天然调味香料白豆蔻精油的研究进展
白豆蔻是泰国原豆蔻和爪哇白豆蔻的统称，为姜科豆蔻属植物白豆蔻（又名泰国原豆蔻、白豆蔻，Ａｍｏｍｕｍ ｋｒａｖａｎｈ Ｐｉｅｒｒｅ ｅｘ Ｇａｇｎｅｐ）或爪哇白豆蔻（又名印尼小白蔻，Ａｍｏｍｕｍ ｃｏｍｐａｃｔｕｍ Ｓｏｌａｎｄ ｅｘＭａｔｏｎ）的成熟且干燥的果实。这两种植物多生长在温暖潮湿、富含腐殖质的林木下，泰国原豆蔻（Ａ．ｋｒａｖａｎｈ）主产于泰国和柬埔寨，爪哇白豆蔻（Ａ．ｃｏｍｐａｃｔｕｍ）主产于印度尼西亚［１］。我国的海南、云南、广东和广西已经引种栽培成功，尤其是爪哇白豆蔻，在我国引种区的生长发育、品质和产量等都表现较好。白豆蔻气味苦香、味辛凉微苦，用作天然调味香料有去除食品异味和增加香气的功效，在烹饪、汤料、饮料、风味食品、烧烤和腌制肉类等食品的调味中得到了广泛的应用。在我国和东南亚各国，白豆蔻也是制作咖喱粉必不可少的原料之一。另外，白豆蔻在我国作为进口中药材已有很长的应用历史，白豆蔻具有味辛、性温、理气宽中、开胃消食、化湿止呕的功能，用于治疗腹胀、胃痛、吐逆反胃和消化不良等病症［２］。
１·白豆蔻精油的提取方法
植物精油的提取方法常用的是水蒸气蒸馏法和溶剂浸提法，前者使用较多，近年来也发展出一些新的提取植物精油的方法，主要是微波辅助水蒸气蒸馏法和超临界流体萃取法。
程轩轩等［３］采用水蒸气蒸馏法提取了白豆蔻精油，运用正交试验对提取工艺进行了优化，结果表明粉碎粒度对白豆蔻精油得率的影响较大，具有统计学意义。加水量与提取时间对精油得率没有显著影响，无统计学意义。提出了最佳的提取条件：白豆蔻研碎过２０目筛，加６倍量的水提取４ｈ，按照确定的最佳提取工艺，３次重复试验的相对标准偏差（ＲＳＤ）为２．６５％。所确定的最佳提取工艺重现性好，稳定可靠。涂兴明等［４］将３份白豆蔻样品进行不同的粉碎处理，即不粉碎、粉碎果皮和完全粉碎，然后对样品采用水蒸气蒸馏提取精油，蒸馏５ｈ后３种样品的出油率分别为５．７３％，７．５４％和７．８４％。粉碎果皮的样品５ｈ精油可提取完全，而完全粉碎的样品仅用３ｈ即可提取完全。因此，粉碎与否及粉碎的程度对于白豆蔻精油的出油率具有一定的影响。并且不同粉碎程度对于白豆蔻精油的出油速度具有一定影响。丁仰宏等［５］同样对白豆蔻进行不同的粉碎处理，采用水蒸气蒸馏法提取，采用正交试验研究了白豆蔻粉碎程度、加水量、浸泡时间和提取时间对精油得率的影响。由正交试验结果分析可知，对白豆蔻精油得率影响大小的因素依次为：粒径＞加水量＞提取时间＞浸泡时间。方差分析显示：只有白豆蔻的粒径对精油的提取量有显著影响，最佳的提取条件为白豆蔻经粉碎后，加１０倍水量，浸泡１ｈ，水蒸气蒸馏提取３ｈ，３次试验的平均精油得率为４．９％，ＲＳＤ为１．１５％。
Ｆｅｎｇ等［６］分别采用水蒸气蒸馏法和微波辅助水蒸气蒸馏法提取了白豆蔻精油，确定了微波辅助提取白豆蔻精油的最佳条件，即微波输出功率８００Ｗ，微波作用时间３００ｓ，料液比为１∶２５。通过ＧＣ和ＧＣ－ＭＳ鉴定了水蒸气蒸馏法提取的泰国原豆蔻精油中的２９种成分，爪哇白豆蔻精油中的２５种成分。从微波辅助水蒸气蒸馏法的泰国原豆蔻精油中鉴定了２８种成分，爪哇白豆蔻精油２６种成分。
两种方法所得到的白豆蔻精油其化学成分种类几乎相同，只是一些成分的相对含量有差异。精油中含量最高的成分均为桉油精。桉油精在水蒸气蒸馏法得到的白豆蔻精油中占４３．０％，在微波辅助法精油中占５０．１％。而桉油精在爪哇白豆蔻精油中则分别为４７．６％和４８．６％。可以看出，微波辅助提取可以提高精油中主要成分桉油精的含量。李超等［７］应用微波辅助法提取了泰国原豆蔻精油，在单因素试验的基础上定量研究了提取工艺中料液比、微波作用时间和微波功率３个影响因素，分析了各因素与精油得率的关系，并构建了相应的数学模型。所确定的白豆蔻精油最佳提取条件为料液比１∶１０、微波作用时间１５３ｓ、微波功率３２２Ｗ，在最佳工艺条件下白豆蔻精油的得率为２．６７％，与理论计算值２．６４％基本一致，说明回归模型能较好地预测精油的提取得率。由此可见，数学模型的建立对于精油工业化生产有很好的指导作用，并对有效合理利用有限的植物资源具有重要意义。
商学兵等［８］采用超临界ＣＯ２流体萃取技术提取了白豆蔻精油，通过单因素试验确定了原料颗粒度６０～８０目、ＣＯ２流量２２Ｌ／ｈ、萃取温度５０℃、萃取压力３２ＭＰａ、萃取时间３ｈ等最佳单因素操作条件，利用正交试验设计，因萃取压力是次要因素，考虑到安全和能耗问题，将萃取压力改为２８ＭＰａ，做３组平行验证实验，平均得率２．９２％。Ｗｉｐａｗｅｅ等［９］采用响应曲面法研究了操作条件对白豆蔻精油提取的影响，并提出了超临界ＣＯ２提取白豆蔻精油的最佳条件，在选定的提取温度３３～６７℃、压力９．１～２５．９ＭＰａ和提取时间２０～７０ｍｉｎ的范围内，研究了这三个因素对白豆蔻精油得率的影响。从响应面模型得出白豆蔻精油的最佳提取条件是３３℃，１７．５ＭＰａ和７０ｍｉｎ，在最佳条件下白豆蔻精油的含量是１７．３ｍｇ／ｇ（以干重计）。另外，在其它提取条件下得到的精油得率也都明显高于有机溶剂浸提法的得率（９．７４ｍｇ／ｇ干重）。但两种方法所得到的白豆蔻精油的化学成分是非常相似的，其中桉油精为７０．８７％、α－蒎烯８．８９％、柠檬烯４．８１％。超临界流体萃取法是较新的一种提取方法，具有提取系统密封不受外界影响，提取温度低、提取率高和应用范围广等优点。虽然目前超临界流体萃取方法成本较高，对设备要求也高，在实际生产中并没有得到很好的应用，但这种方法前景很好，可以通过ＣＯ２流体萃取非极性和中等极性的成分，用其它流体或改良的ＣＯ２流体萃取极性成分；通过不同极性的溶剂可以提供给提取物很好的分离选择度；所用的流体对环境无害［１０］。基于此，超临界流体萃取的方法或其改进方法在未来几年可能会应用在大量提取植物精油的生产中。
２·白豆蔻精油的化学成分
白豆蔻原植物分布范围较广，除了热带的原生地外，还有许多亚热带的地区栽培种植，由于各种植地的环境因素、气候气象条件、土壤状况等有较大差别，因此各地所提取出的白豆蔻精油的化学成分和含量有一些差异，见表１。
由表１可知，白豆蔻精油的化学成分主要是由单萜烯类化合物、倍半萜烯类化合物以及萜烯类氧化物构成的，并且以前两类化合物占大多数。无论任何产地的白豆蔻精油，均以桉油精为含量最高的化学成分。
３·白豆蔻精油的生物学功效
３．１ 抗氧化活性
冯雪等［１８］以合成抗氧化剂没食子酸丙酯（ＰＧ）为参照物，从总体抗氧化、清除超氧阴离子自由基和羟基自由基三个方面，分别评价了白豆蔻精油的抗氧化活性。试验结果显示：在总体抗氧化能力方面，中国产白豆蔻精油虽略优于印度产白豆蔻精油，但均低于ＰＧ；在浓度范围为０．５～２．０ｍｇ／ｍＬ时，白豆蔻精油清除超氧阴离子自由基的能力高于ＰＧ，且与精油浓度呈正相关；而印度产白豆蔻精油略优于中国产白豆蔻精油。在１×１０－５～５×１０－５ ｍｇ／ｍＬ的浓度范围内，印度产和中国产白豆蔻精油的羟自由基清除率分别为５９．５４％～９２．４９％和６１．８７％～９６．８７％，而ＰＧ 为６２．１９％～８５．３７％，证明白豆蔻精油清除羟基自由基的能力大于ＰＧ。
商学兵等［１９］采用Ｓｃｈａａｌ烘箱法，在大豆油样品中分别加入一定量的白豆蔻精油、抗氧化剂和增效剂，每间隔一定时间测定一次大豆油样品的过氧化值（ＰＯＶ），结果显示：随白豆蔻精油使用量的增加，大豆油过氧化值呈线性降低，表明白豆蔻精油具有抑制大豆油生成过氧化物的能力，同时抗氧化效率随白豆蔻精油浓度的增强而增强。通过比较０．０５％白豆蔻精油、０．０２％ＢＨＴ和０．０２％ＴＢＨＱ对大豆油的抗氧化效果，发现０．０５％的白豆蔻精油抗氧化效果与０．０２％的人工合成抗氧化剂ＢＨＴ相接近。白豆蔻精油是天然产物，无毒副作用，具有合成抗氧化剂无可比拟的优势，即使现阶段不能完全替代合成抗氧化剂，采用白豆蔻精油和合成抗氧化剂混合使用的方式，尽量减少合成抗氧化剂的使用量，也能减少合成抗氧化剂所带来的潜在风险。
３．２ 杀虫驱虫作用
张书锋等［２０］以白纹伊蚊为试验对象，评价了白豆蔻、望春花和高良姜精油的驱蚊活性。首先用水蒸气蒸馏法提取３种植物精油，然后利用所获得的精油进行驱蚊试验。结果显示该３种植物精油有效驱蚊时间分别为：白豆蔻精油０．５～１．０ｈ、望春花精油１．０～１．５ｈ、高良姜精油２．０～２．５ｈ。可见所试的３种植物精油都有一定的驱蚊活性，具有用于研制天然驱蚊剂的潜力。但由于精油的挥发性强，致使有效驱避时间明显低于目前广泛使用的合成驱避剂。或许可以通过加入增效剂或挥发抑制剂的方式，以加强驱蚊效果或延长有效驱蚊时间。
３．３ 对人体生理功能的作用
Ｃｈｅｎ等［２１］通过对肺阳虚大鼠使用白豆蔻、紫苏叶和白芷水提取物进行灌胃２４天，并连续观察记录各组大鼠的行为、体重、直肠温度和握力等数据，取血样测定血清中的ＮＯ和免疫球蛋白Ｇ抗体，最后解剖测定心肺指数。结果显示：３种水提取物都可以显著地提升回温、体重、握力和血清中的免疫球蛋白Ｇ抗体，减少血清ＮＯ含量和心肺指数，可以改善体质消瘦的症状、疲劳和乏力。
Ｌｅｅ等［２２］研究了白豆蔻乙醇提取物在治疗支气管哮喘中的作用，通过研究血红素加氧酶－１（ＨＯ－１）基因和蛋白表达与爪哇白豆蔻的乙醇提取物在由卵清蛋白诱导的ＢＡＬＢ／ｃ小鼠哮喘模型疗效的关系，发现爪哇白豆蔻的乙醇提取物通过增强ＨＯ－１基因的表达来抵抗呼吸道炎症。
白豆蔻精油中含量最高的化学成分是桉油精，通过动物实验证明桉油精具有一定的生理功能。Ｓａｎｔｏｓ等［２３］研究了桉油精的抗炎和镇痛作用，在１００～４００ｍｇ／ｋｇ口服剂量范围内，桉油精可有效抑制对角叉菜胶诱导的爪水肿和棉球诱导肉芽肿，桉油精也能抑制小鼠腹腔注射乙酸诱导的腹腔毛细血管通透性增加，抑制足底注射福尔马林和腹腔注射乙酸引起的化学疼痛。桉油精对运动表现显著的抑制作用，也能增强戊巴比妥钠小鼠睡眠时间，表明桉油精是一种可行的作用于中枢神经系统的抑制剂。徐巧萍等［２４］研究了桉油精对卵白蛋白致哮喘豚鼠炎症的抑制作用，通过测量豚鼠肺组织中嗜酸细胞阳离子蛋白（ＥＣＰ）、白细胞介素４（Ｌ－４）、Ｌ－８和肿瘤坏死因子α（ＴＮＦ－α）的含量，得出的结论是：在哮喘急性发作时，桉油精通过减少嗜酸性粒细胞，降低嗜酸性粒细胞的活性，从而抑制哮喘的急性发作；在哮喘迟发相阶段，桉油精可通过降低Ｌ－８水平、ＴＮＦ－α活性，从而抑制或改善由Ｌ－８水平升高导致的中性粒细胞聚集于支气管肺泡而直接引起的哮喘加重和持续状态。
Ｌｕ等［２５］用ＭＴＴ法研究了７种食用姜科植物的细胞毒活性，通过测定这些植物对肝癌细胞系的抑制作用，发现白豆蔻表现出很高的细胞毒活性，即使在５０．０ｍｇ／ｍＬ浓度下也能抑制４０％的细胞增殖。白豆蔻精油也有促进马钱子总碱贴片中马钱子总碱的透皮吸收作用，浓度为１０％时效果最明显［２６］。
４·白豆蔻精油的应用展望
白豆蔻作为传统的药食两用植物，已经广泛应用在食品、医药等领域，在中医药领域应用尤其广泛。但是由于白豆蔻精油中所含的化学成分性质活泼，容易被氧化和光促分解，在中药制剂的生产和贮藏过程中容易发生挥发或氧化等副反应而影响药效。方军英［２７］用β－环糊精包合白豆蔻精油，提高了精油的稳定性，延长了保存时间，为白豆蔻精油的使用提供了一条新途径。白豆蔻精油是天然食用植物的提取物，无毒无害，出于人们对合成食品添加剂的负面认识，天然提取产物更容易被广大消费者所接受。目前，白豆蔻及精油大多用在家庭、餐饮行业等的烹饪上，在加工食品中使用还比较少，凭借着白豆蔻精油本身的一些良好特性，相信在不久的将来，白豆蔻精油将在食品工业和中医药领域中得到更广泛的应用。