白豆蔻精油研究进展

马钤，郭川川，李般程

四川天味食品集团股份有限公司（成都 610200）

白豆蔻（药食两用）为豆蔻属植物白豆蔻或爪哇白豆蔻的干燥成熟果实，按产地不同分成国产豆蔻和进口豆蔻。白豆蔻气味苦香，味道辛凉微苦，烹饪中可去异味、增辛香，常用于卤水及火锅等，而白豆蔻精油是通过水蒸气蒸馏或超临界萃取或微波法或溶剂法等提取而成[1]。关于白豆蔻精油相关研究较少，因此阐述白豆蔻精油提取方式、白豆蔻精油的化学成分、白豆蔻精油的应用及展望，以期为食品行业白豆蔻及精油的应用提供理论支撑。

1 白豆蔻精油提取方式

植物香辛料提取是以芳香植物不同部位的组织（如果实、花蕾、叶子、种子、根、茎、皮等）或渗出物为原料，采用压榨、冷磨、萃取、水蒸气蒸馏、吸附等方法进行的系列技术手段。提取得到的由萜烯、脂环族、脂肪族等组成的混合物称之为精油。白豆蔻的常见提取方式主要有超临界萃取、水蒸气蒸馏及其他萃取方法。

1.1 超临界萃取

超临界技术起步比较早，研究比较成熟。其主要优点有：在接近室温（35～40 ℃）及CO2气体笼罩下进行提取，有效防止热敏性物质的氧化和逸散；不用有机溶剂，防止提取过程对人体的毒害和对环境的污染，是100%的纯天然；萃取和分离合二为一，压力下降能使CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不仅萃取效率高而且能耗较少；CO2是一种不活泼的气体，萃取过程不发生化学反应，安全性好，同时CO2价格便宜，纯度高，容易取得，成本较低；压力和温度均可成为调节萃取过程的参数，通过改变温度或压力达到萃取目的，因此工艺简单，易掌握。但超临界萃取对油溶性成分溶解能力较强而对水溶性成分溶解能力较低，且设备昂贵，生产效率较低。王劲等[2]以白豆蔻为原料，筛选白豆蔻合适的粉碎度及利用响应面分析法研究白豆蔻精油的超临界CO2提取工艺。结果表明，白豆蔻最佳粉碎度60目（0.250 mm），萃取温度46 ℃，压力30 MPa，CO2流量26.1 kg/h，提取时间1.9 h，此时白豆蔻精油得率达到4.23%。商学兵等[3]采用正交试验确定萃取的最佳工艺条件：CO2流量22 L/h、萃取温度50 ℃、萃取压力28 MPa、萃取时间3.0 h。此时得率为2.92%，表明超临界CO2萃取白豆蔻挥发油可行。2种方法均可萃取白豆蔻精油，萃取温度、压力、CO2流量差异不大。王劲等[2]在萃取前对白豆蔻进行0.250 mm（60目）粉碎，使得CO2流体可以充分接触白豆蔻，并且也增加压力2 MPa。超临界萃取对香辛料的萃取更能反映辛料的真实成分，在行业应用广泛。

1.2 水蒸气蒸馏

水蒸气蒸馏在食品领域应用较为广泛，特别是芳香精油的提取。原理是利用高温水蒸气将处理过的香辛料进行加热蒸馏、冷凝回流得到油水混合物，利用油水不互溶的原理进行分离得到粗油和馏出水，进一步将粗油除杂、精制，便能够得到纯净的精油。该方法具有设备简单、操作容易、成本低、产量大等优点[4]，但水蒸气蒸馏法提取过程时间长、温度高、系统开放，对易氧化及热不稳定性成分容易造成破坏[5]。刘普查等[6]在白豆蔻挥发油提取工艺研究中用捣碎的白豆蔻以不同的蒸煮方法、蒸煮时间为研究因素进行试验，结果表明，芳香性药材白豆蔻在制汤时应采用浸泡煎煮的方法，以煎煮2 min左右为宜，此时汤液中挥发油含量最大。程轩轩等[7]在白豆蔻挥发油的提取工艺优化及过程动力学研究中采用水蒸气蒸馏优化提取工艺条件：白豆蔻粉碎20目（0.850 mm），6倍加水量，提取时间4 h。在所选的条件范围内，药材粉碎度对挥发油的提取影响具有统计学意义，而加水量和提取时间对提取效果则无显著影响，所得提取过程的数学模型较好表达挥发油提取量和提取时间的关系，可用于指导白豆蔻挥发油提取。关于该方法提取白豆蔻精油更侧重于香气的提取，对白豆蔻活性成分提取较少。

1.3 微波萃取

微波萃取，又称微波辅助提取，是指使用适当的溶剂在微波反应器中从植物、矿物、动物等组织中提取各种化学成分的技术和方法。微波是指频率在300 MHz至300 GHz的电磁波，利用电磁场的作用使半固体或固体物质中的某些有机物成分与基体有效地分隔，并能保持分析对象化合物状态不变[8]。其主要优点是应用面广、消耗样品少、提取时间短、操作简单。在香辛料萃取中一般采用微波辅助法[9]或非极性溶剂微波萃取法[10]。王芳等[11]研究非极性溶剂微波萃取-气相色谱-质谱法测定白豆蔻中挥发油成分中优化试验条件：微波吸收介质为0.35 g石墨粉、提取溶剂为正己烷、样品质量与溶剂容积之比2∶25 g/mL、提取时间30 min。共鉴定出挥发性化学成分60种，主要化合物为桉油精（70.34%）、β-蒎烯（6.81%）、α-松油醇（3.36%）和α-蒎烯（2.54%）。

1.4 溶剂法

植物的芳香油易溶解于有机溶剂，因此可以采用有机溶剂浸泡粉碎的植物原料，蒸发掉有机溶剂即可。其主要影响因素有有机溶剂的选择和使用量、物料水分、物料粉碎粒度、提取温度、时间。天然香料利用溶剂提取容易造成溶剂残留，在豆蔻方面应用较少。姚雪峰等[12]在有机溶剂法和超临界CO2萃取法提取蒙艾挥发油的对比研究中以艾草（蒙艾）为原料，采用正己烷萃取法和超临界CO2萃取法对蒙艾进行萃取，并进行正交试验。结果表明，正己烷萃取法提取挥发油收率的影响因素主次为提取温度＞提取次数＞料液比＞提取时间，超临界CO2萃取法提取挥发油收率的影响因素主次为萃取时间＞萃取温度＞萃取压力，正己烷萃取法和超临界CO2萃取法的挥发油收率分别为4.67%和6.99%。正己烷萃取的产品外观、得率、香气纯正度较超临界萃取均低，并且有机溶剂有一定毒性，容易造成溶剂残留，与倡导的天然健康绿色提取不符合。

关于白豆蔻的提取方式研究较少，可能是白豆蔻价格不稳定、提取率较低导致白豆蔻精油价格昂贵，在行业应用较少。关于白豆蔻提取的研究集中在提取方式的组合或者采取一定方式增加萃取得率。

关于提取方式的组合可以采用水蒸气蒸馏与超临界萃取组合提取。将豆蔻粉碎先进行水蒸气蒸馏，蒸馏后再进行超临界萃取，使其原料充分利用且蒸馏的芳香精油与超临界萃取的精油复配更能反映白豆蔻的真实成分。

关于增加萃取得率可以从几点考虑：（1）优化萃取工艺。萃取时间、温度、压力、CO2流量、白豆蔻粉碎目数几个因素先进行单因素试验，通过正交优化得出最适合白豆蔻的提取方式；（2）超临界萃取增加夹带剂。夹带剂的增加形成SC-CO2-夹带剂新体系，能改变整个体系的溶解性，也能够改变SC-CO2的临界点，另外夹带剂与溶质分子间可以形成相互作用力-范德华力，能形成氢键的夹带剂与溶质特定官能团之间也可以形成氢键络合及其他作用力。

2 白豆蔻精油的化学成分

白豆蔻主产泰国、印尼，在中国广东、云南、广西、海南等地均有引种培植，各产地的白豆蔻挥发性成分均有差异。成分含量主要为1,8-桉叶素（66.81%），相对较高的有β-蒎烯（10.93%）、α-蒎烯（3.71%）、丁香烯（3.01%）、龙脑乙酸酯（2.04%）、α-松油醇（2.03%）、芳樟醇（1.39%），此外还含有4-松油烯醇、香橙烯、γ-广藿香烯、α-榄香烯、γ-荜澄茄油烯、水化梨松烯、橙花步醇、甜没药烯、樟烯及葛缕酮[13]。对国内引种栽培的几个地方的白豆蔻挥发性成分[14]进行汇总，如表1所示。

表1 不同产地白豆蔻挥发油及含量

孟微微[15]在超声微波协同萃取技术在植物挥发性成分中的应用研究中以白豆蔻为研究对象，采用微波辅助萃取、超声微波协同萃取、传统水蒸气蒸馏和超声协同水蒸气蒸馏提取白豆蔻中的挥发油，采用微波辅助萃取提取白豆蔻不同部位的挥发油，采用GC/MS分析其中的挥发性成分。采用微波辅助萃取、超声微波协同萃取、传统水蒸气蒸馏和超声协同水蒸气蒸馏提取挥发油的得油率分别为1.28%，1.38%，1.03%和1.19%，挥发油鉴定出的化合物有57，53，55和45种，其中共有成分40种。白豆蔻完整颗粒、壳和籽的得油率分别为1.24%，1.13%和1.31%。2部分试验的主要成分均为桉油精、α-松油醇、β-蒎烯、芳樟醇、β-顺-松油醇、α-蒎烯，表明4种方法提取的挥发油化学成分基本相同。

白豆蔻精油主要的化学成分1,8-桉叶素（C10H18O）[16-18]是一种无色易流动液体，有清凉香气，有些似樟脑气息，香气强烈浓郁，易扩散，不够持久，桉叶素较薄荷脑香气多青香少凉气，较薄荷酮香气轻飘。目前主要应用于药皂、喷雾剂、化妆品香精和其他生活日用品，如牙膏、漱口水、咳嗽糖丸、擦肤水等，有杀菌作用，尤其是对沙门菌抑制效果强烈[19]，工业制品中可用作气息的掩盖剂，也用于食用香精。

3 白豆蔻精油的应用

香辛料精油在行业研究较多，主要集中在增辛香去异味、抗氧化[20-21]、保鲜抑菌[12-23]、微胶囊化应用[24-26]、对机体生理方面应用、药用[27-29]，主要对食品工业的应用进展情况进行阐述。

3.1 增辛香去异味

香辛料在火锅、卤水中能够赋予火锅辛、香、麻、辣、苦、甜等典型气味及滋味，但香辛料品质不稳定，储存运输易变化，因而大多直接使用精油。白豆蔻属于芳香型药食两用香辛料，其精油气味辛、温、浓烈，有油性，辛辣而香气柔和，多用于炖、煮、卤、烧、腌制等去除腥膻异味。

3.2 抗氧化性研究

植物精油具有抗氧化性主要得益于植物精油具有抗氧化活性成分，单独或者协同作用。如牛至精油主要的抗氧化活性成分是香芹酚和百里香酚，迷迭香抗氧化关键活性成分是酚类萜烯（迷迭香酸、迷迭香酚），鼠尾草活性成分是1,8-桉叶素、樟脑、β-蒎烯，而白豆蔻精油抗氧化活性成分主要是1,8-桉叶素、α-蒎烯、β-蒎烯、α-松油醇、β-松油烯（1.20%），通过抑制或阻断自由基链式反应，通过防止链式反应的启动和阻断链式反应的传播2种方式实现，还有一些非活性成分不直接参与抗氧化过程，但可以通过保护氧化机制或提高机体的抗氧化防御能力发挥抗氧化作用[30]。李伟等[31]在白豆蔻精油的化学组成及清除亚硝酸钠能力中采用水蒸气蒸馏法提取白豆蔻精油，用GC-MS分析检测其主要挥发性成分，并对亚硝酸钠的清除作用进行研究。研究结果显示，白豆蔻精油在低剂量使用时效果与VC和BHT相当，加大用量时，清除效果优于二者。

3.3 保鲜抑菌

植物精油具有保鲜抑菌的活性，其主要机理：破坏致腐菌的蛋白质、DNA等大分子物质，从而抑制其生长繁殖；破坏致腐菌的细胞膜、细胞壁结构，使致腐菌失活；破坏病原菌的线粒体结构，抑制其呼吸作用。张一等[32]在香辛料精油抑菌及在猪肉糜脯中的应用中提取孜然、豆蔻、花椒、茴香4种精油，研究孜然、豆蔻、花椒、茴香4种香辛料精油分别对枯草杆菌、大肠杆菌、啤酒酵母、青霉菌单一精油和复配精油的抑菌试验。结果表明，孜然精油对细菌的抑制作用较强，而豆蔻精油抑制真菌的效果较好。孜然精油和豆蔻精油按1∶1复配，得出复配精油抑菌较为稳定，对大肠杆菌、青霉菌的抑菌效果较佳，体现复配精油抑菌的协同作用。而对啤酒酵母、枯草杆菌的抑菌效果一般，说明复配精油的协同抑菌具有选择性。将复配精油添加在猪肉糜脯中，与未添加精油的猪肉糜脯进行贮藏对比试验，添加精油的猪肉糜脯菌落数明显降低，可见精油保鲜抑菌效果较好。

3.4 微胶囊化应用

微胶囊化技术可有效改善生物活性物质的应用效果，减少与外界环境因素（光、热、水等）的反应；减少芯材向环境的扩散和蒸发；控制芯材的释放；掩蔽芯材的异味；改变芯材的物理性质（包括颜色、形状、密度、分散性能）等一系列优点，被广泛应用于植物精油[33-35]。白豆蔻精油化学性质不稳定，容易挥发，在强光照下容易发生氧化，因此需要对其进行微胶囊化。丁德龙等[36]在白豆蔻精油微胶囊保鲜剂对鸡肉香肠贮期品质的影响中通过响应面分析法确定白豆蔻精油微胶囊保鲜剂制备工艺条件：温度49 ℃，搅拌速度232 r/min，壁芯质量比2∶1，蔗糖酯添加量2.3%。研究表明，3%白豆蔻精油微胶囊保鲜剂有利于提升鸡肉香肠保鲜效果。王倩[37]在响应面优化壳聚糖包裹白豆蔻精油微胶囊的制备中对壳聚糖包裹白豆蔻精油微胶囊的制备工艺进行研究。以乳化液稳定性为指标，用Tween-80和Span-80比例2∶1复配添加，通过响应面分析法确定壳聚糖包埋白豆蔻精油微胶囊制备的最佳工艺条件：乳化剂添加量1.4%，壁芯质量比3.5∶1，乳化转速4200 r/min，复凝pH6.6，此时白豆蔻精油微胶囊的包埋率达到89.8%。

3.5 对机体生理方面应用

针对精油对机体的生理作用开展研究较早，也一直在摸索，精油由多种化学成分组成，其对机体的功效甚多。如精油能促进血液循环、精油对中枢神经系统的神奇功效、促进淋巴循环达到清除毒素的功效、调节内外分泌腺、提高血管壁的弹性度、促进组织细胞再生等。研究者使用诸如迷迭香精油、薄荷精油、薰衣草精油、丝柏精油等给人推拿穴位，可安抚和镇静中枢神经系统，具有缓解压力，松弛肌肉的紧张，消除微血管痉挛，加速皮肤吸收营养获得自然活力与生机的作用。而白豆蔻精油较其他精油应用较少，如白豆蔻精油对肾脏有保护作用[38]，抗失眠[39]，解酒[40]，藏医治疗消化不良的核心药物[41]，驱蚊活性[42]，可抑制胃癌原位移植瘤的生长[43]，透皮促进剂[44-45]等。

4 结语与展望

白豆蔻精油的提取方法相对其他精油较少，并且提取得率较低，导致白豆蔻精油价格昂贵，在食品调味品领域使用较少。需更多地集中在工艺改进或者采用夹带剂[46-48]增加其得率，如可以采用白豆蔻高温过油，萃取过油的白豆蔻，将萃取的白豆蔻与原油组合使用，不仅具有白豆蔻的风味，还有调味品中的熟香风味，而且还能对原料达到充分的利用。也可采用乙醇作为夹带剂进行超临界萃取，改变体系溶解度，增加其得率，并且能萃取更多有用的活性成分。再或者采用白豆蔻与其精油复配使用，精油呈香、呈味快速，但后劲不足，复配不仅能降低成本，还可以使全过程呈味均匀、协调。

对白豆蔻精油的化学成分开展一定研究，在食品、医药有相关应用，但其成分性质活泼，容易被氧化和光促分解，在食品和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使用效果，更多研究需要集中在提高豆蔻精油的稳定性，如采用包埋技术[49-51]对其进行处理。

未来需要重点研究白豆蔻精油的提取及得率、稳定性，才能保证在食品、医药学领域中得到更普遍的应用。