贾海燕 张吉树
摘要 综述了百里香在园林绿化、药用、食用、精油提取等方面的应用,并且对其在我国的应用前景进行探讨,对精油提取、资源利用的产业化发展方向进行综述,为进一步开发利用提供理论基础。
关键词 百里香;价值;应用前景;产业化
中图分类号 S567 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2014)05-01347-04
Abstract The application research progress of Thymus vulgaris in gardening, medicinal, edible, extraction of essential oil and etc were reviewed, the application prospect in China was discussed. The industrial development trend of essential oil extraction and resource utilization were summarized, which provides a theoretical basis for the future development and utilization.
Key words Thymus vulgaris. LinnAeus; Value; Application prospect; Industrialization
百里香(Thymus vulgaris.Linn Aeus )是唇形科(Labiatae)百里香属(Thymus)植物的总称,为多年生低矮亚灌木。因其在花期具有强烈的芳香气味故而得名百里香,其香味被人們美妙地称赞为“破晓的天堂”。百里香原产于地中海沿岸,全球有300~400种,广泛分布在北非、欧洲和亚洲温带地区,经济栽培以南欧最多[1]。据有关资料记载,我国百里香属有12个种和2个变种[1-3]。经实际查阅各地植物志,发现有些品种未收录在《中国植物志》中,共计17种和2个变种(表1)[4]。百里香属植物分布很广泛,从南到北均有分布(表2)[5-6],主要生长在我国长江以北的广大干旱半干旱的荒漠草地、河岸及丘陵山区[7],常自然分布于多石的山地、溪水旁、杂草丛中。它耐寒、耐旱、耐瘠薄、耐盐碱,对生存条件要求不严格,在粗骨土、干旱的山地、瘠薄的砂质土上都能很好地生长。
百里香能形成天然扩张的特性,冠幅可达150 cm/株,盖度可达80%~90%;百里香的萌枝和繁殖枝高度为2~5 cm,作为地被植物有免修剪的优势。百里香生长的土壤要求是砂壤土,土壤粒径较大,酸碱度为7.5,对土壤要求较一般的地被植物低,是贫瘠土壤良好的园林绿化植物,群落内株丛的生物多样性低于株丛外,具强的资源竞争力[8]。
在鄂尔多斯地区,自然条件下生长的百里香于3~4月返青,5月上旬始花,盛花期在5~6月,6~9月仍陆续有花绽放。在一般情况下,种子成熟时间为90~100 d,由于花期从5月持续到9月,所以种子成熟时间不一致。
1.2 药用价值
百里香可治疗多种疾病,气味甜而又似药草味。百里香在我国的药用记载可追溯到北宋。各种中医典籍都有所记载[10]。《陕西中草药》记录了它可治消化不良、周身疼痛、祛风镇痛、小腹胀满、牙痛、治胃寒痛;《嘉佑本草》谓其主淋炸肿痛;《新疆中草药手册》记录了治感冒、祛风、健脾消食、止咳化痰、温中散寒作用;《陕甘宁青中草药选》记录了胃止呕和清暑解热;《中国药植图鉴》记载其具有镇痉、驱风、强壮作用,主治炎症、痉挛性咳嗽、百日咳、喉头肿痛。现代药用是用其地上部分或全草的鲜样或阴干样,有祛风、止痛的功能[11-12]。
目前,国内外学者对百里香的药理作用和活性成分进行了广泛的研究[13],主要是对百里香挥发油的药用价值做了详尽的研究。百里香精油的有机成分比较复杂,具有药用价值的成分主要包括百里香酚、芳樟醇、香叶醇、α松油醇、对-伞花烃等,其中含量最大的是百里香酚。
1.2.1 抑菌作用。
由于百里香中酚性物质含量较多,抗菌活性很突出。对于这一特性,国内外的许多专家进行了大量的验证试验。Shin等[14]研究表明,百里香精油对致病菌肺炎链球菌、鼠伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等均具有抑制作用。Falcone等[15]研究发现,百里香精油可用于食品和医药行业中,它对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有较强的抑菌作用。
另外,百里香精油对真菌活性也有一定的抑制作用[16]。Uyttendaele等[17]研究发现,百里香提取物对于蔬菜加工过程中的气单胞菌属细菌有调节控制作用。
1.2.2 抗脂肪氧化作用。
Vitalini[18]研究表明,百里香甲醇提取物的抗氧化活性较强。Lee等[19]研究也表明,百里香抗氧化性强于已知的抗氧化剂维生素E、BHT。樊明涛等[20]研究表明,百里香芳香油添加达到1 200 mg/kg时抗氧化能力和200 mg/kg BHT的抗氧化能力接近,且不影响大豆油本身的颜色和风味,还可起到一定的增香作用,是理想的油脂抗氧化剂和增香剂。它的抗氧化作用主要是由黄酮类化合物和香荆芥酚等物质引起的。这些物质属于百里香酚及其酚性次生代谢产物。
此外,百里香挥发油有抗过敏作用,对过敏性鼻炎和过敏性的皮炎有一定的治疗效果;对肿瘤具有抑制作用,能有效地提高免疫力;还可以抑制血栓的形成。百里香如此多的药用价值给未来的药业发展道路树立了一个指示牌,有望开拓一个全新的市场。
1.3 食用价值
百里香整株具有芳香的气味,很早的时候就作为一种香料蔬菜、蜜源植物出现在人们的生活中,是人类从古至今应用的天然的调味香料之一。我国早在元朝就有用百里香作调味香料的记载。在烹调海鲜、肉类、鱼类等食品时,可加入少许百里香粉,以除去腥味,增加菜肴的风味;腌菜和泡菜时加入百里香,能提高它们的清香和草香味[21]。1970年,国际标准化组织(International Standard Organization)公布百里香可以用作食物香辛料[22]。周晓晶等[23]对百里香普通蔬菜中的营养物质进行比对分析,发现其碳水化合物、蛋白质、维生素 C、硒、铁、钙、锌含量均高于普通蔬菜,尤其是百里香中含有大量的单萜等挥发性成分,对人体具有极高的食用营养价值。百里香蜜浓度较高,香气浓郁,浅琥珀色[24]。Hermosin等[25]研究发现,百里香蜂蜜中氨基酸含量较高,对人体大有益处。
曹军胜[26]采用百里香提取液或其粉末为辅料,以低盐固态发酵技术,研制出一种具有独特风味的酱油即百里香保健酱油。这不仅增加酱油原来的各种营养成分,而且具有保健作用,在口感上得到很大改善。这是一种非常理想的风味酱油。为了满足不同层次的消费者需求,生产出大量的不同品质的百里香保健酱油,人们可以在酱油酿造的不同阶段添加百里香。
根据目前国内外对百里香的研究结果,发现百里香还是很好的观赏植物、庭院香草植物、美容保健产品等。这些价值为百里香产业的发展提供了一个明确的导向。
2 百里香精油的提取
百里香属植物整株都具有浓郁的香气,主要原因就是其挥发油含量较高。目前已被分离出挥发油最多的成分是96种,其中被鉴定出来的挥发油成分有68种。挥发油成分主要可分为百里酚型、香荆芥酚型、香叶醇型、龙脑型、芳樟醇型、榄香烯型以及各种复合型[27]。
2.1 水蒸气蒸馏法
水蒸气蒸馏法的工艺流程可总结为:干燥(一般为自然晒干,烘干可能会造成精油的流失)→粉碎→共水蒸馏→蒸馏液体静置→读数→分滤→脱水→保存。
首先,将干燥的原料用剪刀剪碎(在没有电动磨粉机的情况下),将其放入圆底烧瓶内,利用调温电热套加热,共水蒸馏一定时间后得到精油。分滤得到精油中会混有少量的水分,因此用无水硫酸钠吸收水分,得到淡黄色透明的精油。王娣等[28]用水蒸气蒸馏法提取百里香精油,得油率较低,仅为1.59%。
通常,百里香精油都是采用水蒸气蒸馏方法提取,通过油水分离加工得到。这不僅成本低,而且无其他溶剂残留,香味纯正。
2.2 溶剂浸提法
浸提法是萃取的一种,是利用相似相溶原理,通过系统中不同组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。根据所提取的组分不同,可分为浸提法(固-液萃取法,即溶剂浸提法)和萃取法(液-液萃取法)。
有机溶剂萃取法是利用低沸点的有机溶剂如乙醚、正己烷等对芳香材料作选择性的萃取,提取液于低温挥发掉溶剂,有选择地提取精油成分。溶剂萃取法可通过选择不同的萃取溶剂而有选择地提取挥发油成分,其最大的优点是操作非常简单[29]。但是,萃取后如何在尽量降低精油成分损失的情况下,有效地去除萃取液中的溶剂是溶剂萃取法面临的一个瓶颈。目前,国内外利用该方法提取百里香精油的相关报道较少,未查阅到具体的得油率,有待于进一步的研究。
2.3 超临界CO2萃取法
超临界CO2流体萃取(Supercritical Fluid Extraction)分离过程是利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下,将CO2流体与待分离的物质接触,通过改变流体的压力和温度,把样品中的不同组分按照其在流体中的溶解度先后萃取出来。成功提取后,借助减压、升温的方法,使得超临界流体变成气体,这样萃取物质就可以完全或基本析出,达到分离提纯的目的。王娣等[30]利用该方法提取百里香的精油,得到香气纯正、性能优良的百里香精油,产品收率可高达4.22%。
SFECO2法提取精油过程简单,萃取选择性较强,而且无任何有机溶剂残留,得到的精油香气纯正。但是,设备昂贵,并且在操作过程中有一定的危险性,适合在大型生产中使用。
综合对3种百里香精油提取方法的难易度、设备成本、提取效率(表3)等进行比较,建议建立一个小型的精油提取实验室,利用水蒸气蒸馏法和超临界CO2流体萃取来提取百里香精油。这2种方法不仅操作简单,精油里无杂质,而且可以将2种方法进行对比,找出最适合百里香精油提取的方法。同时,水蒸气蒸馏法和SFECO2法适合很多种植物的精油提取,可以做到充分利用资源。
3 繁殖方法
百里香属于多年生亚灌木,野生性较强,可采用播种、扦插、分株、压条和组织培养的方式进行繁殖。在一般情况下,不需要利用组织培养来繁殖,播种、扦插、分株和压条成活率很高且成本低。
百里香一般于2~3月返青,因此播种宜在早春的3月撒播,上面覆一薄层土即可。发芽前,要保证适宜的水分、生长温度。
扦插的枝条以5节以上,约10 cm长,以带顶芽的嫩枝扦插为最好,易生根,易成活。压条和分株法比较适用于本地百里香(Thymus serpyllum L.var.mogolicus Ronn)的栽培,即直接从生长健壮的百里香丛中连根挖出,带土坨栽植,很快就能恢复生长。图1为2013年7月通过分株法繁育的百里香。根据几个月的观察,百里香生长情况良好,较适合在库布其沙漠边缘生长。
4 前景展望
百里香在内蒙古主要有2个变种,即亚洲百里香(Thymus serpyllum L.var.asiaticus)和百里香(Thymus serpyllum L.var.mogolicus Ronn)。作为乡土植物,它们不仅有很强的适应性和抗逆性,而且栽植容易,易成活,管理粗放,对土肥要求低,抗杂草能力强,是一种具有很高开发价值的多用途植物。它适用于覆盖荒地,防止扬沙和水土流失,涵养水源,是沙漠边缘的先锋树种;也可作为庭院观赏植物、地被植物等理想的园林绿化物种;最重要的是,它的药用价值很高,有抗菌、抗脂肪氧化、抗肿瘤及抗血栓等药效,可作为医药原料,用于相关的药物制剂;由于百里香有怡人的香味,可应用于护肤品、香水、香皂等日用化妆品。这些优良的特性决定了百里香的研究意义。但是,我国对百里香进行系统研究和开发的起步晚,步伐慢,没有大规模的生产基地。随着天然、无公害日益成为人们关注的焦点,百里香产业的发展迫在眉睫。在这种形势下,应加强我国野生百里香资源的驯化和繁殖育种,以便用于精油生产、药用生产、食用产品生产和日用化妆品的生产。所以,应大力促进百里香种植业的发展。在完成其归圃试验的同时,要重点对精油提取、生态价值以及作为香料作物等方面进行深入研究,为相应的产业化发展提供理论基础和技术支持。
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