贮存时间和容器对香茅精油挥发性成分的影响_林宝妹.pdf

试验研究NO.02 202384饲料研究 FEED RESEARCH贮存时间和容器对香茅精油挥发性成分的影响林宝妹1 邱珊莲1 李跃森1 郑开斌2*（1.福建省农业科学院亚热带农业研究所，福建 漳州 363005；2.福建省农业科学院农业生态研究所，福建 福州 350003）摘要：试验旨在研究贮存时间和容器对香茅精油挥发性成分的影响。采用水蒸气蒸馏法提取精油，分装于2种不同精油瓶中贮存，通过顶空-气相色谱-质谱联用技术对不同贮存时间的精油进行挥发性成分分析。结果显示，随着贮存时间延长，内塞瓶香茅精油的挥发性成分数量逐渐增多，精油中的主要组分（萜类、单萜醛、（E）-柠檬醛和（Z）-柠檬醛）含量随贮存时间渐进性下降，非萜类物质含量显著增加。与提取当年相比，滴管瓶香茅精油贮存6 a后，挥发性成分数量增多，萜类、单萜醛、（E）-柠檬醛和（Z）-柠檬醛含量减少，酯类含量增加。内塞瓶不同贮存时间的精油样品相似率为0.9890.996，内塞瓶与滴管瓶之间的相似率为0.6970.723。研究表明，贮存时间和容器对精油的挥发性成分组成影响较大，内塞瓶更有助于保持精油的稳定性。关键词：贮存时间；容器；香茅精油；挥发性成分中图分类号：S 816.7 文献标识码：A 文章编号：1002-2813（2023）02-0084-05 Doi：10.13557/ki.issn1002-2813.2023.02.017Effect of storage time and container on volatile components of citronella essential oilLIN Bao-mei QIU Shan-lian LI Yue-sen ZHENG Kai-binAbstract:The experiment was to determine the effect of storage time and containers on volatile components of citronella essential oil.The essential oil was extracted by steam distillation and stored in two different essential oil bottles.The volatile components of the essential oil at different storage time were analyzed by headspace gas chromatography-mass spectrometry.The results showed that for the citronella essential oil stored in bottle with inner stopper,the numbers of volatile components increased gradually with prolongation of storage time,the content of main components(terpenoids,monoterpenoid aldehydes,(E)-citral and(Z)-citral)in essential oil decreased gradually with storage time,while the content of non-terpenoids was increased significantly.Compared with the same year of extraction,the amount of volatile components increased,the content of terpenoids,monoterpenoid aldehydes,(E)-citral and(Z)-citral decreased,and the content of esters increased after storage for 6 a in dropper bottle.The similarity rate of essential oil samples in different storage time of inner plug bottle was 0.9890.996,and the similarity rate between inner plug bottle and dropper bottle was 0.6970.723.The experiment indicates that the storage time and container difference have a great impact on volatile components of essential oil,and the inner stopper bottle is more helpful to maintain the stability of essential oil.Key words:storage time;container;citronella essential oil;volatile components植物精油是植物的次生代谢产物，具有抗菌、抗病毒、抗寄生物、抗氧化、免疫调节和促进生长等功能，可防止饲料霉变和霉菌毒素产生1，防止饲料氧化酸败1，提高动物免疫性能2，改善动物生长性能2。柠檬香茅（Cymbopogon citratus）为禾本科香茅属多年生草本植物，分布于世界热带和亚热带地区3。香茅精油含量较高，具有抗氧化4-5、抑菌5-6和抗炎4等药理活性，其在饲料防霉保质、畜禽低抗和无抗养殖中具有重要的潜在应用价值。柠檬香茅精油的主要成分为柠檬醛（60%80%）7，柠檬醛可以通过破坏细胞壁和质膜结构、氧化还原系统，损伤线粒体和核DNA，使黄曲霉等霉菌菌丝体细胞死亡、孢子失去萌发力而被杀死8，进而防止饲料霉变。Souza等9研究发现，80 mL/L微胶囊香茅精油对大肠杆菌、肠球菌和金黄色葡萄球菌具有很好的抗菌作用，精油与饲料混合存放7 d仍保持活性，饲料品质稳定。Tartrakoon等10发现，在基础日粮中添加5 mL/kg香茅精油有助于提高仔猪的饲料转化率，添加2.5 mL/kg和5 mL/kg香茅精油组的猪粪便评分优于饲喂其他日粮组。第一作者：林宝妹，硕士，助理研究员，研究方向为植物天然产物化学。通信作者：郑开斌，博士，研究员。基金项目：农 业 农 村 部 亚 洲 合 作 基 金 项 目（项 目 编 号：12210164）；福建省对外合作项目（项目编号：2020I0033）收稿日期：2022-06-15试验研究NO.02 202385饲料研究 FEED RESEARCHGhanima等11研究发现，日粮中添加300 mg/kg香茅精油能够增加肉鸡体重和日增重，改善肉类成分，提高细胞免疫，降低血清脂质、总胆固醇、甘油三酯、尿素、尿酸的含量。香茅精油成分复杂，各组分的挥发特性和贮藏稳定性存在差异。Tugiyanti等12研究发现，日粮中香茅油含量为 0.6%时，可降低鹌鹑蛋中 27.26%脂肪和5.22%胆固醇。因此，香茅精油对饲料安全贮存和畜禽健康养殖具有重要价值，研究贮存时间和容器对精油挥发性物质组成的影响，对精油的科学保存、品质鉴定、安全应用具有重要意义。本试验采用顶空-气相色谱-质谱联用技术对不同贮存时间和贮存容器的柠檬香茅精油进行挥发性成分分析，为香茅精油产品的保存及开发利用提供参考。1材料与方法1.1试验材料柠檬香茅（Cymbopogon citratus）种植于福建省农业科学院亚热带农业研究所国家闽台特色作物种质资源圃（N24 33 7，E117 44 24），于2016年5月连续晴朗3 d后刈割，粉碎，提取精油。1.2测定指标及方法1.2.1精油提取采用水蒸气蒸馏法13测定精油得率，取200 g粉碎鲜草，放入1 000 mL的圆底烧瓶，加入400 mL水，烧瓶上接挥发油测定器，挥发油测定器的上端口接冷凝管，使用电热套炉对烧瓶进行加热，水沸腾后蒸馏2 h，从挥发油测定器上端放出精油，所得精油使用乙醚萃取，取乙醚层，把乙醚挥干，即得精油，多次提取精油合并。1.2.2精油的贮存与取样设计将2016年5月提取的新鲜精油进行挥发性成分测定外，其余分装于两种不同的精油瓶，每瓶均装入8 mL的香茅精油，于阴凉处室温贮存。一种精油瓶为茶色带内塞的螺纹平顶盖玻璃精油瓶（10 mL），保存6瓶，于3年后（3 a）和6年后（6 a）分别取3瓶，测定挥发性成分；另一种为茶色玻璃滴管瓶（10 mL），保存3瓶，于6 a后测定挥发性成分。试验样品根据贮存容器和时间分为4组：提取当年（新鲜提取精油）、3 a（内塞瓶）、6 a（内塞瓶）、6 a（滴管瓶）。1.2.3挥发性成分吸取0.5 mL精油放入20 mL的顶空瓶，使用含硅胶垫的铝盖密封。每个精油样品3个重复，放入TriPlus 300顶空自动进样器（美国赛默飞世尔科技公司）。顶空瓶静态平衡时间为3 min，炉温75。通过Trace1300-TSQ 9000气质联用仪（美国赛默飞世尔科技公司）测定挥发性成分。采用TG-5SILMS色谱柱（30 m0.25 mm0.25 m石英毛细管柱）进行气相色谱分析。气相色谱升温程序：起始温度50，保持5 min，以 5/min 升温至 160，以 10/min 升温至250，保持5 min；进样量1 000 L，载气为氦气，体积流量1.2 mL/min，分流比101。质谱条件：电离方式为电子轰击型离子源，离子源温度 300，接口温度 280。扫描质量范围为 30550 amu。1.2.4挥发性成分鉴定各组分质谱经NIST检索，使用人工谱图分析以确定各化学成分，采用峰面积归一法计算各成分相对百分含量。1.2.5挥发性成分相似率参照王华夫等14的方法计算挥发性成分相似率。S(A,B)=i=1naibii=1nai2i=1nbi2(1)式中：S（A,B）为样品A、B之间的相似率；ai、bi为样品A、B各香气成分的含量（%）。1.3数据统计与分析采用SPSS 19.0软件对试验数据进行单因素方差分析，Duncans法进行多重比较。结果以“平均值标准差”表示，P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1不同贮存时间和容器条件下的柠檬香茅精油峰面积和挥发性成分数量（见表1）由表1可知，从4个香茅精油样品中共检出85个挥发性成分。2016年刈割后马上提取的精油检出35个成分，贮存于内塞瓶3 a后检出41个成分，6 a后检出45个成分，贮存于滴管瓶6 a后检出43个成分；贮存6 a后的精油总峰面积显著低于贮存3 a和提取当年（P0.05），滴管瓶贮存6 a后的精油总峰面积显著低于内塞瓶贮存6 a的精油总峰面积（P1%）项目总峰面积/107成分数量提取当年68.282.30a353 a（内塞瓶）68.533.66a416 a（内塞瓶）40.532.25b456 a（滴管瓶）16.282.93c43注：同行数据肩标不同小写字母表示差异显著（P0.05）；下表同。试验研究NO.02 202386饲料研究 FEED RESEARCH2.2不同贮存时间和容器条件下柠檬香茅精油挥发性成分组成（见表2）由表2可知，将香茅精油挥发性物质分为萜类和非萜类，萜类为香茅4个精油样品的主要成分。内塞瓶贮存06 a的样品萜类物质的含量高达82%以上，随着贮存时间延长，萜类物质含量明显下降，提取当年的精油萜类 含 量 为 90.37%，3 a 后 降 至 86.91%，6 a 后 降 至82.95%，而非萜类物质含量随贮存时间明显提高；滴管瓶贮存6 a后萜类含量降至57.49%，非萜类物质含量提高至38.57%。表明贮存时间的长短与贮存容器的不同对精油贮存过程中挥发性成分组成影响较大。萜类包括萜烯及其含氧衍生物、萜烯包括单萜烯和倍半萜烯，萜烯含氧衍生物包括单萜含氧衍生物（单萜醇、单萜醛、单萜酮等）和倍半萜含氧衍生物（倍半萜醇、倍半萜醛、倍半萜酮等）。由表2可知，4个精油样品中的萜类均以单萜醛含量最高，含量随贮存时间显著减低，提取当年精油的单萜醛含量达78.78%，内塞瓶贮存6 a后含量为69.78%，滴管瓶贮存6 a后含量为34.03%。单萜醇含量在4个精油样品中排名第二，贮存时间至6 a时，两种精油瓶中单萜醇含量均显著高于贮存3 a和提取当年（P0.05），滴管瓶显著高于内塞瓶（P1%）序号1234567891011121314151617项目(1R)-(+)-反式蒎烷4,4-二甲基-2-丁烯-4-内酯甲基庚烯酮2,3-二氢-1,8-桉叶素(3E,5E)-2,6-二甲基-1,3,5,7-辛四烯-罗勒烯(Z)-氧化芳樟醇4-壬酮芳樟醇异柠檬醛Z-柠檬醛香叶醇E-柠檬醛甲酸香叶酯乙酸香叶酯-石竹烯-香柠檬烯保留时间/min4.7418.71210.13710.28810.81811.95413.04113.12814.06416.57218.39718.72919.28519.99022.17023.30023.635相对含量/%提取当年2.630.16c0.930.04b0.880.07b1.290.09c4.140.26a33.680.14a5.590.26ab39.020.39a2.790.15d1.280.02a0.220.01c3 a（内塞瓶）0.200.01b3.660.26b3.720.22a1.190.09a1.300.08c1.610.10b31.320.38b5.830.17a38.440.89a0.200.01c4.400.24c1.250.01b0.210.00c6 a（内塞瓶）1.170.07a4.270.26a2.610.15a0.140.03b1.050.06b1.400.09a1.510.04b0.400.01c30.640.51c5.720.02ab37.060.71b0.520.02b4.840.23b0.510.02c0.370.01b6 a（滴管瓶）1.050.020.260.02d2.730.10a2.430.08a1.250.053.550.10a0.650.03c14.960.11d5.430.12b18.260.10c3.890.05a26.540.15a1.430.03a注：“”表示无此数据；下表同。表4不同存放时间和容器下香茅精油共有的挥发性成分个数 项目提取当年3 a（内塞瓶）6 a（内塞瓶）6 a（滴管瓶）提取当年353 a（内塞瓶）29416 a（内塞瓶）1826456 a（滴管瓶）10122143表5不同存放时间和容器下香茅精油挥发性成分相似率 项目提取当年3 a（内塞瓶）6 a（内塞瓶）6 a（滴管瓶）提取当年1.0003 a（内塞瓶）0.9961.0006 a（内塞瓶）0.9900.9891.0006 a（滴管瓶）0.6970.7230.7201.000试验研究NO.02 202388饲料研究 FEED RESEARCH当，表明精油贮存过程中-石竹烯和-葎草烯发生了氧化反应。本研究发现，贮存过程中，精油中的-石竹烯和-葎草烯逐渐减少，但未发现其氧化物逐渐增加，可能本试验贮存环境更利于这两种物质挥发，而不利于发生氧化反应，或更利于转化生成其他物质。Rowshan等19发现，百里香在室温下贮存3个月后，百里酚和香芹酚的前体物质如-蒎烯、-松油烯、月桂烯等低沸点物质明显减少，而百里酚和香芹酚的含量分别提高了26.6%和23.0%。Misharina20研究表明，光照会显著影响芫荽种子精油中的某些物质（如单萜）的转化。因此，香茅精油挥发性物质随着时间消长应该主要与化学物质本身的特性，如沸点、氧化还原性质等有关，还与贮存环境条件，如贮存温度、光照、时间、瓶子密封性等有关。本研究中，滴管瓶与内塞瓶精油挥发性成分差异大，原因可能是滴管瓶密封性较差，利于低沸点物质的挥发和氧化。4结论本试验中，在06 a的贮存过程中，香茅精油中挥发性物质总浓度降低、成分数量增加。内塞瓶香茅精油中的主要组分（萜类、单萜醛、（E）-柠檬醛和（Z）-柠檬醛）含量随着贮存时间延长而逐渐下降，非萜类（酯类、酮类等）含量明显增加，但贮存6 a后仍以（E）-柠檬醛（37.06%）和（Z）-柠檬醛）（30.64%）含量最高；滴管瓶香茅精油中萜类、单萜醛、（E）-柠檬醛和（Z）-柠檬醛含量大幅减少，酯类含量大幅增加，精油以乙酸香叶酯含量最高，达26.54%。结果表明，贮存时间和容器对精油的挥发性物质组成均具有影响，但贮存容器对精油稳定性的影响更大。参考文献1 魏金涛,李邵章,黄少文,等.新型饲料添加剂-香精油J.饲料研究,2008,31(10):12-15.2 邓奇风,蒋载阳,高凤仙.植物精油的生理功能及其在饲料中的应用J.广东饲料,2016,25(4):37-39.3 杨梦文,赵琳静,顾思怡,等.香茅化学成分及药理作用的研究进展J.中成药,2020,42(3):714-719.4 石小翠,曹冬花,李佳,等.3种香茅精油的化学成分及体外抗氧化和抗炎活性评价J.食品工业科技,2021,42(21):83-90.5 杨辉祥,黄小芹,潘磊,等.香茅精油的抑菌和抗氧化活性研究J.亚热带植物科学,2021,50(2):92-95.6 陈倩茹,徐仕翔,余挺.香茅精油体外和体内对樱桃番茄致病菌灰葡萄孢的抑制性研究J.中国食品学报,2014,14(10):49-54.7 Majewska E,Kozlowska M,Gruczynska-Sekowska E,et al.Lemongrass(Cymbopogon citratus)essential oil:Extraction,composition,bioactivity and uses for food preservationA reviewJ.Polish Journal of Food and Nutrition Sciences,2019,69(4):327-341.8 罗曼,邹国林,蒋立科.柠檬醛抑制黄曲霉生长相关机理的研究J.武汉大学学报:理学版,2001,47(6):745-751.9 Souza A Y P A,De A A C,Lima N W C,et al.Antibacterial activity and stability 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