橘皮油成分分析

※基础研究食品科学

2010, Vol. 31, No. 17

柑橘皮精油成分分析及抑菌活性研究

陈林林1，米强2，辛嘉英1,3

(1. 哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江哈尔滨 150076；2. 黑龙江省绿色食品发展中心，黑龙江哈尔滨 150066；

3. 中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室，甘肃兰州 730000)

摘要：采用水蒸气蒸馏法提取柑橘皮精油，通过气相色谱-质谱法(GC-MS)对精油进行成分分析，鉴定出17种化合物，占精油的99.80%。其中主要以柠檬烯(92.72%)为主，萜类化合物的含量最高，可达97.90%。还含有少量的醛、醇和酮等化合物。通过测量柑橘皮精油的抑菌圈直径判定其抗菌活性的大小，结果表明：柑橘皮精油对大肠杆菌、白色葡萄球菌和青霉均有较强的抑菌作用，对大肠杆菌的抑菌作用最强。对大肠杆菌和白色葡萄球菌的抑菌圈直径均大于15mm ，属高度敏感；对青霉的抑菌圈直径为14.1mm ，属中度敏感。大肠杆菌和白色葡萄球菌的最低抑菌浓度(MIC)分别小于1.25%和2.5%。关键词：柑橘皮精油；气相色谱-质谱(GC-MS)；抑菌活性

Composition Analysis and Antibacterial Activity of the Essential Oil from Citrus Peel

CHEN Lin-lin1，MI Qiang2，XIN Jia-ying1,3

(1. Department of Food Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China；2. Green Food Development Centerof Heilongjiang Province, Harbin 150066, China；3. State Key Laboratory for Oxo Synthesis and Selective Oxidation, Lanzhou

Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China)

Abstract ：Citrus peel essential oil was obtained by distillation and its composition was analyzed by gas chromatography coupledwith mass spectrometry (GC-MS). Totally 17 compounds were identified and represented 99.80% of the essential oil, includingD -limonene (92.72%), the most predominant compound, terpenoids having the highest relative content (97.90%) and smallamounts of aldehyde, alcohol and ketone compounds. The antibacterial activity of the essential oil was determined by measuringinhibition zone diameter, and the results showed that it had stronger inhibitory effect against Escherichia coli, Staphylococcus cremoris and Penicillium sp., especially against Escherichia coli. The inhibition zone diameters against Escherichia coli andStaphylococcus cremoris were both larger than 15 mm, indicating high sensitivity, and that against Penicillium sp. 14.1 mm,moderate sensitivity. The minimum inhibitory concentrations (MICs) against Escherichia coli and Staphylococcus cremoris were1.25% and 2.5%, respectively.

Key words：citrus peel essential oil；gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS)；antibacterial activity

中图分类号：TS209 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2010)17-0025-04

柑橘皮精油主要成分为柠檬精油(limonene) 可在常压下被蒸馏出而不致分解[1]。新鲜的柑橘皮中含有2%～3%的精油，它是食品香精、化妆品香精和香水配料的优质原料[2-3]。食用香料植物提取物精油中含有多种低分子的抗菌物质和抗氧化成分，作为果蔬类天然保鲜剂，能有效地抑菌防腐。这些低分子的抗菌物质，如肉桂酸、阿魏酸、咖啡酸、桂醛、香茅醇、百里酚、丁香酚等，可抵抗大量的细菌、霉菌和酵母菌[4-5]。莫小

路[6]等研究了作用浓度为0.7～4.0μL/mL的南方药用植物香芋、广藿香、大叶胺和蛇床的精油对6种植物病原真菌的抑制活性。结果表明，大叶胺、广藿香和香芋精油对串珠镰刀病毒、玉米弯孢霉菌等多种供试植物病原真菌的生长有明显抑制作用。不同的精油对各病原真菌的抑制率有一定差异。目前我国的柑橘皮精油基本靠进口，提取柑橘皮精油常用的方法有压榨法、溶剂浸提法和水蒸气蒸馏法以及超临界二氧化碳萃取技术[7]。本

收稿日期：2010-01-25

基金项目：国家自然科学基金项目(20873034)；教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-05-0356)

作者简介：陈林林(1979—) ，女，讲师，博士，研究方向为食品科学。E-mail ：[email protected]

26 2010, Vol. 31, No. 17

食品科学

※基础研究

研究将利用水蒸气蒸馏法提取橘皮精油，应用气相色谱-质谱(GC-MS)法分析其化学成分，通过滤纸片法测量柑橘皮精油对大肠杆菌、白色葡萄球菌和青霉的最大抑菌圈的直径，分析柑橘精油的抑菌作用，并确定出最低抑菌浓度。为自然资源柑橘生产加工中的副产物的综合利用提供参考。1材料与方法1.1

材料与试剂

大肠杆菌(E s c h e r i c h i a c o l i ) 、白色葡萄球菌(Staphylococcus cremoris) 、青霉(Penicillium sp.) 由哈尔滨商业大学微生物实验室提供。

柑橘、马铃薯购自哈尔滨民安市场。

氯化钠(分析纯) 哈尔滨新春化工厂；无水硫酸钠(分析纯) 哈尔滨市东方化学研究所；乙醚(分析纯) 金陵石化开发公司；蛋白胨、牛肉膏粉、琼脂、葡萄糖(生物试剂) 哈尔滨市鸿辉生物试剂有限公司。1.2

仪器与设备

FZ102型植物粉碎机中国天津市泰斯特仪器有限公司；G238型电子分析天平中国上海医用激光仪器厂；DHG-920A 型电热恒温鼓风干燥机中国上海精密实验设备有限公司；PC-1000数显示恒温水浴锅中国上海精密仪器仪表有限公司；R-201旋转蒸发仪中国上海申胜生物技术有限公司；GC6890-MSD5973型气相色谱质谱联用仪美国Agilent 公司；YX-400B 型灭菌锅中国上海三申医疗器械有限公司；SW-CT-2FD 型超净工作台中国苏州净化设备有限公司；SPX-150B-Z 生化培养箱中国上海博迅实业有限公司医疗设备厂。1.3方法

1.3.1

柑橘皮精油的提取

采用水蒸气蒸馏法提取[8]。准确称取5.0g 新鲜破碎的柑橘皮，浸泡2h ，加入一定量的蒸馏水，蒸馏4h 后，收集提取液，向提取液中加入30g/L NaCl，静置

一段时间后，用无水乙醚萃取两次，分出醚层，加入

无水硫酸钠进行干燥除去水分和精油中残存的溶剂，得到柑橘皮精油，橘皮精油的得率可达3. 4%。1.3.2

GC-MS 测定条件

色谱条件[9-11]：色谱柱：HP-5MS(30m×0.25mm ，0.25μm) 。初始温度为60℃，停留1min ，以6℃/min的速率升至150℃。载气为氦气，流速1.0mL/min，进样口温度250℃；分流比100:1，进样量0.1μL 。

质谱条件：E I 电子源，离子源温度230℃，电子能量70e V ；质量扫描范围：30～600u ，检索谱库：NIST05，Wiley 。1.3.3

柑橘皮精油抑菌实验

1.3.3.1培养基的制备

分别配制牛肉膏蛋白胨培养基、土豆培养基，待

用[12]。1.3.3.2

菌悬液的制备将各菌种活化，制成菌悬液。细菌使用平板计数法，霉菌使用显微镜直接记数法测菌体个数，调至浓度为含菌体106～107个/mL 的菌悬液，备用[13-14]。1.3.3.3

滤纸片扩散法测定抑菌圈

将各种待测菌悬液各取0.10mL 均匀涂布于相应的固体培养基表面，制成含菌平板。将平板用彩笔平均划分为4个区域，用灭菌后直径为5.5mm 的圆形滤纸片蘸取体积分数为100%柑橘皮精油分别轻轻地贴于其中的两个区域，另两个区域作为对照，细菌置培养箱中37℃下培养24h ，霉菌于培养箱中28℃下培养48h 。每种菌做3 个平行，选取抑菌圈比较明显的平板测定抑菌圈直径，结果取3次重复实验的平均值[15-17]。1.3.3.4

最低抑菌浓度(MIC)的测定

配制牛肉膏蛋白胨培养基，倾注于平板内，冷却后移取0.1mL 大肠杆菌菌液、白色葡萄球菌菌液均匀涂布于培养基表面，将平板用彩笔平均划分为4个区域，用圆形滤纸片分别蘸取体积分数为5%、2.5%、1.25%、0.83%的柑橘皮精油轻轻地贴于4个区域内，培养24h 。将上述平板继续培养24h ，以最小抑菌圈直径对应的体积分数作为该菌种的MIC [18]。2结果与分析

2.1

柑橘皮精油成分分析

柑橘皮精油的总离子流图见图1，共检出18种成分。利用峰面积归一化法列出其中各组分及相对含量，所得结果见表1。

857

. 93. )

4V 03μ. 48. 60661(/度401. 6

6540强. 5. . 26890

[***********]1415

时间/min

图1 柑橘皮精油的总离子流色谱图

Fig.1 Total ion chromatogram of the essential oil from citrus peel

由表1可知，解析出18种物质，鉴定出已知化合物17种，占精油的99.80%，其中相对百分含量最高的组分为柠檬烯(92. 72%) ，为柑橘皮精油的主要芳香成

※基础研究食品科学

2010, Vol. 31, No. 17

分。萜类化合物的含量最高(97. 90%) 。此外，在柑橘皮精油中还含有少量的醛(0.30%)、醇(1.11%)和酮(0.27%)等化合物。

表1 柑橘皮精油成分分析表

Table 1 Composition analysis of the essential oil from citrus peel峰保留号时间/min化合物名称

分子式

相对

匹配含量/%度/%

13.58α-蒎烯(α-pinene) C 10H 161.06%9624.08侧柏烯(thujene)

C 10H 160.66%9434.16β-蒎烯(β-pinene) C 10H 160.11%9144.25月桂烯(myrcene)C 10H 161.85%8754.43正辛醛(octanal)C 8H 16O 0.21%9564.633-蒈烯(3-carene)C 10H 160.17%9574.85异丙基甲苯(m-cymene)C 10H 140.13%9484.97柠檬烯(D -limonene) C 10H 1692.72%9496.10

芳樟醇(linalol)

C 10H 18O 0.35%

72106.564-异丙烯基-1-甲基-2-环己烯-1-醇

(4-Isopropenyl-1-methyl-2-cyclohexen-1-ol)C 10H 16O 0.28%86116.83顺式-苎烯氧化物(cis-limonene oxide)C 10H 16O 0.92%

95126.90反式-苎烯氧化物(trans-limonene oxide)C 10H 16O 0.41%90137.704-柠檬烯醇(limonen-4-ol)C 10H 16O 0.09%76148.118,9-环氧-对孟-1-烯(8,9-epoxy-p-menth-1-ene)

C 10H 16O 0.10%81158.18未知(unknown)－

0.20%

168.54顺式-香芹醇(cis-carveol)C 10H 16O 0.27%96178.78反式-香芹醇(trans-carveol)

C 10H 16O 0.21%9518

9.09

香芹酮(carvone)

C 10H 14O 0.27%96

2.2精油抑菌实验结果2.2.1

抑菌圈的大小

通过测定柑橘皮精油对大肠杆菌、白色葡萄球菌和

青霉的的抑菌圈直径大小，比较精油对这3种菌的抑菌效果，结果见表2。

表2 柑橘皮精油对供试菌的抑菌圈直径

Table 2 Inhibition zone diameters of the essential oil from citrus peel

against tested microbes

样品供试菌种

大肠杆菌

白色葡萄球菌

青霉空白000橘皮精油

34.2

29.5

14.1注：表中数据为抑菌圈直径平均值，其中0表示无抑菌圈形成。滤纸片直径为5.5mm 。

抗菌素抑菌圈实验结果的判定标准是：抑菌圈直径大于15mm 时为高度敏感、10～15mm 时为中度敏感，7～9mm 时为低度敏感、无抑菌圈者为不敏感[19]。由表2可知，柑橘皮精油对供试的3种细菌均有较强的抑制效果，对大肠杆菌和白色葡萄球菌的抑菌圈直径均大于15mm ，属高度敏感；对青霉的抑菌圈直径为14.1mm ，

属中度敏感，对大肠杆菌的抑制作用最强。说明柑橘皮精油对两种细菌的抑制作用要好于对霉菌的抑菌作用。2.2.2

最低抑菌浓度(MIC)的确定

对大肠杆菌和白色葡萄球菌最低抑菌浓度的确定如图2、3。

1.0.83%的柑橘皮精油；2.1.25%的柑橘皮精油；3.2.5%的柑橘皮精油；4.5%的柑橘皮精油。下同。图2 柑橘皮精油对大肠杆菌的最低抑菌浓度

Fig.2 MIC of the essential oil from citrus peel against

Escherichia coli

由图2可知，当柑橘皮精油体积分数为0.83%时，滤纸片周围已无抑菌圈产生，而当体积分数为1. 25%时，滤纸片周围产生抑菌圈，因此认为，大肠杆菌的最低抑菌浓度介于精油体积分数为0.83%与1.25%之间，同时也是其最低杀菌浓度。

图3 柑橘皮精油对白色葡萄球菌的最低抑菌浓度

Fig.3 MIC of the essential oil from citrus peel against Staphylococcus

cremoris

由图3可知，随着柑橘皮精油体积分数增加，抑菌圈的直径也逐渐增大，1.25%的柑橘皮精油已不能产生抑菌圈，当体积分数达到2. 5%时开始出现抑菌圈。因此柑橘皮精油对白色葡萄球菌的最低抑菌浓度介于1.25%与2.5%之间。3

结论

利用水蒸气蒸馏法获得柑橘皮精油。通过GC-MS 对精油进行分析，鉴定出17个成分，占精油99.80%。主要芳香成分为柠檬烯(92.72%)，萜类化合物的含量最高。柑橘皮精油对大肠杆菌、白色葡萄球菌和青霉均有抑菌性且具有广谱性，推测其对大部分革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均可能有抑菌作用。对大肠杆菌的抑菌性最强，其次为白色葡萄球菌，对青霉抑菌效果较弱，对大肠杆菌和白色葡萄球菌的最低抑菌浓度分别介于

28 2010, Vol. 31, No. 17

食品科学

※基础研究

0.83%～1.25%和1.25%～2.5%之间。此外，为了使柑橘皮精油成分能更有效应用于食品中，有必要建立适用的关键控制评价方法，综合食品的抗菌效果和精油对食品感官影响，优化添加配方，结合保藏措施，使其更具实际应用性。

参考文献：

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※基础研究食品科学

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柑橘皮精油成分分析及抑菌活性研究

陈林林1，米强2，辛嘉英1,3

(1. 哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江哈尔滨 150076；2. 黑龙江省绿色食品发展中心，黑龙江哈尔滨 150066；

3. 中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室，甘肃兰州 730000)

Composition Analysis and Antibacterial Activity of the Essential Oil from Citrus Peel

CHEN Lin-lin1，MI Qiang2，XIN Jia-ying1,3

Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China)

Key words：citrus peel essential oil；gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS)；antibacterial activity

中图分类号：TS209 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2010)17-0025-04

收稿日期：2010-01-25

基金项目：国家自然科学基金项目(20873034)；教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-05-0356)

作者简介：陈林林(1979—) ，女，讲师，博士，研究方向为食品科学。E-mail ：[email protected]

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食品科学

※基础研究

材料与试剂

大肠杆菌(E s c h e r i c h i a c o l i ) 、白色葡萄球菌(Staphylococcus cremoris) 、青霉(Penicillium sp.) 由哈尔滨商业大学微生物实验室提供。

柑橘、马铃薯购自哈尔滨民安市场。

仪器与设备

1.3.1

柑橘皮精油的提取

采用水蒸气蒸馏法提取[8]。准确称取5.0g 新鲜破碎的柑橘皮，浸泡2h ，加入一定量的蒸馏水，蒸馏4h 后，收集提取液，向提取液中加入30g/L NaCl，静置

一段时间后，用无水乙醚萃取两次，分出醚层，加入

无水硫酸钠进行干燥除去水分和精油中残存的溶剂，得到柑橘皮精油，橘皮精油的得率可达3. 4%。1.3.2

GC-MS 测定条件

质谱条件：E I 电子源，离子源温度230℃，电子能量70e V ；质量扫描范围：30～600u ，检索谱库：NIST05，Wiley 。1.3.3

柑橘皮精油抑菌实验

1.3.3.1培养基的制备

分别配制牛肉膏蛋白胨培养基、土豆培养基，待

用[12]。1.3.3.2

滤纸片扩散法测定抑菌圈

最低抑菌浓度(MIC)的测定

2.1

柑橘皮精油成分分析

柑橘皮精油的总离子流图见图1，共检出18种成分。利用峰面积归一化法列出其中各组分及相对含量，所得结果见表1。

857

. 93. )

4V 03μ. 48. 60661(/度401. 6

6540强. 5. . 26890

[***********]1415

时间/min

图1 柑橘皮精油的总离子流色谱图

Fig.1 Total ion chromatogram of the essential oil from citrus peel

由表1可知，解析出18种物质，鉴定出已知化合物17种，占精油的99.80%，其中相对百分含量最高的组分为柠檬烯(92. 72%) ，为柑橘皮精油的主要芳香成

※基础研究食品科学

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分。萜类化合物的含量最高(97. 90%) 。此外，在柑橘皮精油中还含有少量的醛(0.30%)、醇(1.11%)和酮(0.27%)等化合物。

表1 柑橘皮精油成分分析表

Table 1 Composition analysis of the essential oil from citrus peel峰保留号时间/min化合物名称

分子式

相对

匹配含量/%度/%

13.58α-蒎烯(α-pinene) C 10H 161.06%9624.08侧柏烯(thujene)

芳樟醇(linalol)

C 10H 18O 0.35%

72106.564-异丙烯基-1-甲基-2-环己烯-1-醇

(4-Isopropenyl-1-methyl-2-cyclohexen-1-ol)C 10H 16O 0.28%86116.83顺式-苎烯氧化物(cis-limonene oxide)C 10H 16O 0.92%

95126.90反式-苎烯氧化物(trans-limonene oxide)C 10H 16O 0.41%90137.704-柠檬烯醇(limonen-4-ol)C 10H 16O 0.09%76148.118,9-环氧-对孟-1-烯(8,9-epoxy-p-menth-1-ene)

C 10H 16O 0.10%81158.18未知(unknown)－

0.20%

168.54顺式-香芹醇(cis-carveol)C 10H 16O 0.27%96178.78反式-香芹醇(trans-carveol)

C 10H 16O 0.21%9518

9.09

香芹酮(carvone)

C 10H 14O 0.27%96

2.2精油抑菌实验结果2.2.1

抑菌圈的大小

通过测定柑橘皮精油对大肠杆菌、白色葡萄球菌和

青霉的的抑菌圈直径大小，比较精油对这3种菌的抑菌效果，结果见表2。

表2 柑橘皮精油对供试菌的抑菌圈直径

Table 2 Inhibition zone diameters of the essential oil from citrus peel

against tested microbes

样品供试菌种

大肠杆菌

白色葡萄球菌

青霉空白000橘皮精油

34.2

29.5

14.1注：表中数据为抑菌圈直径平均值，其中0表示无抑菌圈形成。滤纸片直径为5.5mm 。

属中度敏感，对大肠杆菌的抑制作用最强。说明柑橘皮精油对两种细菌的抑制作用要好于对霉菌的抑菌作用。2.2.2

最低抑菌浓度(MIC)的确定

对大肠杆菌和白色葡萄球菌最低抑菌浓度的确定如图2、3。

1.0.83%的柑橘皮精油；2.1.25%的柑橘皮精油；3.2.5%的柑橘皮精油；4.5%的柑橘皮精油。下同。图2 柑橘皮精油对大肠杆菌的最低抑菌浓度

Fig.2 MIC of the essential oil from citrus peel against

Escherichia coli

图3 柑橘皮精油对白色葡萄球菌的最低抑菌浓度

Fig.3 MIC of the essential oil from citrus peel against Staphylococcus

cremoris

结论

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食品科学

※基础研究

参考文献：

[1]高彦祥, 方政. 柑橘类果汁加工副产品综合利用研究进展[J]. 饮料工业, 2005, 8(1): 1-7.

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[7]程昊, 张帅. 桔皮精油提取技术综述[J]. 化工之友, 2007(11): 33.[8]孟宪军, 刘学, 周艳. 树莓叶片中精油的提取工艺[J]. 食品与生物技术学报, 2007, 26(3): 6-9.

[9]

COSTA R, de FINA M R, VALENTINO M R. An investigation on thevolatile composition of some Artemisia species from Iran[J]. Flavour

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