏高，采用包衣技术生产成本相对合理，性价比较高。本研究选用空隙封闭结合包衣液包被技术生产的复合精油作为考察对象，检测其在自然存放条件、高温及添加到饲料中制粒的变化情况。分析精油成分的方法很多，如高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱-质谱联用法（GC-MS）、薄层色谱法（TLC）、超临界流体色谱法（SFC）等。不同的样品适用不同的方法，其中液相色谱和气相色谱是在饲料检测中最常用的技术。目前关于饲料中精油成分检测的相关分析研究资料较少，本试验使用气相色谱法，检测复方包衣精油在自然存放、高温及饲料制粒中的变化规律，旨在为精油的开发利用提供基础研究，为精油的评估和选择提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

样品来自市售的某款以空隙封闭技术结合包衣液包被技术生产的复合精油。样品中主要成分检测结果为百里香酚4.310%、丁香酚2.377%、肉桂醛4.351%、香芹酚8.493%。试验分为3 个处理组，处理一组为自然存放，处理二组为模拟高温制粒条件，处理三组为500 g/t添加量添加到全价料中制粒，具体试验处理见表1。

表1 试验处理

1.2 试验材料和仪器

全价配合饲料粉料（四川建奇饲料有限公司）；水（GB/T 6682—2008）一级（阿拉丁试剂有限公司）；甲醇（阿拉丁试剂有限公司）；乙腈（色谱纯）（阿拉丁试剂有限公司）；微孔滤膜（美国安杰伦公司）0.45 μm，有机系。高效液相色谱仪（美国安杰伦公司）；电子天平（梅特勒托利多集团）；涡旋振荡器（赛默飞世尔科技有限公司）；烘箱（北京中科博达仪器科技有限公司）；全自动混合机（江苏正昌集团）；高温蒸汽制粒机（江苏正昌集团）。

标准贮备溶液：精密称取百里香酚（CAS：89-83-8，纯度不低于98.0%，阿拉丁试剂有限公司）、香芹酚（CAS：499-75-2，纯度不低于98.0%，湖北诺纳科技有限公司）、丁香酚（CAS：97-53-0，纯度不低于98.0%，阿拉丁试剂有限公司）和肉桂醛对照品（CAS：104-55-2，纯度不低于98.0%，阿拉丁试剂有限公司）适量（精确至0.01 mg），分别置于10 mL容量瓶中，用甲醇（色谱纯）溶解并稀释至刻度，混匀，配成浓度百里香酚、香芹酚、丁香酚为10 mg/mL、肉桂醛为1.0 mg/mL的标准贮备溶液。

混合标准工作溶液：准确移取百里香酚、香芹酚、丁香酚和肉桂醛标准贮备溶液各1.0 mL置于同一10 mL容量瓶中，用甲醇（色谱纯）稀释定容至刻度，混匀。该溶液中百里香酚、香芹酚、丁香酚的浓度为1.0 mg/mL、肉桂醛浓度为100 μg/mL。2～8 ℃密封保存。

1.3 试验方法

颗粒料制粒：按照以下工艺参数制备，蒸汽压力0.4 MPa，调质温度85 ℃，调质时间30 s，环模孔径3.0 mm，粒料长度4～6 mm。

样品处理：按GB/T 20195—2006 制备试样，至少200 g，粉碎过0.42 mm孔径的分析筛，充分混匀，装入磨口瓶中备用。

1.3.1 气相色谱仪工作条件

色谱柱：毛细管色谱柱（5%二苯基，95%二甲基硅氧烷）30.00 mm×0.25 mm×0.25 μm，或性能相当者。升温程序：80 ℃保持1 min 升至120 ℃，再以5 ℃/min升至145 ℃，最后以35 ℃/min升至250 ℃，保持2 min；载气流速1.0 mL/min（恒流模式）；进样体积1 μL，进样口温度250 ℃；检测器温度300 ℃；氢气流量30 mL/min；空气流量300 mL/min；尾吹气流量30 mL/min。将所有样品上机检测，每个样品重复3次。

1.3.2 标准曲线图绘制

按照条件，以浓度为横坐标，峰面积为纵坐标作图，绘制标准曲线，标准曲线相关系数不低于0.99。单点校准时，试样溶液与标准溶液中待测物的响应值相差不超过30%。如超出线性范围，应用甲醇稀释后，重新进样分析。

样品中香芹酚、丁香酚、肉桂醛、百里香酚的含量以质量分数X计。

式中：V——样品定容体积（mL）；

C——样品中各个组分的进样浓度（μg/mL）；

N——稀释倍数；

M——样品质量（g）。

1.4 试验数据处理

用Excel进行数据的初步处理，用SPSS 20.0的一般线性模型对数据进行单因素方差分析（one-way ANOVA）来确定4种成分损失率之间的差异。P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 精油自然存放的损失率

如表2 所示，在自然存放条件下，总精油含量和各成分损失率均随时间延长逐渐增加，其中第60 天损失率丁香酚＞香芹酚＞肉桂醛＞百里香酚，不同成分间差异显著（P＜0.05）；第120 天损失率丁香酚＞百里香酚＞香芹酚＞肉桂醛，丁香酚损失率显著高于肉桂醛和香芹酚（P＜0.05），百里香酚损失率与其他成分间差异不显著（P＞0.05）；第180 天损失率丁香酚＞百里香酚＞香芹酚＞肉桂醛，丁香酚损失率显著高于其他3种成分（P＜0.05），百里香酚、肉桂醛、香芹酚损失率差异不显著（P＞0.05）。

表2 精油在自然条件下储存不同时间段的损失率（%）

2.2 精油不同温度烘烤后的损失率

表3 可见，经85 ℃和100 ℃处理后，精油总含量和各成分含量检测值均较处理前有所下降，且随温度升高检测值下降增加，损失率增大。此精油产品85 ℃烘烤5 min后总损失率0.434%，各成分损失率百里香酚＞肉桂醛＞香芹酚＞丁香酚；100 ℃烘烤5 min后总损失率0.974%，各成分损失率百里香酚＞丁香酚＞肉桂醛＞香芹酚。85 ℃和100 ℃烘烤后百里香酚损失率均显著高于其他3 种成分（P＜0.05），丁香酚、肉桂醛、香芹酚损失率差异不显著（P＞0.05）。

表3 精油不同温度烘烤后的损失率（%）

2.3 制粒后精油的损失率

制粒后随即检测精油中各主要成分含量。由表4可知，精油总含量损失率的3次检测值分别为23.47%、8.16%、29.59%，均值为20.41%，SEM 为6.37%。检测3 精油总含量的损失率为检测2 的3.6 倍。并且各精油组分的检测含量和总精油的检测含量无正相关性，如检测3 中精油总量最低，但是肉桂醛的检测含量却是最高的，且丁香酚的检测含量和检测2 一致并高于检测1。对该制粒样品进行随机3 次检测，最终检测值差异非常大，用气相色谱检测颗粒料中精油含量可信度低，要得到更准确的结果，可以考虑提高添加比例，或完善萃取和检测方法。

表4 精油在制粒后的损失率(%)

3 讨论

随着精油在替抗饲料中的广泛应用，探索其在储存和加工过程中的损失对于评估精油质量和确定合理添加量十分重要。目前液相色谱法和气相色谱法是检测精油含量的主要手段，具有分离效能高、选择性好、灵敏度高、样品用量少、分析速度快及应用范围广等优点[6]。

精油一般为液体状态，几乎不溶于水, 易溶于极性小的有机溶剂中；精油在常温状态下易挥发，有特殊的气味，氧化性高，易氧化分解[7]。由于精油特殊的理化性质，其对温度、酸碱及贮存等环境因素很敏感。本研究检测了某市售以空隙封闭技术结合包衣液包被技术生产的复合精油，发现在自然存放条件下，精油总含量和各成分损失率均随时间延长逐渐增加，此结果符合精油易挥发易氧化的理化特性。丁艳霞等[8]研究发现，保存90 d 后, 各种方法保存的桂花精油的损失率都有显著上升，可见精油的损失率与存放时间存在一定关系。刘彤晖[9]研究发现，未经处理的精油经过30 d 的暴露后，香芹酚、肉桂醛和复配精油的保留率分别下降到27%、28%和25%。本试验结果显示，采用空隙封闭结合包衣液包被技术生产的精油其保留率明显提高。因此，在使用过程中最好选择经处理的精油，可明显降低其释放速率，减少精油挥发带来的损失。

温度对精油的稳定性有很大的影响。肉桂精油主要由10种化合物组成，其中肉桂醛含量最高，占精油总成分的87%；肉桂酸次之。郑锋[10]研究发现，温度和酸碱度会影响肉桂精油的抑菌活性，肉桂精油在灭菌温度121 ℃处理1 h后其抑菌活性基本丧失。在本试验中，100 ℃烘烤后的总损失率大于85 ℃烘烤，可见处理温度越高，精油的损失率越大。配合饲料加工工艺流程主要包括原料的接收、初清、粉碎、配料、混合、制粒、膨化、成品称重打包等主要流程[11]。饲料生产过程中的调质、挤压膨化、制粒等高温工序均会使饲料中的精油活性受到影响。目前关于精油产品在饲料生产中损失情况的相关研究较少，在制粒试验中，精油样品各个组分含量制粒前均高于制粒后，说明饲料制粒过程对精油含量造成了一定的影响。可见温度对于热敏感性的添加剂有显著的影响，提示我们在使用精油时需要适当增加添加量或选用特殊工艺的精油来弥补或减少饲料加工过程中的精油损失以达到预期效果。

精油成分组成非常复杂，主要有酚类、萜烯类、醛酮类、醇类、酸类及芳香族化合物。其中，酚类、萜烯类和醛酮类化合物为主要抑菌成分[12]。精油品种繁多，需要筛选价廉而又抑菌性好，同时对畜禽有保健、促生长等作用的成分用作饲料添加剂。香芹酚、百里香酚、丁香酚以及肉桂醛等化合物抗氧化和抗菌作用显著，配合使用有协同作用，是精油产品的常见组成成分。在自然保存条件下、烘烤试验和制粒试验中，精油中的百里香酚、香芹酚、丁香酚以及肉桂醛等均产生了不同程度的损失。可见即使在相同条件下，由于不同精油成分的特性不同，其损失率存在差异，其中丁香酚和百里香酚的损失程度可能大于香芹酚和肉桂醛。

El-Maati 等[13]研究了不同丁香提取物的酚类含量、抗氧化潜力和对病原菌的抗菌作用，指出抗菌能力较强的提取物的酚类含量也较高。夏季香薄荷（Satureja hortensis）精油中主要成分是γ-萜品烯、香芹酚、对伞花烃和α-萜品油烯，Chambre等[14]评估了不同时间在不同温度下加热薄荷精油样品成分和化学性质的变化，随温度和加热时间增加，混合物中γ-萜品烯含量从42.35%线性下降到0，而香芹酚浓度从32.83%上升到91.36%，在190 ℃加热2.5 h后，薄荷精油中香芹酚是主要成分。闪点是可燃性液体贮存、运输和使用的一个安全指标，同时也是可燃性液体的挥发性指标。如表5所示，4种物质分子量差异不大，从物理性质上分析可见，肉桂醛和丁香酚的沸点高于百里香酚和香芹酚；而挥发性肉桂醛明显低于其他，丁香酚挥发性最强；从化学结构上看丁香酚和肉桂醛都有更多的双键结构。袁瑶等[15]比较了市售的15种猪、禽用精油添加剂的热稳定性，经过85 ℃、40 s热处理，其中肉桂醛或香芹酚含量超过50%的产品在加热后损失率均低于10%，而损失率最高的两款产品中均有较高的百里香酚含量。本试验结果显示，自然存放条件下，丁香酚损失率高于其他成分，可能是由于其较强的挥发性；而在烘烤试验和制粒试验中，百里香酚损失率大于其他成分，与根据理化性质和抗氧化性推测的结果基本相符。

表5 香芹酚、百里香酚、丁香酚、肉桂醛理化特性

精油的最终含量受到储存、加工条件、添加使用过程的共同影响。精油加入饲料进行制粒后的检测值受添加使用过程中产生的人工操作损耗、机器损耗、检测成分萃取率、检测方法和仪器误差的多方面影响，其检测数值变异较大，因此，想要得到更准确的检测结果，应进一步确定合适的添加比例、优化萃取和检测方法，以提高检测精度。

4 结论

在本试验中，精油在自然条件下保存时，随时间的延长其损失率逐渐增加，其中丁香酚损失率最高。在烘烤和制粒试验中，温度越高精油损失率越大，高温对精油中的香芹酚、百里香酚、丁香酚以及肉桂醛等均造成了不同程度的破坏，其中百里香酚的损失率大于其他成分。储存、加工和添加使用过程都会影响精油的最终含量，目前，饲料精油稳定性尚无标准检测方法，一般可通过自然存放损失、模拟饲料加工损失、制粒后损失综合评估。此外，检测颗粒料中的精油含量还受到萃取率、检测方法、仪器误差和混合均匀度等的影响。如果损失率与实际有所差距，可通过进一步确定合适的添加比例、优化萃取和检测方法，以提高检测精度。不同精油成分损失率有所不同，提示我们在使用精油时需要考虑精油的组成成分及含量，选择配比合理的精油，同时适当增加添加量或选用特殊工艺的精油来弥补或减少饲料加工过程中的精油损失以达到预期效果。