柠檬草精油的作用

背景及概述^[1]

柠檬草（Cymbopogoncitratus）学名香茅，又称之为柠檬香茅，禾本科（Graminaeae）香茅属（Cymbopogon）多年生草本植物。柠檬草在我国主要分布在广东、福建、广西、云南等省，种植面积可达数千亩。另外，东南亚、非洲和南美洲国家如泰国、越南、马来西亚、古巴、乌干达和洪都拉斯等也有大面积种植。柠檬草一年可收割3次~4次，其具有浓郁的柠檬香味，在一定程度上可替代柠檬使用，是非常重要的调味香料。其茎叶可直接作为调味香料或药用，亦可提取植物精油（即香气成分的富集物）。

柠草在我国主要用于汤类、肉类食品的调味，用以除去羊肉和动物肝脏等食物的腥膻味。柠檬草也可以像茶叶一样直接冲泡后直接饮用，味道十分可口，并具有镇静、促进睡眠、抗焦虑、抗痉挛和助消化等功效。柠檬草对霉菌、细菌有很强的杀菌力，对蚊虫也有一定的驱除能力。柠檬草精油（LEO）用途广泛，作为食品添加剂时主要应用于菜肴、糕点、蜂蜜等各类食品的调味和加香。柠檬草精油的主要成分柠檬醛，不仅适用于调配食用香精，同时还是合成紫罗兰酮、甲基紫罗兰酮、VA和VE的重要原料。

化学成分^[1]

柠檬草鲜叶含精油0.5%左右，干叶中大约为1%~2%。柠檬草精油浅黄色、略甜、具有非常强烈的柠檬香味，其精油的主要化学成分为柠檬醛，月桂烯等，不同产地的柠檬草精油其成分和含量还是大不相同的。

研究结果显示，柠檬草精油的主要成分为柠檬醛，含量在50%~80%之间，其中以广州产柠檬草精油的柠檬醛含量最高（88.4%），当然该结果是采用固相微萃取的方法获得的，其涵义的是常温下挥发成分中柠檬醛所占的百分比，如果采用常规的水蒸汽蒸馏或超临界流体萃取则可能导致精油中柠檬醛含量略低。对于水蒸汽蒸馏柠檬草精油而言，以色列产柠檬草精油的柠檬醛含量（74.7%），其次是亚马逊河流域地区（为73.6%）。而我国以湖南产柠檬草精油的柠檬醛含量较高（68.6%）。另外，几乎在所有的柠檬草精油中月桂烯均作为第2个主要成分。其次，人们在刚果产的柠檬草精油中鉴定出龙脑的存在，这在其它产地的

柠檬草精油中是没有的。另外在微量成分方面，不同产地的柠檬草精油大都具有特有的1种~2种成分。这是由柠檬草产地的气候、土壤、降雨量、光照时间、种源以及提取方法的的不同所致。

生物活性^[3]

LEO具有抗炎、抑菌、镇痛、抗氧化、中枢调节、抗癌、降胆固醇、驱虫等多种活性。

1. 抗菌

研究人员通过离体方法，发现LEO溶液及其蒸气具有优良的抗食源性腐败菌和致病菌活性。考察了LEO对多种导致食品腐败的酵母菌的抑制活性，包括酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、拜氏接合酵母(Zygosaccharomycesbailii)、黑酵母(Aureobasidiumpullulans)、假丝酵母(Candidadiversa)、发酵毕赤(Pichiafermentans)、异常毕赤酵母(Pichiaanomala)和汉逊酵(Hansenulapolymorpha)等，发现LEO对上述几种酵母菌的最低抑菌浓度为0.28～1.3mg/mL，最低杀菌浓度为0.56-4.5mg/ mL；致死时间实验(killtimeassay)表明，在最低杀菌浓度下，LEO在24h内使S.cerevisiae总数减少最多。LEO对黄曲霉导致的真菌性腐败也有抑制作用。

此外，LEO对植物病原菌也显示出抑制活性。用生长速率法测定了LEO对梨树腐烂病菌、柑橘树脂病菌、柑橘黑腐病菌、西瓜炭疽病菌、甜瓜枯萎病菌、甜瓜叶斑病菌、甜蔓枯病菌、蚕豆轮纹病菌的抑菌活性，结果表明，LEO对这些病原真菌都具有很好的抑菌活性，其EC50分别为308.0522、433.3196、399.7338、319.0103、366.8957、279.1261、270.7388和333.4956μL/L；此外，通过抑菌圈实验发现，LEO对桃细菌性穿孔病菌也具有一定的抑菌作用，最低抑菌浓度为500μL/L。目前，LEO中已经发现很多抑菌效果明显的单体成分。

2. 杀虫作用

近年来，低毒、低残留、环境友好型植物源杀虫剂的开发日益成为仓储害虫控制的研究热点。大量文献报道了包括LEO在内的许多植物精油对蚊、蝇、虱、螨、蚁、仓储害虫等具有熏蒸、触杀、驱避、拒食、杀卵和生长抑制等作用。报道了南美哥伦比亚种植的LEO对赤拟谷盗表现出良好的驱避性，4h内平均有效驱避剂量为0.021mL/L，明显低于阳性对照IＲ3535(0.686mL/L)。

进一步比较了LEO及其他2种植物精油-玫瑰草(Cymbopogonmartinii)及野生牛至(Lippiaoriganoides对赤拟谷盗的驱避和触杀作用，结果表明，浓度为0.2μL/cm2的上述3种植物精油在更短时间(2h)内对赤拟谷盗的驱避率高达93%～95%，明显高于对照组IＲ3535(72%)；但是，上述3种精油对赤拟谷盗的触杀效果均较弱，在0.5μL/cm2浓度下，仅LEO在24h对赤拟谷盗开始表现出触杀活性，3种精油在1.2μL/cm2浓度暴露72h致死率均低于20%。

3. 抗氧化作用

研究人员通过油脂抗氧化试验考察LEO作为天然抗氧化剂在脂溶性食品中的应用效果。采用微波辅助技术提取LEO，发现其在猪油中表现出与二丁基羟基甲苯(BHT)相近的抗氧化活性；研究发现，LEO在植物性油脂中的抗氧化能力与VE

近似；LEO联合VE对抗氧化活性具协同效应，可替代合成抗氧化剂丁基羟基茴香醚(BHA)。采用自由基清除试验发现，在一定浓度内，LEO在总抗氧化性和清除羟基自由基方面略低于合成抗氧化剂没食子酸丙酯(PG)，而对超氧阴离子自由基清除能力强于PG。此外也报道了LEO清除ABTS自由基的能力和较好的铁还

原抗氧化能力(ferricreducingantioxidantpower，FＲAP)；通过DPPH自由基法、β-胡萝卜素漂白法及鲁米诺化学发光法，发现了LEO具有一定的体外抗氧化活性。

精油的抗氧化活性成分非常复杂，而萜类(单萜、倍半萜、二萜等)、芳香族(苯丙素及其衍生物等)、脂肪族、含氧杂环及含硫化合物等不同结构类型物质的抗氧化作用机制各不相同。通常认为，酚类物质是芳香精油中最主要的抗氧化活性成分，而其它成分对抗氧化活性有协同增效作用。对于酚类物质含量极少的柠檬草挥发油的抗氧化机制研究还有待进一步深入。

安全性^[3]

虽然柠檬草药用历史悠久，但鉴于其精油成分的复杂性，在正式作为食品用途前，对其进行全面的安全性评价必不可少。研究了LEO对Swiss小鼠的急性毒性、蓄积毒性和遗传毒性，发现LEO对小鼠经口半数致死剂量(LD50)约为3500mg/kg.bw；低、中、高3种剂量(1、10、100mg/kgb.w.)的LEO连续灌胃21d，与对照组相比，小鼠体重、尿液生化指标(尿肌酐、尿蛋白等)及脏器重量均无显著变化(P＜0.05)；组织病理研究也未发现其对脑、心、肝、肺、胃、脾、膀胱等脏器的损害；进一步通过慧星试验发现，LEO对实验小鼠血细胞DNA无明显损伤。上述研究表明，在100mg/kgb.w.剂量范围内LEO对啮齿类动物无明显的蓄积毒性和遗传毒性。采用四唑盐(MTT)比色法考察了LEO对正常人外周血单核细胞(PBMCs)的细胞毒性，LEO温育细胞48h，细胞存活比例近100%，无细胞毒性。

在200mg/kg内，LEO未引起人中性粒细胞乳酸脱氢酶释放增加，不具细胞毒性。可见，无论是动物体内毒性评价还是在体外细胞实验中，LEO均未表现出毒性。

应用^[2]

利用柠檬草精油的抗菌和抑菌活性，而且对哺乳动物没有毒性这一特点，将之作为谷物的天然保鲜剂。将柠檬草粉添加到奶牛的饲料中，可显著提高奶牛血清中的抗氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性，提高奶牛血液的抗氧化性。柠檬草产香菌发酵液的提取物可以用作香烟的增香剂，其可以降低烟草的刺激性，增加烟质的细腻性和柔和性，提高香烟质量。

制备^[1]

目前，国内外提取柠檬草精油多采用水蒸气蒸馏法。虽然，超临界流体萃取柠檬草精油也有部分报道，但由于成本和设备工艺等方面的原因，目前仅限于实验室规模，尚没有超临界流体萃取的柠檬草精油面市。

1. 水蒸气蒸馏法

水蒸气蒸馏法是提取植物精油最常用的方法。具体做法是先将柠檬草切细或粉碎，然后直接用水蒸气蒸馏，用分水器分出馏出液中的油层，再经无水硫酸钠干燥，即得有浓郁柠檬香味的淡黄色柠檬草精。

2.超临界流体萃取

超临界流体萃取提取柠檬草精油的方法，具体操作是：取经破碎的柠檬草样品碎片1.0g放入样品管中，分别在40℃和60℃，压力13.8、27.6MPa和41.4MPa条件下用液体CO2提取，在提取的过程中CO2的流速保持在5mL/min，持续20min。为防止管路堵塞，萃取过程中管路温度始终控制在高于萃取温度15℃。最后，将馏出物收集在浸泡于冰水中的小瓶里，待CO2逸出后即可得到柠檬草精油。试验过程中温度、压力和CO2体积不变时，CO2的流速增加会使萃取质量分数提高，CO2的密度对萃取具有非常明显的影响。

与水蒸气蒸馏油相比，超临界流体萃取得到的柠檬草精油中柠檬醛的含量较低，石竹烯等倍半萜烯的含量略高。通常超临界流体萃取得到的精油与水蒸气蒸馏精油会在成分上有小的差异，这是一个普遍的现象。如果在萃取前先将柠檬草样品尽可能的磨碎，以增大液体CO2与样品的接触面积，所获得的超临界精油与水蒸气精油之间的差异会减小，但由于磨碎过程中精油的挥发而导致最终油产率降低。不过，超临界萃取法能够萃取出一些用水蒸气蒸馏法得不到的高沸点精油成分。但精油中常含有蜡质等非极性和弱极性的非挥发性成分，影响精油的使用，需要进一步的分离。

3. 不同提取方法的对比

对干柠檬草叶分别进行水蒸气蒸溜法、索氏提取法、冷浸提和超临界流体萃取。对鲜叶片进行超临界流体萃取，并对其提取量、提取时间、单位时间提取率进行了比较，发现利用丙酮做溶剂的索氏提取法出油率、单位时间出油率都是最高。超临界流体萃取出油率不高，但单位时间出油率仅次于丙酮溶剂提取法。不过，索氏提取法在进行色谱分析之前要除去溶剂，而超临界流体萃取不用进行这一步。利用液体CO2萃取柠檬草精油。这种方法会受温度和压力条件的影响，并且在整个萃取过程中，会有较高浓度的蜡质被萃取出来。从提高精油萃取效率、提取出的精油中蜡质含量最小以及操作成本等方面综合考虑，作者确定了超临界流体萃取柠檬草精油的条件是40℃、120MPa。

主要参考资料

[1] 柠檬草精油的成分分析和抗氧化能力比较

[2] 天然食用香料柠檬草精油的研究进展

[3] 柠檬草精油及其在食品工业中的应用