薄荷精油的提取和应用.doc

学校代码 学校代码 10722 学号 学号 0808014123 分分 类类 号号 O621 4 密级 密级 公开公开 薄荷精油的提取及其杀菌活性的研究薄荷精油的提取及其杀菌活性的研究 Extraction of Essential oils from Peppermint And its Bactericidal Activity 张张 斌斌 化化 学学 理理 学学 张知侠张知侠 2012 年年 5 月月 作者姓名作者姓名 指导教师指导教师 学科门类学科门类 提交论文日期提交论文日期 专业名称专业名称 成绩评定成绩评定 摘要 I 摘摘 要要 植物精油是植物体内小分子化合物形成的混合物 不同的成分组成有不同的功效 由于传统的化学农药有严重的残留问题 对人体和环境伤害较大 因此 近年来有许多 人对精油的杀菌活性作了研究 用精油代替农药以减小对人体和环境的伤害 本实验采 用水蒸气蒸馏法提取薄荷中的精油 再用 GC MS 检测其化学组成成分 最后用速率测试 法来研究薄荷精油的杀菌活性 薄荷精油中薄荷醇含量最高为 44 34 邻苯二甲酸二丁 酯为 7 84 1 3 二氧六环 5 醇为 7 59 桉树醇为 7 24 5 甲基 2 异丙基环己酮为 5 51 萜品醇为 4 92 三甲基苯甲醇为 4 47 用薄荷精油对十二种真菌做杀菌活 性实验 其对不同真菌的杀菌活性有所不同 其中在 2500 mg L 下对水稻纹枯 玉米大斑 黄瓜炭疽 苹果炭疽 小麦赤霉 番茄叶霉的杀菌活性都在 93 02 以上 在 1500mg L 对番茄早疫和在 500mg L 对小麦纹枯的杀菌活性都为 100 关键词 关键词 薄荷 植物精油 水蒸气蒸馏 GC MS 杀菌活性 Abstract II Abstract Plant essential oil in plants is small molecules form a mixture of different compositions have different effect Because the traditional chemical pesticide residues have serious problems the damage to the body and the environment is bigger Therefore in recent years many of the essential oil to the bactericidal activity study with the essential oil instead of pesticides to minimize the damage to the body and the environment The experimental results of the essential oil extraction steam distillation menthol again by GC MS testing its chemical composition final with speed rate testing method to study the peppermint oil bactericidal activity Menthomenthol is the highest content as 44 34 in peppermint oil dibutyl phthalate as 7 84 1 3 Dioxan 5 ol as 7 59 1 8 Oxido p menthane as 7 24 p Menthan 3 one as 5 51 p menth 1 en 8 ol as 4 92 p Cymen 3 ol as 4 47 Use of peppermint oil to twelve kinds of fungi do bactericidal activity experiment it to the different fungi bactericidal activity is different which in 2500 mg L bactericidal activity of peppermint oil to Setosphaeria turcica Rhizoctonia solani Colletotrichum lagenarium Apple anthracnose Fusarium graminearum Fulvia fulva is over 93 02 In 1500 mg L bactericidal activity to Alternaria solani and in 500 mg L bactericidal activity to Rhizoctonia cerealis is 100 of all Keywords Mint Plant essential oil Steam distillation GC MS Bactericidal activity 目录 III 目目 录录 摘摘 要要 I 前前 言言 1 1 文献综述文献综述 2 1 1 植物精油简介及其研究现状 2 1 2 植物精油传统的提取方法 2 1 2 1 压榨法 MP 2 1 2 2 水蒸气蒸馏法 SDE 3 1 2 3 溶剂萃取法 SE 3 1 2 4 吸收法 OA 3 1 3 国内外精油的提取新技术 3 1 3 1 酶提取法 EE 4 1 3 2 CO2超临界流体萃取法 SFE 4 1 3 3 超声波辅助提取法 USE 4 1 3 4 微波辅助萃取法 MAD 4 1 3 5 微胶囊 双水相萃取法 MATPE 5 1 3 6 微波水扩散重力法 MHG 5 1 3 7 多种技术的联用 5 1 4 国内外香精油最新检测技术 5 1 4 1 薄层扫描法 TLCS 5 1 4 2 气相色谱法 GC 6 1 4 3 气相色谱 红外光谱联用技术 GC FTIR 6 1 4 4 气相色谱 质谱联用仪 GC MS 6 1 4 5 多种分析方法联用技术 6 1 5 植物精油的应用 7 1 5 1 在医药方面的研究应用 7 1 5 2 在植物保护中的应用 7 1 5 3 在日用化工方面的应用 7 1 5 4 植物精油的抑菌作用 7 1 6 研究问题的提出及方案设计 8 2 实验部分实验部分 9 2 1 试剂与仪器 9 2 1 1 药品试剂 9 目录 IV 2 1 2 仪器设备 9 2 2 实验过程 9 2 2 1 薄荷精油的提取 水蒸气蒸馏法 9 2 2 2 GC MS 成分分析 10 2 2 3 PDA 培养基的制作 10 2 2 4 精油抑菌活性实验 10 3 3 结果与讨论结果与讨论 12 3 1 实验结果 12 3 1 1 水蒸气蒸馏结果 12 3 1 2 GC MS 检测结果 12 3 1 3 薄荷精油杀菌活性实验结果 14 3 2 讨论 15 3 2 1 精油不同提取方法的比较 15 3 2 2 精油成分的讨论 15 结结 论论 16 参考文献参考文献 17 致致 谢谢 19 咸阳师范学院 2012 届本科毕业设计 论文 1 前前 言言 薄荷 Mentha haplocalyx Brig 为唇形科多年生草本植物 喜欢生长在水边或潮湿地区 薄荷的用途很广泛 全草可入药用作驱风 解热 治疗胃肠道及心脑血管疾病等 也可 用作防腐剂 兴奋剂 麻醉剂 薄荷脑还用于化妆品 食品 香料工业等方面 薄荷脑 有促进内分泌 祛痰 健胃 利胆保肝 局部止痛等作用 本文薄荷精油的提取及其杀 菌活性的研究 对精油的研究现状 国内外精油的提取方法 精油现在主要的应用等方 面作了综述 植物精油传统的提取方法有 压榨法 水蒸气蒸馏法 溶剂萃取法 吸收 法等 国内外精油的提取新技术有酶提取法 CO2超临界流体萃取法 超声波辅助提取法 微波辅助萃取法 微胶囊 双水相萃取法 微波水扩散重力法 多种技术的联用等方法 由于传统的化学农药有严重的残留问题 对人体和环境伤害较大 因此 近年来有许多 人对精油的杀菌活性作了研究 用植物精油来代替化学合成农药以减小对人体和环境的 伤害 冯俊涛 苏祖尚 王俊儒等用挖耳花蕾精油对14种常见作物病菌作抗菌活性研究 杀菌实验结果表明 该精油对小麦全蚀病菌和小麦纹枯病菌抑制作用最强 在0 5mg mL 浓度下 5天后对这两种病菌生长的抑制率均大于97 对小麦赤霉病菌和番茄叶霉病菌也 有较强的抑制效果 薄荷精油的提取及其杀菌活性的研究 2 1 文献综述文献综述 1 1 植物精油简介及其研究现状植物精油简介及其研究现状 植物精油 essential oil 又称为挥发油 volatile oil 或称芳香油 aromatic oil 是从植物 的花 叶 根 皮 果实 种子等中 通过提炼萃取出来的挥发性物质 是有芳香性气 味 可随水蒸气蒸馏出来而不与水相混溶的挥发性油状物质的总称 一般的植物精油具有以下性质 1 大多数挥发油为无色或淡黄色 2 均具有特殊气 味 多为香味 与辛辣味 3 对光和热较敏感 易氧化 4 大多数挥发油密度比水小 仅 少数挥发油密度比水大 如丁香油 桂皮油等 一般在 0 850 1 180 之间 5 挥发油难 溶于水 易溶于无水乙醇 乙醚 氯仿等有机溶剂中 6 挥发油都具有一定的旋光度与 折光率 一般挥发油的折光率都在 1 450 1 560 之间 7 挥发油是由多种化学成分组成 的混合物 故大多数没有固定的沸点和凝固点 植物精油一般由 50 500 种成分组成 每一种植物精油都有一个特殊的化学组成来决 定其功能 植物精油中有脂肪族化合物如烃类 醇类 醛类 酮类 脂类等 芳香族化 合物及萜类衍生物 萜类化合物的基本结构多为异戊二烯 具有 C5H8 n的通式 1 在古 代 植物精油主要用于香料 常用于沐浴或防止尸体腐烂等 19 世纪左右 化学家从植 物中分离出咖啡因 奎宁 吗啡等化学物质 人们不再依赖天然植物来治病 2 植物精 油具有杀菌 杀虫 抗氧化等功能 近几年来植物精油在植物保护 医药保健 害虫防治 日用化工品 果蔬保鲜等方面得到了广泛的研究与应用 植物精油对人体有着重要的作用 精油可以 防传染病 抗微生物 防发炎 防 痉挛 促进细胞新陈代谢和细胞再生 有些精油 能调节内分泌 让人的生理及心理 活动处于良好 的状态 大多数精油具有独特的香味 能使人适度兴奋 缓解疲劳感及产 生松弛感等 3 日益受到药物化学 药物学和分析化学等领域专家的关注 薄荷脑分子有四种异构体 即薄荷脑 异薄荷脑 新异薄荷脑及新薄荷脑 而每一 种异构体又有正旋和反旋两种手性对映体 因此薄荷脑的分子变得复杂了 我们通常所 说的薄荷脑是左旋薄荷脑手性异构体 1 2 植物精油传统的提取方法植物精油传统的提取方法 1 2 1 压榨法压榨法 MP 压榨法是最传统的精油提取方法之一 其原理是以强大压力压榨原料 即利用机械 器具施加压力使植物汁液流出的方法 使其细胞破裂 致使油分流出 由于该方法在室 温下操作 因此所得油质较好 可保持精油原有的品质 4 但是该法所得产品不纯 会 含有水分 叶绿素 粘液质等杂质而呈混浊状态 而且精油产率不高 由于该方法操作 咸阳师范学院 2012 届本科毕业设计 论文 3 复杂 出油率低 成品保存时间较短 因此不适合工业生产 1 2 2 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 SDE 水蒸气蒸馏是利用水分子向植物细胞组织中渗透 置换出香精油 在水蒸气作用下 形成的油水共沸物同时被蒸馏出来的原理来制备精油的 一般说来叶子 花等较为柔软 的植物组织不经事前处理即可直接蒸馏 但像树皮之类的较坚硬的植物组织则要经过切割 粉碎的处理来帮助精油的释放 水蒸气蒸馏是目前应用最广泛的一种方法 适用于挥发性 的 在水中溶解度不大的成分的提取 SDE 法设备简单 成本低廉 操作容易 精油产率较高 是一种提取 分离和富集 植物中精油成分的有效方法 5 但是水蒸气蒸馏也存在缺点 即易发生高温分解 氧化 等副反应 尤其是特征成分月桂醛 癸醛 蒎烯等醛酮类与萜类成分 因长时间加热 而氧化 从而影响产品风味与功能 基于水蒸气蒸馏存在的问题 人们开始致力于改进 蒸馏设备 从而出现了加压串蒸 连续蒸馏以及涡轮式快速水蒸气蒸馏等形式 1 2 3 溶剂萃取法溶剂萃取法 SE 溶剂萃取法是根据植物各种化学成分在溶剂中的溶解性质 将植物中的有效成分从 植物组织内溶解出来的方法 对不宜用水蒸气蒸馏法提取的植物 可以采用有机溶剂萃 取法提取植物中的精油 常用的有机溶剂有四氯化碳 石油醚 二硫化碳 苯等 该方法的优点在于精油获得率高 脱色效果好 有机溶剂提取法是根据黄酮类化合 物与杂质极性不同来选择适合的有机溶剂 其选择性好 渗透性强 浸出率比热水法高 缺点是有机溶剂有毒 萃取时间长 效率低 而且该法需消耗大量高纯度有机溶剂 工 作量大 提取产物的有效成分质量分数不高 提取物需要进一步浓缩 必然导致部分挥 发油损失 此外溶剂杂质也可能会对色谱分析结果造成影响 1 2 4 吸收法吸收法 OA 吸收法是利用油脂 活性炭或大孔吸附树脂等吸附性材料吸附植物的精油成分 再 利用低沸点有机溶剂将被吸收的成分提取出来的方法 该方法适用于热敏性的贵重挥发 油 如玫瑰精油和茉莉花精油的提取 吸收法通常分为冷吸收法和温浸吸收法两种 温浸吸收法是将原料浸泡于油脂中 于 50 60 低温加热 让植物挥发油成分溶于油脂中 吸收植物挥发油后得到的油脂可 直接用于香料工业 也可加入无水乙醇 醇溶液经过减压蒸去乙醇得到精油 该法可持 久吸收挥发油 但设备投资相对较大 操作技术要求高 提取时间长 1 3 国内外精油的提取新技术国内外精油的提取新技术 植物精油传统的提取方法较成熟 易于规模化生产 但存在萃取成分不足 杂质较 多 香气不持久 热敏性物质易破坏等缺点 现代分离技术借助于先进的仪器设备 条 件温和 大多数具有选择性好 污染少 耗能低 品质优等特点 但也存在仪器设备昂 薄荷精油的提取及其杀菌活性的研究 4 贵 成本较高 操作要求高 难以规模化生产等缺点 随着科技的发展 植物精油的提 取方法越来越多 主要是多种方法的联合使用 实现提取 分离 检测一体化 逐步向 无污染 高精密度 低成本发展 通过植物精油提取工艺的不断优化 将有更多的精油 提取工艺实现工业化 广泛应用于香料 食品 医药的生产 同时市场的需求也将会极 大地推动植物精油的提取方法的研究 1 3 1 酶提取法酶提取法 EE 酶提取法是根据植物细胞壁的成分 利用酶的专一性和高效性将细胞壁的组成成分 水解或降解 破坏细胞壁结构 使细胞内的成分释放于溶剂中 从而达到提取目的 6 酶提取法是只破坏植物细胞壁结构 不破坏有效成分 有利于被细胞壁包围的黄酮 类化合物的提取 此法采用生物降解技术 其提取条件温和 操作简单 克服了活性成 分在高温下易分解破坏的缺点 是一种安全 有效 对环境无污染的提取方法 一般要 与其他提取方法联用 不足之处在于提取时间较长 1 3 2 CO2超临界流体萃取法超临界流体萃取法 SFE CO2超临界流体萃取法其原理是在高于临界温度和临界压力下 用超临界流体CO2将 有效成分从样品中萃取出来 然后在常温常压下 超临界流体变为气态 溶解在流体中 的有效成分快速析出 达到分离的目的 7 超临界流体 如CO2 乙烯 丙烷 丙烯 水等 在临界点附近区域内与待分离成分 的溶质具有异常相平衡行为和传递性 常用的萃取剂为CO2 因其密度大 溶解能力强 临界压力适中 临界温度接近常温 不影响萃取物的生理活性 无毒无味 化学性质稳 定 易回收 不易燃不易爆 耗能低 8 超临界流体萃取也有其局限性 生产成本高 对极性较强的物质溶解能力不足 因在高压下操作 对设备性能要求较高 一次性投入 费用较高 技术操作要求高 1 3 3 超声波辅助提取法超声波辅助提取法 USE 超声辅助提取法 USE 是利用超声波辐射在液体中产生的空化效应 扰动效应 机械 振动 高的加速度 击碎和搅拌等多种作用 破坏植物细胞和细胞膜结构 使溶剂渗入 其中 加速有效成分进入溶剂 强化传质 从而增加细胞内物质通过细胞膜的穿透能力 有助于提取成分的扩散 释放并与溶剂充分混合物 9 超声辅助提取法最大的优点就是萃取温度较低 操作方便 时间短 提取率高 简 单易行 无需加热保护热不稳定成分 尤其对天然活性成分的萃取有着广阔的应用前景 超声辅助提取法与有机溶剂直提法相比 极大地提高了提取效率 节约溶剂 避免了高 温对提取成分的影响 10 1 3 4 微波辅助萃取法微波辅助萃取法 MAD 微波辅助萃取法是让微波直接作用于分子 使分子热运动加剧 相互碰撞 挤压 咸阳师范学院 2012 届本科毕业设计 论文 5 从而引起温度升高 细胞内的水等极性物质吸收微波能后产生热量 胞内温度迅速上升 产生热效应使其穿透到介质内部 水气化产生压力使细胞膜 壁 破裂 产生微孔和裂痕 使胞内物质更易溶出 从而使被提取物质从体系中迅速地分离出来 11 微波辅助提取对环境友好 更现代 更绿色 提取快速 减少浪费 节省能源 操 作简便 萃取率高 产物易于纯化 MAD 法不利于热不稳定性物质的提取 由于提取时 间过长 温度过高 提取率反而降低 1 3 5 微胶囊微胶囊 双水相萃取法双水相萃取法 MATPE 微胶囊 双水相萃取法 MATPE 是利用被提取物在不同的两相间分配行为的差异进行分 离的 通常选用 环糊精做为包裹材料 由于湿球效应 与环境中的水分 氧气及紫外 线等不良环境因子隔离 能有效地保护产物的化学和物理性质 MATPE 法把微胶囊技术 和双水相萃取技术相结合 用于植物精油的提取 能避免提取过程中的高温 氧化 聚 合等情况发生 不仅能提高精油的提取率和纯度 而且有效地保护了精油的天然组分 12 1 3 6 微波水扩散重力法微波水扩散重力法 MHG 微波水扩散重力法 MHG 是将被提取物直接放在不需要添加水和溶剂的特殊微波反 应器里 经微波加热 植物中原位水被加热致使细胞膨胀 最后导致组织破裂 在大气 压作用下 使精油和原位水一起从植物细胞内转移到细胞外 因此 MHG 法是利用微波 加热与地球引力相结合的一种绿色提取技术 与水蒸馏法相比较 MHG 法是一种不需添 加任何试剂 提取方便 快速 高效 绿色无污染 节能的新颖的提取技术 提取得到 抗菌和抗氧化活性的精油 1 3 7 多种技术的联用多种技术的联用 现如今植物精油的提取技术已经不是单一提取技术的应用 而是采用微波 超声波 酶等辅助手段 并将多种提取技术相结合 目的是提高精油的提取率 品质及降低生产 成本 刘新华等采用 95 的乙醇做为萃取溶剂 有机溶剂萃取法结束后再采用水蒸气蒸 馏法提取红枣精油 最优工艺条件为 料液比为 1 4 萃取时间为 20min 萃取温度为 76 水蒸气蒸馏时间为 20min 在这样的条件下 植物精油的提取率达到 2 46 与水 蒸气蒸馏法相比 蒸馏时间缩短了 90 产率提高了 34 罗安东等将吸附法和超临界 流体萃取法相结合 用于提取天然茉莉花精油 提供了一种适合规模化生产茉莉花精油 的方法 该方法是在室温下 不经过任何溶剂处理 用潮湿的空气吹分层放置的新鲜茉 莉花 带出茉莉花中的芳香成分 并用特殊的吸附剂收集其成分 然后采用超临界二氧 化碳流体萃取吸附剂中的茉莉花精油 13 薄荷精油的提取及其杀菌活性的研究 6 1 4 国内外香精油最新检测技术国内外香精油最新检测技术 1 4 1 薄层扫描法薄层扫描法 TLCS 薄层扫描法可以分为薄层吸收扫描和薄层荧光扫描两种方法 薄层吸收扫描法是用 可见光或紫外光的单色光照射展开后的薄层色谱板 测定薄层色谱斑点的吸光度 A 随展 开距离 L 的变化 从而获得 A L 曲线 即为薄层色谱扫描图 曲线上的图谱面积可用于 定量分析 由于薄层板存在着明显的散射现象 而使色谱斑点中物质的浓度与吸光度的 关系不服从 Lambert Beer 定律 需用古柏尔卡 曼克理论来描述 该方程是薄层扫描法 的定量分析基础 1 4 2 气相色谱法气相色谱法 GC GC 适合于挥发性成分或通过衍生后能够气化的成分的定性 定量分析 具有灵敏度 高 分离效率高等特点 对于富含挥发油类药材的鉴定 气相色谱已成为一种首选的方 法 不挥发的成分 也可采用裂解气相色谱或水蒸气相色谱来进行检测 由于其灵敏度 高 还可以用于中药中农药残留物质的测定 1 4 3 气相色谱气相色谱 红外光谱联用技术红外光谱联用技术 GC FTIR 气相色谱法具有高分离能力 高灵敏度和高分析速度等优点 是复杂混合物分析的 主要手段 但由于其定性分析的主要依据是保留值 所以它难以对复杂未知混合物作定 性判断 而红外光谱提供了极其丰富的分子结构信息 是一种理想的定性分析技术 但 不具备分离能力 它原则上只能应用于单一组分 对于混合组分定性分析往往无能为 GC FTIR 联用技术 它结合了两者的长处 因而是复杂混合物分析的有效手段 14 1 4 4 气相色谱气相色谱 质谱联用仪质谱联用仪 GC MS 气相色谱原理 气相色谱 的流动相为惰性气体 以表面积大且具有一定活性的吸附 剂作为固定相 当多种组分的混合样进入色谱柱后 由于吸附剂对每个组分的吸附能力 不同 经过一段时间后 各组分在色谱柱中移动的距离就会不同 吸附力弱的组分先被 解吸下来 离开色谱柱进入检测器 而吸附力强的后离开色谱柱进入检测器 这样各组 分被分离出来 顺序进入检测器并被记录下来 质谱原理 质谱分析是一种测量离子质 荷比 质量 电荷比 的分析方法 其基本原理是试样中化学成分在离子源中发生电离 生成不同质荷比的正离子 经过加速电场进入质量分析器 在质量分析器中 再经 过电场和磁场的共同作用 将它们分别聚集而得到质谱图 从而确定其质量 15 1 4 5 多种分析方法联用技术多种分析方法联用技术 目前 国内外对植物精油提取技术研究较多 对于精油的化学成分的分析 鉴定技 术多为气相色谱 气相色谱 质谱联用仪 近些年来 提取技术与分离技术仪器联用在国 内外有一定的发展 如 Deng 等首次用微波蒸馏 固相微萃取 气相色谱 质谱联用仪 MD SPME 咸阳师范学院 2012 届本科毕业设计 论文 7 GC MS 对芦蒿精油萃取 分析鉴定出 49 种有效成分 所需时间仅仅为 3 0min 此外 国外也报道有 GC FID LC MS ESI MS CD ED CZE UV MD HS SPME GC MS 辅 助微波蒸馏 固相微萃取 气相色谱 质谱联用仪 等检测方法 16 由于多种分析技术的联 用 使植物精油的提取和检测更省时 更加方便简单 1 5 植物精油的应用植物精油的应用 1 5 1 在医药方面的研究应用在医药方面的研究应用 在医学领域 植物精油有去痛 降血压 消炎抗菌 提高免疫力 保健等方面的作 用 如柑橘皮精油含有类胡萝卜素 VE 和 Se 对防止癌细胞的生长 延缓细胞衰老和 增强人体免疫力 都有很好的效果 植物精油可刺激细胞生长 促进新细胞的生成 改 善老化的皮肤 植物精油还可以消肿消炎 促进皮肤的生理活性 帮助修复疤痕和愈合 伤口 增强皮肤的抵抗力 达到快速的修复损伤的皮肤的效果 芳香植物精油能直接到 达人体大脑神经系统 能有效地稳定情绪 使人思想集中 促使人心理及生理协调 1 5 2 在植物保护中的应用在植物保护中的应用 在害虫防治方面 植物精油对害虫活性很高 又不易产生抗药性 对人畜伤害较小 且不污染环境 是一种很好的生物农药原料 植物精油杀虫的方式有熏蒸 忌避 拒食 触杀 杀卵 抑制生长发育和繁殖等 17 植物精油作为一种新型生物农药有其潜在的价 值和广阔的市场 随着植物精油农药是商品化 将会促进植物精油的研究和工业化生产 杨群芳等用 8 种植物精油对云南松纵坑梢小蠹的趋避活性研究表明 8 种植物精油丙酮 10 倍稀释液中 薄荷 紫苏和藿香 3 种精油的趋避作用最强 趋避率均为 100 显著高 于其他 5 种精油 18 1 5 3 在日用化工方面的应用在日用化工方面的应用 自古以来 植物精油就是化妆品等美容产品的原料之一 主要用于水质类化妆品 膏霜类化妆品 香粉类化妆品 美容化妆品 发用化妆品等 化妆品除了利用植物精油 芳香功能外 还利用了天然提取物的生物活性来开发其多种功能 尤其表现在的美容行 业中 出现了各式各样的精油产品和芳香疗法 这些均是利用了了植物精油的活性 起 到美容 护法 抗衰老等效果 19 植物精油是重要的调味品 主要用于食品香精 酒用香精 烟用香精 目前 植物 精油在食品添加剂中主要用作食品色素 香料 防腐 抗氧化及乳化增稠等方面 在肉 制品 水产品 乳制品 焙烤制品等的贮运中有重要应用 20 目前 在粘合剂中都要加入防霉剂等化学合成添加剂 但这些化学合成添加剂容易 导致环境污染 大阪市立工业研究所开发了一种新型的环保黏合剂 使用桉树油等植物 精油代替化学添加剂 不仅具有优良的黏合效果 而且能够有效防霉 这种新型黏合剂 主要用于墙壁和地板 含有植物精油特有的香味 薄荷精油的提取及其杀菌活性的研究 8 1 5 4 植物精油的抑菌作用植物精油的抑菌作用 近几年的研究表明 植物精油有强烈的抑制或杀死真菌等微生物的特性 植物精油 可作为一种新型的杀菌物质进行研究 如丁香油 对革兰氏菌有很强的抑制作用 广藿 香和香芋精油对串珠镰刀病毒 玉米弯孢霉菌等真菌有明显的抑制作用 21 植物精油不仅在医学上有消炎抗菌作用 而且能防治由真菌引起的农业病害 如辣 椒精油对红色毛癣菌 许兰氏黄癣菌 白色念珠菌都有一定的制作用 最低的抑制浓度 低于0 1 mL L 橙皮苷精油具有广谱的抑菌活性 在2g L时对大肠杆菌 葡萄球菌 青霉 黑曲霉有明显的抑制作用 大蒜精油500倍稀释液对番茄早疫病菌和番茄灰霉病菌在用药 后14天的抑制率分别为93 96 和94 14 不同的植物精油对不同的病原真菌的抑制率有一定的差异 茶树精油比一般的抗菌 化学药物强 1 至 3 倍 能有效地抵抗引起炎症的病毒 细菌和真菌 22 M Valero 等对 11 种植物精油进行抗菌性活性研究 结果表明 丁香 肉蔻 薄荷 肉桂等精油在一定 条件下对杆菌具有较好的抑制作用 当香辛复合精油的浓度达到 0 1 且作用时间在 1 0 min 以上 此时对生鱼肉中微生物具有明显的杀菌效果 酸性环境更有利于精油的杀菌 复合精油添加到酱油中杀菌活性更高 杀菌率可高达 99 以上 23 Nakasugi 等通过对 70 多种植物精油成分的化学结构与抗菌活性的关系进行了广泛 的研究 发现活性物质主要为醛类和酮类化合物 而且有如下规律 1 萜和醛的的接受 电子能力越强 抗菌活性越高 2 不饱和脂肪醛比饱和酮的抗菌活性要高 3 饱和醛比 相应的醇抗菌活性低 4 一元醇比二元醇二元醇和三元醇的抗菌活性高 5 苯酚 苯甲 醛 苯甲醇等在苯环上引入烷基后 则抗菌活性增强 植物精油的抑菌作用机理 1 植物精油影响细胞膜正常功能 精油中酚类物质进入 微生物的细胞膜或细胞壁 致使细胞膜功能受到影响 细胞内物质外泄 最终导致细菌 死亡 2 植物精油影响脂质层的稳定性 精油大部分具有表面活性作用 对脂肪的溶解 作用也是其抗菌机理之一 此外 香叶醇还可以降低细胞膜脂质层的相变温度 影响细 胞膜的流动性 24 3 植物精油影响能量代谢及还原酶的作用 Knobloch 等研究了精油中 40 种萜类物质对微生物初生能量代谢 还原型辅酶及丁二酸脱氢酶的活性 发现在 6 10 3 mol L 浓度下 所有试验萜类物质都能抑制上述反应 表明精油可以影响细菌的呼吸作 用及细胞膜功能 有些精油成分如柠檬醛可通过其不饱和键与某些酶结合 而导致微生 物的新陈代谢紊乱 陈屹等指出洋葱和大蒜精油对葡萄球菌具有一定的抑菌活性 而且 在同一浓度下 大蒜精油对葡萄球菌的抑制活性更高 25 1 6 研究问题的提出及方案设计研究问题的提出及方案设计 天然植物精油中的化学成分比较复杂 采用不同的提取方法对精油的成分影响很大 传统的精油提取方法和现代提取技术各种方法各有其特点 经过对上述方法的比较和对 实验室条件的考虑 最后决定采用水蒸气蒸馏法 它也是最适合的方法 间单 药品用 量少 产品不易变质且损失较少 对精油的成分分析中 经过比较各方法和对实验条件 咸阳师范学院 2012 届本科毕业设计 论文 9 的考虑后 采用 GC MS 分析精油成分 最后把谱图用计算机检索数据库得到较为准确的 结果 2 实验部分实验部分 2 1 试剂与仪器试剂与仪器 2 1 1 药品试剂药品试剂 表表2 1 药品试剂的规格及来源药品试剂的规格及来源 药品名称药品名称规格规格来源来源 薄荷天然采于陕西汉中洋县 无水乙醚分析纯天津市津东天正精细化学试剂厂 无水硫酸钠分析纯洛阳市化学试剂厂 琼脂化学纯河南九兴化工厂 葡萄糖化学纯吴江市南风精细化工有限公司 2 1 2 仪器设备仪器设备 表表 2 2 实验仪器名称及来源实验仪器名称及来源 名称名称来源来源 水蒸气蒸馏装置天津川友科技有限公司 减压蒸馏装置四川久远化工技术有限公司 气相色谱 质谱联用仪 GC MS QP2010 型 日本岛津公司 SHIMADZU CP 52 电子天平德国塞多里斯 DZF 6020 型干燥箱上海一恒科技有限公司 KQ5200DE 型数控超声波清洗器昆山市超声仪器有限公司 2 2 实验过程实验过程 2 2 1 薄荷精油的提取薄荷精油的提取 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 实验操作过程 实验操作过程 先将在水边采的薄荷在阴凉处风干 再在干燥箱中在 65 条件下干 燥 1 0 小时 再将其粉碎装入密闭的干燥的瓶中以备后用 称取 50 2g 薄荷 已粉碎 装入园底烧瓶中 加入 200ml 蒸馏水浸泡 4 5 小时 安装水蒸气蒸馏装置 如图 1 检 薄荷精油的提取及其杀菌活性的研究 10 查装置气密性后 加热 开始收集馏出液 收集馏岀液约 1700ml 实验过程大约 11 5 小 时 收集结束后用无水乙醚进行了两次萃取 累计使用无水乙醚约 240ml 向萃取液中加 入 10 5g 无水硫酸钠进行干燥 干燥约 10 小时后 用无水硫酸铜检验 无水硫酸铜为无 色 说明已干燥完全 用减压蒸馏法对萃取液进行浓缩 当液体不在变化时即刻停止即 得到液体为精油 称量得到精油质量为 2 30g 根据精油产率计算公式 2 1 计算精油的产 率 公式 2 1 100 薄荷样品质量 薄荷精油质量 薄荷精油提取率 实验装置图 实验装置图 图图 1 水蒸气蒸馏装置水蒸气蒸馏装置 2 2 2 GC MS 成分分析成分分析 使用 GC MS QP2010 对薄荷精油进行成分分析 气相色谱条件 色谱柱为弹性石英毛细管 Finigon 5MS 30m 0 25mm 0 25 m 载气 是纯度为 99 999 的氦气 色谱柱流速为 1 0mL min 色谱柱柱温是 50 0 进样口温度 是 230 0 分馏比为 20 0 压力是 53 50kPa 升温是从 50 0 开始 保持 2 0min 后 以 5 0 min 的速度升到 220 0 保持 4 0min 进样量为 0 50ml 检测时间为 50 0min 质谱条件 电子轰击离子源 电离能量为 70 0eV 电子倍增器电压是 0 97kV 离 子温度为 200 0 GC MS 接口的温度是 200 0 质谱扫描范围 29m z 350m z 质谱检 测起测时间是 3 0min 溶剂切断时间 2 3min 计算机质谱图检索数据库 NIST 147 2 2 3 PDA 培养基的制作培养基的制作 PDA 培养基是人们对马铃薯葡萄糖琼脂培养基的简称 即 Potato Dextrose Agar Medium 依次对应马铃薯 葡萄糖 琼脂的英文 一种常用的培养基 宜培养酵母菌 霉菌 蘑菇等真菌 按物理性状划分 固体培养基 按培养基成分划分 半合成培养基 其做法是先洗净去皮 再称取 200g 马铃薯切成小块 加水煮烂 煮沸 20 30 分钟 能被玻 璃棒戳破即可 用四层纱布过滤后 再根据实验实际需要加入葡萄糖和琼脂 继续加热 咸阳师范学院 2012 届本科毕业设计 论文 11 搅拌均匀 稍冷却后再加水至 1000mL 分装在锥形瓶中 加塞 包扎后 在高压灭菌桶 中 121 灭菌 20 分钟左右后取出锥形瓶 冷却后贮存备用 2 2 4 精油抑菌活性实验精油抑菌活性实验 在薄荷精油中加入 5 0ml 丙酮溶解 取 5 0ml 薄荷精油用丙酮定容到 26 00ml 作为母 液 1 号液 取母液 13 00ml 用丙酮定容到 26 00ml 作为 2 号液 取 2 号液 7 00ml 用丙 酮定容到 14 00ml 作为 3 号液 依次配制出 4 5 号溶液 取 1 号液 1 0 ml 于有刻度的试管 中 加入 PDA 培养基 10ml 混匀后倒入培养皿中 冷却后放入菌种 将培养皿放在 25 的恒温无菌的条件下 同样方法每个浓度做 12 个菌种 共做 1 2 3 4 5 号 5 种浓度 60 个培养基培养菌种 于 28 5 下培养 每隔 12 小时观察一次 48 小时后通过直尺用 十字交叉法测量供试真菌菌落生长直径 取其平均值 记录菌种成长直径和生长时间 供试菌种供试菌种 辣椒疫霉病菌 Phytophthora capsici 番茄早疫病菌 Alternaria solani 水稻稻瘟病菌 Rice blast fungus 水稻纹枯病菌 Rhizoctonia solani 玉米大斑病菌 Setosphaeria turcica 棉花立枯病菌 Cotton made dry bacteria 小麦纹枯病菌 Rhizoctonia cerealis 黄瓜炭疽病菌 Colletotrichum lagenarium 苹果炭疽病菌 Apple anthracnose 小麦赤霉病菌 Fusarium graminearum 番茄叶霉病菌 Fulvia fulva 番茄灰霉病菌 Botrytis cinerea 以上病原菌均由西北农林科技大学无公害农药研究服务中心提供 以上所有病菌都 用 PDA 培养基培养 薄荷精油的提取及其杀菌活性的研究 12 3 3 结果与讨论结果与讨论 3 1 实验结果实验结果 3 1 1 水蒸气蒸馏结果水蒸气蒸馏结果 经过 11 5 小时的水蒸气蒸馏 共收集到馏出液 1700ml 经过无水乙醚两次萃取 再 用无水 Na2SO4干燥 最后用无水硫酸铜检验 无水硫酸铜为无色 称量薄荷精油质量为 2 30g 薄荷精油为淡黄色透明的油状液体 具有特殊浓郁香气味 根据精油产率公式计 算出薄荷精油产率为 4 60 3 1 2 GC MS 检测结果检测结果 通过气相色谱 质谱联用仪 GC MS 成分分析得到薄荷精油的 GC MS 总离子流 图 如图 2 所示 5 07 510 012 515 017 520 022 525 027 530 032 535 037 5 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 x10 000 000 TIC 图图 2 薄荷精油薄荷精油 GC MS 总离子流图总离子流图 薄荷精油的 GC MS 总离子流图用面积归一化法得到各成分的质量分数 峰面积归一 化法测得薄荷精油各组分的相对百分含量 通过对色谱峰的质谱分析和计算机标准谱图 库检索 并参考相应化合物在类似色谱分析条件下的保留时间 共测定出 43 个化合物 如表 3 1 所示 表表 3 1 薄荷精油成分薄荷精油成分 序序 号号 英文名称英文名称名称名称 分子分子 量量 分子式分子式 保留时保留时 间间 面积百面积百 分含量分含量 1 1 3 Dioxan 5 ol 1 3 二氧 六环 5 醇 104 C4H8O3 4 167 59 2 2 Methyl 2 pentanol 4 one4 羟基 4 甲基 116 C6H12O2 4 990 22 咸阳师范学院 2012 届本科毕业设计 论文 13 2 戊酮 3 3 Octanol3 辛醇 130 C8H18O 7 082 40 4 1 8 Oxido p menthane桉树醇 154 C10H18O 8 527 24 5 4 Isopropyl 1 methyl 2 cyclohexen 1 ol 4 异丙基甲基 2 环己烯醇 154 C10H18O 9 480 46 6 beta Linalool 芳樟醇 154 C10H18O 10 380 35 7 3 Isopropenyl 1 2 dimethylcyclopentanol 3 异丙烯 1 2 二甲基环戊醇 154 C10H18O 10 690 15 8 1 3 Dihydro 2 benzofuran 1 3 二氢异 苯并呋喃 120 C8H8O 11 910 15 9 p Menth 8 en 3 ol乙酸松油酯 154 C10H18O 12 130 28 10 2 10 Pinen 3 ol2 10 蒎烯 3 醇 152 C10H16O 12 580 51 11 Menthomenthol薄荷醇 156 C10H20O 12 8243 87 12 p Menth 1 en 4 ol萜烯醇 154 C10H18O 13 390 66 13 p Menthan 3 one 5 甲基 2 异丙基环己酮 154 C10H18O 13 505 51 14 p menth 1 en 8 ol 萜品醇 154 C10H18O 14 044 92 15 3 Pinanone3 蒎烷酮 152 C10H16O 14 450 51 16 2 Pinen 10 ol桃金娘烯醇 152 C10H16O 14 520 13 17 Isomenthyl acetate异薄荷醇乙酸酯 198 C12H22O2 16 060 30 18 p Menth 4 8 en 3 one长叶薄荷酮 152 C10H16O 16 380 56 19 p Menth 1 en 3 one胡椒酮 152 C10H16O 17 010 69 20 p Cymen 3 ol三甲基苯甲醇 150 C10H14O 17 924 47 21 n Decanoic acid正癸酸 172 C10H20O2 18 060 18 22 2 5 Diethylphenol2 5 二甲基己二醇 150 C10H14O 18 280 34 23 p Anisic aldehyde4 甲氧基苯甲醛 136 C8H8O2 18 940 15 24 Caryophyllene石竹烯 204 C15H24 19 020 53 25 3 Allyl 2 methoxyphenol 3 甲氧基 2 烯丙基苯酚 164 C10H12O2 20 500 24 26 D GermacreneD 大根香叶烷 204 C15H24 21 020 77 27 2 Methoxyacetophenone2 甲氧基苯乙酮 150 C9H10O2 21 670 31 28 Nerolidol橙花叔醇 222 C15H26O 23 220 36 29 Vinyl cyclohexa necarboxylate 乙烯基环己 甲酸甲酯 154 C9H14O2 24 690 12 30 Caryophyllene oxide 环氧石竹烷 220 C15H24O 24 980 6 31 tau CadinolT 荜茄醇 222 C15H26O 26 140 12 32 alpha Cadinol 荜茄醇 222 C15H26O 26 230 24 33 Epiglobulol表 蓝桉醇 222 C15H26O 26 700 79 34 Patchoulane广藿烷 206 C15H26 27 960 18 35 Pentadecanoic acid正十五酸 242 C15H30O2 29 242 03 薄荷精油的提取及其杀菌活性的研究 14 36 Hexadecanoic acid棕榈酸 256 C16H32O2 31 852 32 37 trans Phytol反 植物醇 156 C10H20O 32 620 23 38 Dibutyl phthalate邻苯二甲酸二丁酯 278 C16H22O4 33 977 84 39 Mono 2 ethylhexyl phthalate 邻苯二甲酸 单乙基己基酯 278 C16H22O4 34 090 32 40 2 Isopropyl 5 methyl 1 hexanol 2 异丙基 5 甲基 1 己醇 158 C10H22O 34 210 12 41 3 Hexadecyne3 十六炔 222 C16H30 35 040 25 42 Linolenic acid加莫尼克酸 278 C18H30O2 35 720 79 43 9 Octadecynoic acid9 十八碳炔酸 280 C18H32O2 36 010 20 通过气相色谱 质谱联用仪 GC MS QP2010 型 成分分析水蒸气蒸馏获得的薄荷精油 测定出薄荷精油中至少有 43 种成分 且精油中主要含有烯烃 烷烃 醛类 酚类 脂 类 醇类等物质 薄荷精油中薄荷醇 43 87 1 3 二氧六环 5 醇 7 59 3 辛醇 2 4 桉 树醇 7 24 5 甲基 2 异丙基环己酮 5 51 萜品醇 4 92 三甲基苯甲醇 4 47 正 十五酸 2 03 棕榈酸 2 32 邻苯二甲酸二丁酯 7 84 3 1 3 薄荷精油杀菌活性实验结果薄荷精油杀菌活性实验结果 根据公式 3 1 和公式 3 2 计算菌丝生长抑制率 菌落生长直径 mm 两次直径平均值 4 0 菌饼直径 公式 3 1 公式 3 2 表表 3 2 薄荷精油对不同菌种的抑制率薄荷精油对不同菌种的抑制率 浓度浓度 菌种菌种 2500 mg L2000mg L1500mg L1000mg L500mg L 辣椒疫霉 69 7767 4462 7954 6546 51 番茄早疫 81 4086 05100 0088 3782 56 水稻稻瘟 86 0590 7093 0288 3782 56 水稻纹枯 97 6797 6798 8386 0569 77 玉米大斑 97 6795 3593 0293 0293 02 棉花立枯 69 7767 4465 1262 7958 14 小麦纹枯 81 4086 0597 6798 83100 00 黄瓜炭疽 93 0288 3783 7274 4267 44 苹果炭疽 97 6774 4265 1276 7498 83 小麦赤霉 98 8386 0574 4269 7758 14 番茄叶霉 98 8398 8397 6797 6797 67 100 对照菌落生长直径 处理菌落生长直径对照菌落生长直径 菌丝生长抑制率 咸阳师范学院 2012 届本科毕业设计 论文 15 番茄灰霉 11 6324 4240 7017 440 00 薄荷精油对十二种真菌做杀菌实验 其对不同真菌的杀菌活性有所不同 其中在 2500 mg L 下对水稻纹