天然藥用果蔬保鮮劑的研究進展

王后生 趙繼獎 張 磊

（瓊州學(xué)院，海南 三亞570200）

果蔬采后腐爛是一個全球性的問題。根據(jù)世界各國的報道，每個國家對新鮮的果蔬采后都有大量的果蔬腐爛現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，發(fā)達國家的果蔬腐爛率為10%～30%，而發(fā)展中國家果蔬腐爛率則高達40%～50%[1]。引起果蔬腐爛的主要因素是以果蔬里面的碳水化合物為營養(yǎng)的多數(shù)真菌、細菌的病原微生物，對果蔬的侵染。目前，人們主要采用化學(xué)合成藥劑作為保鮮劑對貯藏的果蔬進行保鮮，雖有較好的保鮮防腐效果。但是，長期使用化學(xué)合成物質(zhì)對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成一定的影響，甚至出現(xiàn)致癌致畸、致突變毒性[2-3]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以草本植物為原料的防腐保鮮材料的無化學(xué)毒害、無殘留、無副作用等優(yōu)點受到大眾的認同與青睞。因而研究天然果蔬防腐保鮮劑，越來越受到人們的重視[4]。

1 天然果蔬保鮮劑種類的來源

1.1 天然藥用果蔬保鮮劑種類的來源及分類

我國擁有世界上最豐富的藥用植物物種資源，現(xiàn)有記載的藥用植物11146種[8]。按照不同民族可分以下幾類：漢藥有3700多種，藏藥有3000種、傣藥有1200余種、蒙藥有1300余種、壯藥有700余種、維藥有600余種于及很少人知道的海南黎藥。據(jù)目前了解，具抑菌成分的中草藥逾5000種，主要有黃連、黃柏、黃岑、秦皮、苦參、金銀花、蒲公英、梔子、白芷、香薷、薄荷、生姜、藿香、白豆蔻、丁香、高良姜、桂皮、胡椒、丹參、紫荊皮、五味子、黃芪、白術(shù)、杜仲、蛇床子、麻黃根、五倍子、烏梅、石榴皮、訶子、肉豆蔻等中草藥，這些中草藥不僅具有藥用的價值還具有果蔬保鮮作用。

1.2 天然藥用果蔬保鮮劑成分及保鮮作用

從中草藥提取出來的物質(zhì)中含有大量小分子的抗菌物質(zhì)與抗氧成分，這些物質(zhì)對果蔬都有保鮮作用。這些低分子的抗菌物質(zhì)，如肉桂酸、阿魏酸、咖啡酸、桂醛、香茅醇、百里酚、丁香酚等，可抵抗大量的細菌、霉菌和酵母菌[5]。Hoffman和Evans證明，迷迭香、芥菜籽、丁香和桂皮、小豆落、芫要籽、眾香子、百里香、生姜、胡椒、大蒜等提取物中都有一定的防腐作用。天然藥用果蔬保鮮劑成分存在于藥用植物的根莖葉和花果之中。例如，丁香花蕾提取物中含有15%～20%的精油，其中的85%～92%為丁香酚，主要是丁香酚發(fā)揮了抑制細菌生長的作用。同樣，中國肉桂提取物中含精油1.0%～3.5%，精油中桂醛含量高達80%～95%；斯里蘭卡肉桂提取物中含精油0.5%～3.5%，其中42%～75%為桂醛。桂醛即為它們起抑菌作用的有效成分[6]。

從丁香中提取的丁香酚是目前普遍用來殺菌和抑制微生物的天然保鮮成分。從生姜、大蒜、胡椒、肉豆蔻、茴香等中草藥提取的香精油，對金黃色葡萄球菌、鼠傷寒沙門氏菌、埃希氏大腸桿菌、副溶血弧菌、黃曲霉菌等微生物有顯著的抑制作用；丁香、大蒜對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、綠膿桿菌都有較大的殺菌作用[7]，迷迭香、胡椒對西瓜炭疽病病原真菌的生長有很強的抑制活性。大黃、黃芩、青蒿、大茴香、白鮮皮、梔子、香草、黃連、川芎、白芷、八角、蒼耳等中草藥的提取物都有很好抑菌效果，對果蔬具有保鮮作用。

2 天然藥用果蔬保鮮劑的提取方法

2.1 溶劑提取法

該方法由醚、醇類等有機溶劑連續(xù)回流提取或冷浸提取，提取液經(jīng)過蒸餾除去溶劑，得到粗品，再將粗品經(jīng)過水蒸氣蒸餾可得純品。該法適應(yīng)性廣闊，大量的醇、醚類溶劑可用，提取水溶性雜質(zhì)較少，對草本植物中提取的物質(zhì)比較純和單一，有十分明確的針對性，使用溶劑對藥材的有效成分不易破壞，但成本高、工藝較復(fù)雜。

2.2 超臨界CO2流體萃取法

超臨界CO2萃取技術(shù)是近幾年快速發(fā)展的新型分離技術(shù)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，流程簡單，步驟少、低能、傳質(zhì)速率快、穿透能力強、萃取效率高、操作溫度低，作為一種環(huán)保型的綠色分離技術(shù)現(xiàn)已成為獲得高品質(zhì)精油的有效手段之一[11]。超臨界CO2萃取技術(shù)具有高度擴散性和低粘度液體良好的溶解性，防止各種組分逸散和氧化，具有高效、快速、安全等優(yōu)點，對中草藥易揮發(fā)物質(zhì)與生理活性物質(zhì)分離過程，極少損失和破壞、無溶劑殘留、產(chǎn)品量高。

岳紅坤等人在提取桂枝揮發(fā)油時發(fā)現(xiàn)，超臨界CO2萃取法優(yōu)于常規(guī)揮發(fā)油提取法，得到的提取液中桂皮醛含量較高；利用超臨界CO2流體作溶劑進行萃取，由于其低溫萃取和惰性氣體的保護作用，防止了易揮發(fā)物質(zhì)的氧化和逸散；利用超臨界CO2萃取法生產(chǎn)周期短，在生產(chǎn)過程中不使用任何有機溶劑，從而保證了萃取物的全天然性[12]。

2.3 超聲波提取法

用超聲波提取法提取草本植物中有效成分，主要通過超聲波的空化作用、機械作用和熱作用，三者共同作用而提取。超聲波的空化作用使液體內(nèi)部產(chǎn)生無數(shù)個小氣泡，氣泡內(nèi)部溫度高達幾千度和幾千個大氣壓，可使植物細胞壁破壞。機械作用是不斷對植物細胞攪動，加快有效成分溶解到介質(zhì)中。與傳統(tǒng)的蒸煮、浸泡、回流提取法相比，超聲波提取法對草本植物提取速度快、效率高，所以超聲波提取法提取效果優(yōu)于其他方法。因此，已知超聲波提取法的優(yōu)點，建議將其引入到草本植物生物堿提取中去。

2.4 索氏提取法

索氏提取法流程簡單、操作方便、提取效率高、消耗原料少等特點，是一種新型現(xiàn)代高科技分離技術(shù)，是對草本植物提取的有效手段。索氏提取器能多次提取生物堿，溶劑反復(fù)利用，是早已為人們廣泛使用。據(jù)專家研究表明，索氏提取法的效果優(yōu)于超聲波提取法。索氏提取法適用于提取溶解度較小的物質(zhì)，但當物質(zhì)受熱易分解和萃取劑沸點較高時，不宜用此方法。

2.5 微波萃取法

微波萃取法是將微波技術(shù)應(yīng)用到藥物提取中的一種方法，因微波具有穿透力強、選擇性高、加熱效率高等特點，因此微波提取反應(yīng)時間短、提取率高、操作方便、裝置簡單、實驗安全、迅速高效[13]。

3 天然藥用果蔬保鮮劑的抑菌原理

天然藥用果蔬保鮮劑含有特殊的化學(xué)物質(zhì)，通過干擾病原體的細胞膜的結(jié)構(gòu)，影響代謝過程中的某些酶系；從分子水平上，抑制DNA、RNA、脂類和蛋白質(zhì)等物質(zhì)的生物合成等。吳慧娟等利用透射電子顯微鏡和SDS-PAGE研究抑菌機理，認為神農(nóng)香菊全草精油的抑菌作用位點可能位于細菌細胞膜上，通過破壞細胞膜的完整性，引起細胞裂解，使細胞內(nèi)容物外泄，導(dǎo)致細胞死亡，從而達到抑菌的效果。土荊芥精油作用于植物病原真菌時，不改變菌絲DNA，但使菌絲體結(jié)構(gòu)破壞，原生質(zhì)體聚集，蛋白質(zhì)缺失或增加，從而達到抑菌的目的。目前，植物精油的抑菌機理研究尚不完善，精油對植物病原菌是否還存在其他影響還有待于進一步研究[14]。羅曼等[15]的研究結(jié)果表明，果蔬保鮮劑成分檸檬醛能明顯降低質(zhì)膜[Na+，K+]-ATPase活性，破壞菌絲體，孢子質(zhì)膜的分子結(jié)構(gòu)，并改變其選擇通透性，降低電導(dǎo)率，影響菌絲體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，是孢子失去萌發(fā)力而被殺死。還可以使菌絲體DNA、RNA、脂類和蛋白質(zhì)等生物合成受到抑制，促進細胞死亡。在對檸檬醛脅迫環(huán)境下黃曲霉線粒體的變化研究中，通過透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，檸檬醛使黃曲霉細胞內(nèi)的線粒體增生，形態(tài)畸形或出現(xiàn)巨型線粒體，其原因有可能是檸檬醛進入線粒體后結(jié)合在堿基G（鳥嘌呤）上，使DNA合成發(fā)生差錯，線粒體DNA表達的基因發(fā)生不可修復(fù)的損傷而導(dǎo)致DNA半自主復(fù)制失去控制。研究表明中草藥提取物對微生物體內(nèi)的還原型輔酶（NADH）與丁二酸脫氫酶（SDH）的活性，及有關(guān)的呼吸作用與細胞膜功能都有一定影響。

4 天然藥用果蔬保鮮劑在果蔬保鮮上的應(yīng)用

4.1 抽皮與烏飯樹葉提取溶液

稱取20g的抽皮裝入廣口三角瓶中，加入100g的乙醇，經(jīng)超聲波提取1h（重復(fù)3次）在向溶液中加入一定比例的乳化劑，得到的溶液以噴霧法處理番茄，然后與清水處理對照。實驗發(fā)現(xiàn)，用抽皮提取溶液噴過的番茄的失水率為12.1%，而用清水噴過的番茄的失水率則高達86.4%，并且被抽皮提取溶液噴過的番茄比清水噴過的更不容易腐爛，保持新鮮度時間長，有效抑制番茄果實采后失水，延緩采后番茄的衰老，延長番茄在室溫的貯藏壽命。烏飯樹是生長在東北地區(qū)的一種樹木，烏飯樹的葉子不僅可以拿來當藥材還可以用作保鮮劑的原料，因為烏飯樹葉提取物因富含植物多酚類物質(zhì)，而具有很強的抑酶性和抑菌性，是一種非常理想的天然食品防腐劑。用烏飯樹葉提取物、楊梅樹葉提取物與殼聚糖等按一定比例配制成一種尤其適用于楊梅、桑葚、草莓、櫻桃等極易腐爛且無需去皮而直接入口的水果的果蔬保鮮劑[9]。

4.2 落魔芋與丁香提取物復(fù)合保鮮膜

提取3g魔芋葡甘聚糖、6g丁香提取物、20度恒溫、再加蒸餾水配制成體積為1L的涂膜劑后對蘋果浸涂2min。結(jié)果能顯著地降低采后蘋果腐爛率和失重率，抑制呼吸強度的上升和乙烯的生成，延緩呼吸高峰和乙烯釋放高峰的出現(xiàn)時間，保持貯藏期蘋果的硬度、可溶性、固形物和可滴定酸含量穩(wěn)定，延緩VC的氧化分解，從而達到延緩蘋果衰老和品質(zhì)下降的目的。

4.3 中草藥提取物復(fù)合半透膜保鮮劑

實驗證明，高良姜、百步、虎杖、花椒、桂皮、丁香、大蒜、蒲公英等中草藥，通過上述實驗方法萃取，提取物與淀粉、高錳酸鉀、硼砂、氫氧化鈉等按照一定的比例配合制成不同復(fù)合半透膜果蔬保鮮劑。鴨梨收采后包裝在室溫下放置35天，仍保持較好的鮮度，營養(yǎng)成分損失少；番茄、青椒、青瓜等蔬菜的保鮮，在室溫26～34℃條件下，存放于無直射光處可抑制蔬菜衰敗，減少養(yǎng)分損失。番茄貯存18～24天后，除顏色略深外基本保持新鮮，而對照組已完全腐爛；青椒保存12～18天后，主要色澤由綠經(jīng)黃變紅，但未腐爛；青瓜可維持6～12天左右；蘋果采收后經(jīng)上述保鮮劑處理可保存6個月基本無損耗；番茄、茄子、黃瓜經(jīng)上述保鮮劑處理后在10～15℃溫度下可保存2個月[10]。此保鮮劑還可以用作其他果蔬的保鮮。該研究成果已在國際同類研究中處于領(lǐng)先水平[7]。

5 問題與展望

綜上所述，對果蔬保鮮作用的中草藥有很多，只要按一定比例調(diào)配，制成天然藥用果蔬保鮮劑都有對微生物抑制活性，調(diào)控微生物的生理代謝，起到對果蔬的保鮮作用。但是目前，研究開發(fā)的天然藥用果蔬保鮮劑對果蔬保鮮作用不大，提取物少、用量大，且處理后會留下酸味、香辛料與其他異味。雖然這幾年對果蔬保鮮的研究應(yīng)用方面取得明顯的成就，但在天然果蔬保鮮劑的保鮮機理及多種復(fù)合型保鮮劑的研究還需進一步完善，尤其是將上述多種中草藥保鮮劑科學(xué)調(diào)和配制具有良好綜合保鮮效果的復(fù)合型天然保鮮劑，比如中草藥提取物與一定的配料制成復(fù)合保鮮膜是一種比較合理的選擇，并且天然藥用保鮮劑的開發(fā)是一個重要的方向。除此之外，海南黎藥對微生物有一定的抑制作用，我們可以對海南黎藥加深研究，開發(fā)高效、無毒、無污染、多功能的果蔬保鮮劑，這將是今后果蔬保鮮包裝新的方向。據(jù)專家預(yù)測，今后中草藥提取物與其他技術(shù)結(jié)合并用，對果蔬保鮮包裝起著十分作用。

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