[心得] 精油穩定性的影響因素(一)

作者: antioxidant (0.0)   2016-08-24 13:11:40
精油的降解來自於連續的氧化過程,影響因素包含光、溫度和氧氣的存在。此外,精
油的組成、分子結構和不純物的多寡也會影響精油的穩定性。
1.光
紫外光和可見光會激發精油分子的脫氫反應而產生自由基,加速精油的自氧化反應
[1]。實驗顯示月桂油和茴香油不論儲存於暗處或照光下[2],精油的組成都會產生變化:
乙酸丁香酚酯(eugenyl acetate)、草蒿腦(estragol)、反式茴香腦 (trans-anethole)
和一些單萜類減少,增加了對異丙基甲苯(p-cymene)、丁香油酚 (eugenol)和茴香醛
(anisaldehyde)。相同的結果也發生在檸檬油上,減少了檸檬醛(geranial)、萜品油烯
(terpinolene)和γ-萜品烯(γ-terpinene),而對異丙基甲苯(p-cymene)的含量上升[3]
,且在有光照射的環境下,加快了精油成分的變化過程,尤以單萜類降解的速度最為明顯
[4]。墨角蘭油(marjoram oil)也是類似情況,保存於光照下一段時間,觀察到一些未知
的物質產生。
最近,新的研究指出,在光照下能加速精油成分的轉變,但不同植物卻存在著差異
[5-6],百里香精油在光照前後差異不大;迷迭香精油卻差異很大,主要是對異丙基甲苯
、樟腦(camphor)和石竹烯氧化物(caryophyllene oxide)的含量增加。一些茴香和檸檬精
油的光化學產物能藉由太陽光或特定區間光的照射激發產生[7-8]。在八角茴香精油裡,
茴香腦和茴香醛經光照後發生光環加成反應(photocycloaddition)而生成光茴香腦(4,4’
-dimethoxystilbene);若將甜茴香油保存於室溫光照環境下2個月,反式茴香腦會完全氧
化成茴香醛或異構化成順式茴香腦[2],反式茴香腦是甜茴香油的主要成分,當照射到紫
外光或高溫下,會轉換成順式茴香腦,文獻記載順式茴香腦的毒性是反式的10到12倍[9]
。關於光化學催化分子內的異構化反應,例如:光環加成反應、單萜類的順式反式異構化
反應等等,在Pfau的著作中有詳細討論 [10]。
2.溫度
溫度對精油的穩定性影響很大,阿瑞尼士方程式說明溫度的提升會加速化學反應進行
[11];根據 Van 't Hoff 定理,上升10℃,能使化學反應速率加倍,因此,自氧化反應
和過氧化氫的分解反應都會隨溫度上升而增快反應速度,相反地,低溫會增加精油的溶氧
量,過多的氧氣不利於精油的保存[12]。
再來探討過氧化氫的反應,植物油的保存實驗顯示在低溫時,過氧化氫主要是生成反
應,大過於分解反應,在50℃時則分解多於生成反應[13]。之前並沒有關於此的研究,直
到最近才有[6、14],迷迭香精油在放置冰箱3個月後,證明能預防氧化反應和維持精油穩
定,不過松油(pine oil)有不一樣的結果,即使在5℃,依然會生成過氧化物,只是在室
溫時(23℃)生成速率較快,但薰衣草精油在5℃時反而比室溫容易產生過氧化物,然後在
38℃時和松油一樣,全分解掉了,可以利用電導度和pH的檢測發現,溫度的增加會導致一
些未知的二級氧化物產生[6、14],這些實驗顯示不同的精油在相同的保存環境下所對應
的不同表現。
在持續升高溫度的環境中保存精油可以發現,隨溫度從0到28℃[15]、4到25℃[9]和
23到38℃[14],精油的穩定性漸漸喪失。溫度漸升時,荳蔻、丁香、薰衣草、松樹和迷迭
香的精油成分轉變,萜烯類減少,包括石竹烯、月桂烯(β-myrcene)、β-蒎烯(β
-pinene)、檜烯(sabinene)或γ-萜品烯,以及對異丙基甲苯的全面增加[14-15]。
萜烯類是熱敏性的物質,且在高溫易發生重排反應,McGraw [16]將萜烯類的熱降解
分為4種氧化反應:雙鍵的裂解、環氧化反應、脫氫成環反應、丙烯基氧化反應。當萜烯
類在高溫有氧情況下,即使有氮氣保護下,自氧化仍有可能發生,Nguyen [8]觀察檸檬精
油在50℃下保存2週,發現成分產生了變化,主要是檸檬醛(geranial)、橙花醛(neral)和
其他萜烯類的減少,以及對異丙基甲苯的增加,不過其他研究結果指出,在氮氣保護下,
檸檬和茴香精油在室溫依然能保持穩定[3、17]。
3.氧氣
即便氧化反應不一定是精油衰敗最主要的原因,但不可否認,氧氣的存在對於精油的
穩定性仍扮演非常重要的角色。精油的溶氧量取決於容器內精油到瓶蓋間的氧氣分壓,精
油內的氧氣越多,氧化反應越快。不需要攪拌,容器內的氧氣會隨著時間漸漸溶入精油內
[1]。根據亨利定律,氧氣溶解度在低溫時較大,溫度漸升時,溶解度會急速降低,所以
,過氧化的自由基和過氧化氫一樣,常出現在低溫時氧化的油脂。
最近一篇文獻探討了不同精油在氧化過程中呈現各異的結果,在室溫時,迷迭香和松
節油的過氧化物含量增多,但在薰衣草和百里香精油裡,最多的過氧化物是存放於5℃的
冰箱中,此不一樣的結果主因似乎和低溫時的高溶氧量有關[14]。由此我們知道每種精油
的狀況不一定一樣,不能直接用某種精油的情形去推測其他種。
冷壓檸檬油全滿的儲存在瓶子裡頭就如同充填氮氣一樣具有保護精油的效果,但升溫
到50℃,成分一樣發生轉變,對異丙基甲苯、檸烯氧化物(limonene oxide)、松油醇(α
-terpineol)、香葉酸(geranic acid)的增加伴隨著萜品烯、檸烯(limonene)、水芹烯(β
-phellandrene)、石竹烯、檸檬醛(citral)的減少[8],所以,這代表溶在精油裡的氧氣
似乎即足夠進行一些氧化反應,為了排出空氣而填充精油到全滿不見得能避免氧化反應。
較好的方式,可能是灌入惰性氣體,如氬氣來置換容器內空氣,防止氧化的效果較可行
[18]。
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