郝喜海，孙 淼*，邓 靖，史翠平，李慧敏
(1.湖南工业大学包装新材料与技术重点实验室，湖南 株洲 412007；2.湖南工业大学包装与材料工程学院，湖南 株洲 412007)
丁香精油-β-环糊精包合物的缓释抗菌性能
郝喜海1,2，孙 淼1,*，邓 靖1,2，史翠平1，李慧敏1
(1.湖南工业大学包装新材料与技术重点实验室，湖南 株洲 412007；2.湖南工业大学包装与材料工程学院，湖南 株洲 412007)
以β-环糊精(β-CD)为壁材制备丁香精油微胶囊，并对微胶囊缓释抗菌性能进行检测。结果表明：所制备微胶囊的包埋率为21.79%；当振荡接触时间超过1h时，其抑菌率可达到100%，且经长时间放置，其抑菌率与新制备微胶囊抑菌率无明显差异，说明该微胶囊具有缓释抑菌效果。
丁香精油；β-环糊精；微胶囊；缓释抑菌性
丁香精油是一种天然、高效的抑菌剂[1-3]。其中丁香酚(eugenol)是丁香精油主要的抑菌成分，含量一般在60%以上；但丁香精油难溶于水，稳定性较差，易氧化、挥发、逸散；同时，丁香精油具有刺激气味，当食品中加入过多的丁香精油时又会影响食品本身的风味。为克服上述缺点，可以利用微胶囊化技术，形成有效的控制释放系统[4-6]。利用环糊精(cyclodextrin，CD)具有中空的结构，将丁香精油的有效成分包入CD“外亲水，内疏水”的特殊分子空腔里[7-9]，可以将丁香精油带入水中，增加其水溶性，并提高精油稳定性和可用性，减少散失[10-13]。
有关微胶囊的制备和抗菌性能的检测的报道很多，但关于其缓释抗菌性的报道却很少见，本实验主要就丁香精油β-环糊精(β-CD)微胶囊缓释抗菌性能的进行实验研究。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
丁香精油，购于国药集团化学试剂有限公司，封装在棕色玻璃瓶中，4℃贮藏。
β-CD名称 国药集团化学试剂有限公司；营养琼脂 广东环凯微生物科技有限公司；大肠杆菌菌种由本实验室提供；无水乙醇为分析纯；自制去离子水。
1.2 仪器与设备
YXQ-SG46-2805手提式高压蒸汽灭菌器、GZX-9246MBE电热恒温鼓风干燥箱 上海博讯实业有限公司医疗设备厂；HD-1360洁净工作台 北京东联哈尔仪器制造有限公司；DHP-9082电热恒温培养箱 上海一恒化学仪器有限公司；JA1003电子天平 上海精密科学仪器有限公司；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵 郑州长城科工贸有限公司；LC-162B冰箱 青岛海尔集团。
1.3 方法
1.3.1 丁香精油β-CD包合物的制备[14]
取适量β-CD，按β-CD:水体积比1:6，用一定量蒸馏水溶解搅拌形成β-CD饱和溶液，取适量丁香精油，按丁香精油与乙醇体积比1:20，取适量乙醇溶液溶解后，逐滴加入到β-CD水溶液中。一定温度条件下搅拌一定时间后取出，待溶液冷至室温后将其放在4℃冰箱中静置24h，抽滤，滤渣用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤，洗去吸附在β-CD空腔外部的丁香精油和未包合的β-CD，50℃干燥至恒质量，得微胶囊产物。
1.3.2 包合物中挥发油包埋率的测定
按《中国药典》2010年版一部附录XD挥发油测定法(乙法)进行。精密称取相当于约1.0mL挥发油量的β-CD包合物置于装有沸石的圆底烧瓶中，加去离子水约400mL，连接挥发油测定器与回流冷凝管。加热到沸约5h，至油量不再增加时停止加热，放置1h，读取油量，并减去二甲苯的量，即为挥发油量，折算成微胶囊中实际含油率。该实验测定两次，结果取平均值。按式(1)计算包埋率。
式中：A1为微胶囊中精油质量/g；A2为投入精油质量/g。
1.3.3 包合物缓释抑菌率的测定
将适量的β-CD、微胶囊分别放置于室内通风处，每7d检测一次抑菌率，直至35d。检测方法参照GB/T 21510—2008附录B《材料抗菌性能试验方法之振荡法》。将对照样液(β-CD)和实验样液(微胶囊)制备完成后固定于恒温振荡培养箱的摇床上，在作用温度(37±1)℃条件下，以150r/min速度，分别振荡0、30、60、120、180min，再分别吸取1.0mL样液接种于灭菌平皿中，每种样液接种两个平行，倾注45～55℃已溶化的营养琼脂培养基，待其凝固后翻转平板，并置于37℃恒温培养箱中，数出各平板的菌落数。根据抑菌率来确定微胶囊的抗菌性能。按式(2)计算抑菌率。
式中：A为对照样品与受试菌接触一定时间后平均回收菌落数/(CFU/mL)；B为样品与受试菌接触一定时间后平均回收菌落数/(CFU/mL)。
2 结果与分析
2.1 微胶囊的包埋率
微胶囊包埋率的实验测定两次，取平均值，为21.79%，这与所参考的文献[14]测定值22.32%相接近，按此工艺生产出的丁香精油微胶囊颗粒外观为白色粉末，略有丁香气味，柔和，不刺鼻。
2.2 包合物的缓释抗菌性能
2.2.1 振荡时间对β-CD包合物抗菌性能的影响
表1 丁香精油-β-环糊精包合物的抑菌率Table 1 Effect of oscillation time on antibacterial properties of clove essential oil inclusion complex %
由表1可知，加入微胶囊的样液具有一定的抑菌性，在短时间的振荡接触中，微胶囊并不能百分之百的抗菌，随着振荡时间的延长，微胶囊的抑菌率有不同程度的升高。当振荡接触超过1h，微胶囊的抑菌率基本达到100%。这可能是由于在固定温度和振荡速率的条件下，经过一段时间的振荡接触，包合物开始逐渐的溶解、破壁，丁香精油从包合物中缓慢释放，并在样液中迁移，最后发挥其抗菌作用。
当对放置14d后的微胶囊进行抑菌率测定时发现，短时间的振荡接触，即振荡时间不超过30min，微胶囊的抗菌率为负值，这可能是因为在微胶囊放置14d后，表面的精油已全部挥发，而壁材CD作为营养成分，可以促进细菌的生长。当振荡时间延长，被包埋的丁香精油开始释放到培养基中，抑制了细菌的生长，后期释放的丁香精油逐渐增加，因此微胶囊的抑菌率呈现上升的过程，这说明微胶囊对释放丁香精油有缓释滞后作用。
2.2.2 包合物的缓释抗菌性能
表1表明，当不采取振荡接触时，微胶囊的抑菌率随着放置时间的延长而降低。这是由于新制备的微胶囊表面上仍存有微量的丁香精油，丁香精油具有抑菌性，所以此时微胶囊的抑菌效果较好，而在包合物贮存的过程中，丁香精油会逐渐的挥发、损失，又由于壁材β-CD的保护作用，使得其损失主要发生在包合物的表面[5,15]。所以在短时间的振荡接触，即振荡时间不超过30min，其抗菌效果随着测试时间的延长而逐渐降低。
经长时间放置的微胶囊在振荡接触超过1h后，依然具有较好的抑菌效果，说明该微胶囊对丁香精油有很好包埋作用，并具有缓释性能，是缓释期释放的丁香精油起了抑菌作用。
3 结 论
丁香精油微胶囊颗粒外观为白色粉末，有柔和的丁香气味，微胶囊的包埋率为21.79%。微胶囊抑菌率结果表明，振荡接触时间超过1h，微胶囊的抗菌率就能达到100%，且经近长时间放置，其抑菌效果无明显变化，即微胶囊的抑菌效果具有缓释性。
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Slow-Released Antibacterial Properties of Clove Essential Oil Inclusion Complex
HAO Xi-hai1,2，SUN Miao1,*，DENG Jing1,2，SHI Cui-ping1，LI Hui-min1
(1. Key Laboratory of New Packaging Materials and Technology, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412007, China；2. School of Packaging and Materials Engineering, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412007, China)
β-Cyclodextrin (β-CD) was used as the wall material for preparing clove oil microcapsule, and the slow-released antibacterial properties of the inclusion complex were tested. The results showed that the embedding rate was 21.79%. The antibacterial rate of newly prepared microcapsules did not reveal an obvious difference from that of the microcapsules subjected to more than one-month storage. Therefore, clove essential oil inclusion complex has slow-released antibacterial properties.
clove oil；β-cyclodextrin；microcapsule；slow-released antibacterial properties
TS206.4
A
1002-6630(2012)11-0086-03
2011-06-11
湖南省科技厅基金资助项目(2009CK3028)
郝喜海(1962—)，男，教授，硕士，研究方向为包装机械及包装材料。E-mail：haoxihai@tom.com
*通信作者：孙淼(1986—)，女，硕士研究生，研究方向为高分子材料成型加工及功能化。E-mail：sm5418@163.com
