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调味香辛料月桂挥发油的研究进展

    月桂(Laurus nobilis L.)樟科月桂属常绿小乔木,又称月桂树或香叶子,月桂树冠呈卵圆形,分枝较少,小枝绿色,整体都有香气。月桂为亚热带树种,原产于地中海沿岸[1],现中国、突尼斯、阿尔及利亚、摩洛哥、葡萄牙、北塞浦路斯、土耳其、法国和黑山等国均有大量种植。在我国主要分布在长江流域以南的江苏、浙江、台湾和福建等省份。月桂的干叶及挥发油是重要的调味香辛料,主要用于食品调味品、肉制品、汤羹和鱼类的调味,且具有抗菌和杀虫活性,能够用作食品防腐剂。在化妆品行业,月桂挥发油常用于制作面霜、香水和肥皂[2]。另外,月桂挥发油也具有药用价值,用于治疗风湿病和皮炎、胃痛、消化不良和肠胃胀气等症[3],也可作为祛风剂、发汗剂、兴奋剂、催吐剂和驱虫剂等。本文综述了月桂挥发油的化学成分、生物学功效的研究进展,并对其应用前景进行了展望。
    1 月桂挥发油的化学成分
    月桂挥发油具有辛甜、鲜而清凉的气味,余香甜辛优美,香味甜而不苦。在常温状态下为无色、浅黄色至浅橄榄绿色液体,易溶于乙醇溶液中。月桂挥发油主要是从月桂叶及小枝中提取[4],其化学组成较为复杂。国外产月桂挥发油的化学成分已有诸多报道,而我国月桂的研究甚少。由于植物挥发油的含量不但与植物种类有关,而且同一种芳香植物,其挥发油含量高低及成分的差异也与植株年龄、不同生长发育期、生长季节、土地条件和提取方法等因素有关[5]。因此,不同国家和地区生长的月桂,其挥发油化学组成及其含量有很大差异。不同产地的月桂挥发油的化学组成及其含量见表1。

    由表1可知,不同产地的月桂挥发油在化学成分及其含量方面是有很大差异的,月桂挥发油的化学成分可以归纳为单萜烯、倍半萜烯和相应的含氧衍生物三大类,但其主要成分都是1,8-桉叶素、α-乙酸松油酯和肉桂醛。1,8-桉叶素也是薰衣草油的主要成分之一,其具有杀菌活性,是配制风油精、薰衣草型香精和香薇型香精必备的香料之一。适量地添加1,8-桉叶素可增加此类香精或相关产品的清凉气息。其用于化妆品香精和其它卫生用品,如药皂、牙膏、漱口水、护肤水、气雾剂等产品的加香,以及工业制品中用于不良气息的掩盖剂。另外,1,8-桉叶素也用于调配食用香精,用于软饮料、口香糖、咳嗽药水和薄荷糖等产品的加香[10]。
    2 提取方法
    月桂挥发油的提取方法,主要包括水蒸气蒸馏法(HD)、无溶剂微波提取法(SFME)、微波辅助水蒸气蒸馏法(WHD)和超临界CO2萃取(SFE-CO2)。
    李荣等采用HD提取了月桂挥发油,所得到月桂挥发油为浅黄色的油状液体,产率为1.56%。并且利用GC-MS技术结合标准保留指数对比,从月桂挥发油中鉴定出了44种化合物。Ozek[11]用HD法提取了土耳其西南地区的月桂挥发油,测定了HD法提取月桂挥发油的最佳参数,并发现蒸汽流量和提取时间对于提取有很大影响。作者发现在蒸馏进行到2h后,就可以得到约全部挥发油的80%;剩余部分在接下来的2h可以全部提取出来。因此,考虑到能源的节约,一般只需蒸馏2h。Amin等[12]也用HD法提取了伊朗不同生长期的月桂挥发油,提取率是0.8%~1.5%。Uysal等[13]运用SFME提取了月桂挥发油,并把所得结果与HD法和超声辅助提取法作了对比。最终得出最佳提取工艺:提取前,先用少量水润湿140g月桂叶,放在改进的克莱文森微波装置中,并在微波功率为85W、提取温度为100℃下加热50min,得到挥发油后用无水硫酸钠干燥,并在0℃下储存。Bayramoglu等[14]利用WHD法和HD法提取了月桂挥发油,考察了微波功率和提取时间对月桂挥发油产率和化学组成的影响。成分分析显示两种方法得到的月桂挥发油成分基本一致。但WHD 法得到的挥发油产率略高于HD法,达到了2.2%。与HD法相比,WHD法可以节省55%~60%的提取时间。其原因主要是在微波加热提取的过程中,在植物组织内部形成了更高的压力梯度,高内能加速了植物内部水分的蒸发,从而形成很高的内压和浓度梯度所致。Caredda等[15]用SFECO2进行了提取,得出最佳提取条件:提取压力为90MPa,提取温度是50℃,CO2流速为1.0kg/h,两个分离器的压力分别设置为90,15MPa,温度分别为-10,10℃。
    3 月桂挥发油的生物学功效
    3.1 抗氧化活性作用
    Saab等[16]研究发现,月桂叶挥发油和月桂种子挥发油都表现出清除DPPH自由基活性,其半抑制浓度分别为66.1,53.5g/mL;两者都显示出清除自由基和抗氧化活性。并首次发现月桂叶和种子挥发油都具有在体外抑制K562细胞增殖的作用。Ozcan等[17]通过DPPH自由基清除和β-胡萝卜素/亚油酸实验测定了月桂挥发油的抗氧化效果,表明月桂挥发油显示出抗氧化活性,并推断月桂挥发油表现出抗氧化活性的原因可能是其含有丁香酚、单萜烃类等成分。李荣等[18]利用磷钼络合物法、结晶紫法和硫氰酸铁法等方法测定了月桂挥发油的抗氧化活性和清除自由基能力。结果表明:在一定浓度范围内,月桂挥发油的抗氧化活性、羟自由基清除能力、DPPH 自由基清除能力比BHT和PG强;但清除超氧阴离子自由基的能力不如PG;其抑制亚油酸的过氧化能力与BHT和PG差不多。因此,月桂挥发油具有良好的抗氧化效果。
    3.2 杀虫活性
    Jemaa等[19]考察了突尼斯、阿尔及利亚和摩洛哥产月桂挥发油对于谷蠹(Rhyzopertha dominica)和赤拟谷盗(Tribolium castaneum)的排斥性和毒性,发现月桂挥发油的杀虫活性与害虫的种类和月桂的产地有很大关系。作者通过滤纸实验发现,摩洛哥与突尼斯、阿尔及利亚产月桂挥发油相比,有更强的杀虫活性,三者对于谷蠹的半致死量分别为0.013,0.036,0.033μL/cm2,对赤拟谷盗的半致死量分别为0.045,0.139,0.096μL/cm2。另外,熏蒸活性实验显示,谷蠹和赤拟谷盗都对摩洛哥产月桂挥发油更为敏感,对谷蠹的半致死浓度分别是68,99,113μL/L,对赤拟谷盗的半致死浓度分别是172,194,217μL/L,证明三种不同产地的挥发油对于谷蠹和赤拟谷盗均具有显著的杀虫活性。三种不同地区挥发油杀虫活性的不同与挥发油所含化学成分和含量的差异有关,特别是它的主成分1,8-桉叶素。Macchioni等[20]研究了意大利产月桂挥发油对兔痒螨(Psoroptes cuniculi)的杀螨活性,发现挥发油的浓度在10%时,螨虫的致死率为73%;浓度在5%时,杀螨活性降至51%。若将挥发油浓度稀释至2.5%,1.25%和0.625%时,月桂挥发油已不再具有杀螨活性。由此推断,月桂挥发油对螨虫的最小致死浓度为5%。
    3.3 抗菌作用
    Hassiotis等[21]研究了月桂及其挥发油对沙漠球囊霉(Glomus deserticola)和根内球囊霉(Glomusintraradices)两种真菌生长过程的影响,作者测定了在不同月桂挥发油浓度下真菌侵染和宿主生长状况,发现这两种真菌都能成功侵染宿主,并能够促进宿主生长。其中沙漠球囊霉比根内球囊霉呈现出更高的感染水平,证明了月桂挥发油对于真菌的生长有很强的抑制作用。当将月桂叶添加到土壤中时,同样也发现有抑菌作用,其抑菌水平与添加量有很大关系。相比之下,月桂挥发油的抑菌活性更强。月桂在不同生态系统的应用起到了很好的抑菌作用,并推断它可能对垃圾降解有一定意义。Corato等[22]通过体内和体外试验研究了SFE-CO2法得到的月桂挥发油对于三种植物致病真菌———葡萄孢菌、核果链核盘菌和指状青霉的抑制作用。在体外浓度范围为200,400,600,800,1000μg/mL下考察了月桂挥发油对于三种真菌菌丝的抑制作用,发现在浓度分别为200,1000μg/mL下完全抑制了核果链核盘菌和葡萄孢菌,而指状青霉在整个浓度范围内只受到一定程度的抑制。另外,他们又通过生物学试验考察了其抑菌活性,把月桂挥发油喷雾在水果表皮上,发现其对于猕猴桃和桃子有很好的抑菌效果,且证明月桂挥发油并没有植物性毒性,能保持水果原有的香味和香气。Ivanovic等[23]用液体培养基稀释法考察了月桂SFE-CO2提取物和月桂挥发油对葡萄球菌株的抗菌作用,发现月桂挥发油中所含的丁香酚、甲基丁香酚和脂肪酸甲基酯等其它活性成分可能是其表现出抗菌活性的主要原因,相比其它菌株来说,葡萄球菌株(Staphylococcus ntermedius)对于月桂SFE提取物和月桂挥发油更为敏感,因此可以考虑把月桂制成食品工业的防腐剂。Malti等[24]考察了月桂挥发油对于革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌的抑制作用,并考察了其对于瑞士白化变种小鼠的毒性。小鼠连续口服7天后,考察了其造血系统、酶系统和组织学变化,发现肌酐磷酸激酶水平明显升高,并在形态学上引起小鼠肝脏的变化。另外,还发现其对于甘油醛-3-磷酸脱氢酶有抑制作用,造成硫代巴比妥酸反应物和琥珀酸脱氢酶水平大幅上升,过氧化氢酶活性无变化。毒性试验表明,月桂挥发油最小致死剂量是0.3mg/g,对小鼠体内的能量代谢和氧化应激造成影响。
    3.4 镇痛、抗炎和抗肿瘤作用
    Sayyah等[25]研究了月桂挥发油的镇痛和抗炎效果,发现月桂挥发油对于大小鼠的镇痛和抗炎作用与吗啡、吡罗昔康等相关镇痛药和非激素类药品有相似之处。此外,毒性实验结果显示其最小致死剂量是0.3mL/kg。月桂挥发油的镇痛作用与中枢药物一致,由此作者推断月桂挥发油主要是通过对人和动物的中枢神经来实现镇痛作用的。另外,月桂挥发油还具有抑制癌细胞生长的活性。Al-Kalaldeh等[26]用细胞增殖试验法测定了月桂挥发油对人乳腺癌细胞的抑制作用。结果表明:月桂挥发油对乳腺癌细胞有抗恶性细胞增殖活性,其半抑制浓度为24.49μg/mL。
    4 展望
    近年来,随着科学技术的进步和人们物质生活水平的不断提高,以及食品安全问题的频频发生,食品添加剂受到社会各界的重视与关注。因此,天然、安全、高效的食品添加剂的开发和研究也变得越来越有意义。月桂挥发油具有良好的抗菌、防腐和杀虫活性,可以通过喷雾、熏蒸、浸泡等途径将其分散于食物表面,用于水果、蔬菜、肉制品等的保鲜。由于其辛甜,鲜而清凉的气息,且有一定的抑菌作用,因此可用于空气清新剂、男士用古龙香水等。目前我国对月桂的研究和应用甚少,主要集中在化妆品行业和日用品工业,在食品方面的应用更是屈指可数。相信随着对月桂的不断研究和开发,月桂及其挥发油将在食品、医药、化工等行业中有更加广阔的应用前景。

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