植物精油在可食性抗菌膜中的應(yīng)用

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(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院暨重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心,重慶 400716)

植物精油在可食性抗菌膜中的應(yīng)用

王丹,周才瓊*

(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院暨重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心,重慶 400716)

本文簡(jiǎn)要介紹了可食性抗菌膜的種類和抑菌機(jī)理,綜述了近年來國內(nèi)外植物精油的提取技術(shù)、化學(xué)成分、抑菌機(jī)理、植物精油對(duì)可食性抗菌膜性能的影響及其在食品保鮮上的應(yīng)用的研究進(jìn)展,并分析了植物精油應(yīng)用在可食性抗菌膜上可能存在的問題,對(duì)其未來發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

可食性抗菌膜,保鮮,植物精油

隨著消費(fèi)者對(duì)天然、環(huán)保需求的增加,新包裝材料有了新的發(fā)展,出現(xiàn)了活性、智能和可食性等新興的包裝材料。其中,以天然可食性物質(zhì)(如多糖、蛋白質(zhì)、脂類等)為原料,以包裝或涂布等形式覆蓋于食品表面,用于控制水氣、氧氣或各種溶質(zhì)的滲透,起保護(hù)作用的可食性膜作為一種新型的無污染食品內(nèi)包裝材料,具有易被生物降解、無環(huán)境污染,可作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑、抗氧化劑、抗微生物制劑等食品添加劑的載體,取材方便,可供食用等優(yōu)點(diǎn)[1]。因此,能解決包裝材料與環(huán)境保護(hù)之間矛盾的可食性膜成為食品包裝和保鮮領(lǐng)域研究的一大熱點(diǎn)。目前,與可食性膜搭配的抗菌劑主要有無機(jī)抗菌劑、合成抗菌劑和天然抗菌劑,其中,植物精油作為天然抗菌劑在可食性抗菌膜中的應(yīng)用日益成為食品保鮮領(lǐng)域研究的新方向。

1 可食性抗菌膜概述

可食性抗菌膜是可食性膜在抑菌領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì),是指在可食性膜中添加抗菌劑,制成的具有抗菌、保鮮作用的一種功能薄膜。將抗菌劑加入一種或幾種可食性成膜材料中即可制成可食性抗菌膜,抗菌成分在膜中按一定的順序緩慢釋放,在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)逐漸作用于食品,從而持久的抑制或防止微生物生長(zhǎng)[2]。

1.1可食性抗菌膜種類

可食性抗菌膜按其基質(zhì)大致可分為四類,常用成膜基質(zhì)及特點(diǎn)見表1。多糖類可食性膜的水溶解性和較差的水蒸氣阻隔性限制了其應(yīng)用；蛋白質(zhì)類膜雖有相對(duì)較好的阻氣和機(jī)械特性,但較低的阻水汽性仍然限制了其在實(shí)際中的應(yīng)用[7]。因此,為改善膜的滲透性和機(jī)械特性而合理利用多糖、蛋白質(zhì)、脂類成膜基質(zhì)各自的特性以制備復(fù)合類可食性抗菌膜的研究和應(yīng)用是當(dāng)前的研究方向。例如,在脂質(zhì)-CMC復(fù)合類可食性抗菌膜中,隨蜂蠟、硬脂酸含量增加,其水蒸氣透過率下降,阻氧性提高[9]。

表1 可食性抗菌膜種類及特點(diǎn)

表2 植物精油提取及輔助提取方法及特點(diǎn)

1.2可食性抗菌膜抗菌劑添加方式及抑菌機(jī)理

Appendini等[2]提出使可食性膜具有抗菌活性的方式有4種：在膜基質(zhì)中直接添加揮發(fā)性或非揮發(fā)性抗菌成分；在可食性膜表面噴涂抗菌劑；以離子鍵或共價(jià)鍵形式在膜材料中固定抗菌劑；采用天然的本身具有抗菌性的成膜材料如殼聚糖等。

可食性抗菌膜對(duì)食品的保鮮功能主要通過直接抗菌和間接抗菌實(shí)現(xiàn)。將某些具有抗菌功能的物質(zhì)直接添加在載體內(nèi)制成薄膜,為直接抗菌；這類薄膜會(huì)不斷向與其接觸的食品表面釋放抗菌物質(zhì)而實(shí)現(xiàn)對(duì)食品的防腐。間接抗菌是指在載體中添加一些能調(diào)節(jié)包裝內(nèi)微環(huán)境的物質(zhì)或利用包裝膜的選擇透過性來調(diào)節(jié)包裝內(nèi)微環(huán)境使其不利于微生物的生長(zhǎng)繁殖,從而達(dá)到抗菌目的[10]。直接抗菌用到的抗菌劑包括食品防腐劑、抗生素和溶菌酶等,這類抗菌包裝膜的研究和使用較為廣泛；間接抗菌則通過調(diào)節(jié)包裝內(nèi)氣體組成和濕度等實(shí)現(xiàn)其抗菌功能。

抗菌膜以兩種方式應(yīng)用于食品中,一是直接接觸,指直接將膜液用于浸漬或噴涂食品,添加到成膜溶液中的抗菌劑一般是非揮發(fā)性的,抗菌劑通過在膜材料與食品之間的擴(kuò)散而不斷進(jìn)入食品中,起到持久的抑菌作用；二是食品與可食性抗菌膜之間存在縫隙,添加到膜材料中的抗菌劑具有揮發(fā)性,抗菌劑通過在縫隙、膜材料和食品中的蒸發(fā)和遷移達(dá)到平衡分布,在食品外部形成一個(gè)抑菌的環(huán)境[2]。

2 植物精油概述

植物精油(Essential oils,EOs)是植物體內(nèi)產(chǎn)生的具有揮發(fā)性芳香氣味的次生代謝物,大多具有一定的抗菌性,可從植物的花、葉、枝、根、皮、樹膠、全草和果實(shí)中獲得。

2.1植物精油的提取及輔助提取方法

植物精油的傳統(tǒng)提取方法、新興提取方法和輔助提取方法及特點(diǎn)見表2。超臨界CO2萃取技術(shù)(SFE-CO2)是近年來發(fā)展較快的高新提取分離技術(shù),具有萃取能力強(qiáng)、收率高、生產(chǎn)周期短、有效成分不被破壞、工藝簡(jiǎn)單、操作參數(shù)易控、無溶劑殘留等優(yōu)點(diǎn)[13],廣泛應(yīng)用于食品加工、醫(yī)藥品和保健食品等領(lǐng)域,例如,用SFE-CO2法提取可得到更高產(chǎn)量和更好質(zhì)量的廣藿香精油[14]和最高比例的活性抗氧化成分的丁香精油[15]。

亞臨界水提取技術(shù)是近年發(fā)展起來的一種新型提取技術(shù),具有提取時(shí)間短、效率高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)[11],Jiménez-Carmona等[16]用連續(xù)亞臨界水萃取15min和水蒸氣蒸餾方法3h提取了馬郁蘭葉的精油,相比于水蒸氣蒸餾法,連續(xù)亞臨界水萃取能在較短時(shí)間內(nèi)高效提取出具有更高含量含氧化合物的馬郁蘭精油,鑒于其具備的許多優(yōu)勢(shì),亞臨界水提取技術(shù)會(huì)在植物精油提取分離方面具有很好的應(yīng)用前景。

植物精油輔助提取方法中,微波輔助提取是國內(nèi)外研究較多的方法,如微波輔助水蒸氣蒸餾法[17]、無溶劑微波提取法(SFME)[18-21]、干燥擴(kuò)散-重力法(MDG)[22]、離子液體微波輔助萃取(ILMAE)[23]、微波輔助水?dāng)U散重力法(MHG)[24]等。其共同的優(yōu)點(diǎn)是更快速高效,低成本及節(jié)能環(huán)保等。其中,SFME在近幾年被廣泛研究,通過SFME提取得到的迷迭香精油[18-19]、腺毛牛至揮發(fā)油[20]、香草精油[21]具有更高含量含氧化合物及更好抗菌性能。Tígrine-Kordjani通過動(dòng)力學(xué)分析發(fā)現(xiàn),用SFME(30min)和HD(3h)所提取出的迷迭香精油成分雖相似,但在不同提取時(shí)間獲得的餾分不同,用SFME 5min即可提取出含66.54%的α-蒎烯、莰烯、苧烯和對(duì)傘花烴的精油,而傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾技術(shù)需要2h才能提取出含63.08%這些化合物的精油；然而,在提取富含以含氧單萜為活性化合物的精油時(shí),用HD只需5min即可提取出含24.29%的芳樟醇、樟腦、冰片、α-萜品醇和馬鞭草烯酮的樣品,用SFME提取含36.76%這些化合物的樣品則需30min[18]。Bousbia等[24]用微波輔助水?dāng)U散重力法(MHG)提取迷迭香精油也表現(xiàn)出具有更高含量含氧化合物,更好抗菌性能的優(yōu)勢(shì)。

超聲波輔助萃取法(UAE)的優(yōu)點(diǎn)是提取時(shí)間短、溫度較低、收率高。目前UAE已大量應(yīng)用于植物精油的提取,Wei等用超聲霧化-加熱氣流傳遞-頂空單滴微萃取法萃取花椒精油,發(fā)現(xiàn)該方法快速靈敏,所需樣本少,可測(cè)定植物材料中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性成分[25]。而歐姆輔助水蒸氣蒸餾法(OAHD)是一種在水蒸氣蒸餾中結(jié)合歐姆加熱提取精油的新方法,是一種耗時(shí)少,耗能低的綠色提取技術(shù)[12]。

上述方法各有其優(yōu)缺點(diǎn),應(yīng)根據(jù)所需精油的品質(zhì)來選擇合適的提取方法,一些新興提取方法雖然相對(duì)傳統(tǒng)提取技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn),但還不具有普適性,需要進(jìn)行更深入、全面的研究,找到一種環(huán)保、高效并適用于更大范圍的植物精油提取的方法是未來努力的方向。

表3 結(jié)合植物精油的可食性抗菌膜的抑菌活性

注：抑菌活性有抑菌圈直徑(mm)和抑菌圈面積(mm2)兩種表示方法。2.2植物精油的化學(xué)成分

大多數(shù)植物精油主要含醇類、醛酮類、酸類、酚類、萜類及某些芳香族化合物[7]。按其母核可分為萜烯族、芳香族、脂肪族及含硫含氮化合物四類,其中萜烯類是精油的主要成分。

目前國內(nèi)外大量研究已證實(shí)很多植物精油對(duì)細(xì)菌、酵母菌等均有抗菌作用,常用的抑菌效果比較好的精油主要有百里香、丁香、牛至、肉桂、大茴香、小茴香、辣椒、大蒜等,例如丁香精油對(duì)革蘭氏陰性菌、陽性菌都有很強(qiáng)的抑制作用；牛至精油對(duì)細(xì)菌、真菌具有強(qiáng)的廣譜抗菌活性；肉桂和當(dāng)歸精油對(duì)血液中的炭疽桿菌具有致死作用[26]；百里香精油對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、黑曲霉菌、啤酒酵母菌具有很強(qiáng)的抑制作用[27]。研究表明,在大量的精油成分中,小分子的酚類物質(zhì)、萜烯類物質(zhì)和醛酮類物質(zhì)是主要的抑菌有效成分。此外,醇類、醚類和烴類物質(zhì)也具有一定的抑菌活性[28]。

2.3植物精油的抑菌機(jī)理

目前,對(duì)植物精油抑菌機(jī)理的研究較多,通常認(rèn)為是精油及其組分的疏水性使其能夠直接作用于微生物細(xì)胞膜,增加細(xì)胞膜的流動(dòng)性,破壞膜結(jié)構(gòu),導(dǎo)致膜透氣性增加,使胞內(nèi)重要離子和內(nèi)含物滲漏和微生物酶系統(tǒng)損傷[29-30],細(xì)胞膜內(nèi)含物的大量滲漏導(dǎo)致細(xì)胞死亡[31]。Lv等研究表明牛至、羅勒、佛手柑和紫蘇精油間的復(fù)合物能夠破壞細(xì)胞膜完整性,造成微生物死亡[32]。

近年來對(duì)精油抑菌機(jī)理的研究仍在進(jìn)一步深化。萜類化合物能夠破壞和穿透細(xì)菌細(xì)胞壁的脂質(zhì)結(jié)構(gòu),使蛋白質(zhì)變性、破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)泄漏,細(xì)胞裂解,致使細(xì)胞死亡[33],有研究表明植物精油影響食源性致病菌膜滲透性最有可能的組分是萜烯類揮發(fā)物[34]。此外,精油中的酚類物質(zhì)會(huì)進(jìn)攻微生物的細(xì)胞膜或細(xì)胞壁,導(dǎo)致細(xì)胞膜功能受損,細(xì)胞內(nèi)容物外泄,致使細(xì)菌死亡[35]。如香芹酚已被證明能夠增加膜的流動(dòng)性,引起質(zhì)子和鉀離子的泄漏,導(dǎo)致膜電位的崩潰和抑制ATP的合成[36-37]。百里香酚被證明能夠破壞細(xì)胞膜,抑制ATP酶活性,釋放細(xì)胞內(nèi)ATP和其他成分[38-39]。

在對(duì)微生物酶系統(tǒng)的損傷上,Knobloch等[40]研究發(fā)現(xiàn)在5×10-3mol/L的濃度下,精油中40種供試萜類都能抑制微生物初生能量代謝、還原型輔酶(NADH)及丁二酸脫氫酶(SDH)的活性及呼吸過程的電子傳遞和氧化磷酸化過程,表明精油可影響菌類呼吸作用及細(xì)胞膜功能。精油成分中的茴香醛、肉桂醛和香芹酚對(duì)致病性大腸桿菌琥珀酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶和鈉鉀-ATP酶活性表現(xiàn)出良好的抑制作用[41],而檸檬醛(檸檬精油主成分之一)可通過其α,β-不飽和鍵與某些酶結(jié)合,進(jìn)而導(dǎo)致微生物代謝系統(tǒng)紊亂[42]。

總之,目前對(duì)植物精油抑菌機(jī)理的研究還不成熟,活性抑菌物質(zhì)的具體作用方式和作用靶點(diǎn)還有待進(jìn)一步探討。

3 植物精油在可食性抗菌膜中的應(yīng)用

具有抗菌物質(zhì)的包裝薄膜,在食品保藏的應(yīng)用上具有巨大潛力,尤其是對(duì)肉類產(chǎn)品,因?yàn)槿忸惛瘮〉闹饕蚴瞧浔砻嫖⑸锏奈廴綶43]。

3.1植物精油對(duì)可食性抗菌膜性能的影響

食品包裝中用可食性膜釋放抗菌成分是一種備受關(guān)注的包裝形式,而香料提取物的抗菌性能已為人所知,因此,越來越多的學(xué)者開始關(guān)注和研究植物精油在可食性抗菌膜上的應(yīng)用,有關(guān)植物精油、成膜基質(zhì)及目標(biāo)菌研究見表3。

國內(nèi)研究較多的是植物精油在以海藻酸鈉為成膜基質(zhì)的膜上的抑菌性。蔣世全等[44]研究表明：在海藻酸鈉質(zhì)量濃度為20mg/mL,甘油的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%,肉桂精油的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%,干燥溫度為50℃和干燥時(shí)間為4.5h的條件下,所制備的膜具有最佳的力學(xué)性能和抑菌性能。姜紹通等[47]采用大蒜素、茶多酚與天然可食性膜溶液研制成涂膜保鮮劑進(jìn)行冷卻肉的涂膜保鮮研究,結(jié)果表明：0.4%大蒜素、0.7%茶多酚和膜溶液(0.6%海藻酸鈉、3%可溶性淀粉、0.2%單甘酯)組成的涂膜保鮮劑,對(duì)冷卻肉的涂膜保鮮效果良好。用此涂膜保鮮劑處理冷卻豬肉,可在0～4℃條件下貯藏保鮮19d以上。

國外則對(duì)可食性膜基質(zhì)的研究更廣,包括殼聚糖、大豆分離蛋白、鱈魚類蛋白質(zhì)及乳清蛋白等,Seydim等[46]研究發(fā)現(xiàn)牛至、迷迭香、大蒜精油的抗菌活性可在乳清蛋白可食用膜中表達(dá)出來。Sanchez-Gonzalez[48]將不同濃度的佛手柑(BO)、檸檬(LO)和茶樹(TTO)精油加入到殼聚糖(CH)膜中,研究發(fā)現(xiàn)結(jié)合幾種精油的殼聚糖膜均表現(xiàn)出對(duì)單增李斯特菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌顯著的抗菌活性。研究也發(fā)現(xiàn)不同成膜基質(zhì)結(jié)合不同種類植物精油時(shí),對(duì)同一目標(biāo)菌具有不同的抑菌活性,同時(shí)結(jié)合不同種類精油的抗菌膜的抗菌性能亦存在差異。例如結(jié)合甜胡椒精油、丁香花蕾精油和肉桂精油的殼聚糖膜對(duì)大腸埃希氏菌O157∶H7、沙門氏菌、單核細(xì)胞增生李斯特氏菌抑菌作用的大小為肉桂精油>丁香精油>甜胡椒精油,而肉桂精油對(duì)于殼聚糖膜的性能影響最小[49]。Pires等[50]測(cè)定了結(jié)合香茅、芫荽、龍蒿和百里香精油的鱈魚類蛋白質(zhì)膜的抗菌特性,結(jié)果表明,結(jié)合了百里香精油的膜展現(xiàn)出對(duì)腐敗希瓦菌最高的抑菌性。

此外,可食性膜材料的主要配方如植物精油的種類和含量的不同會(huì)使可食性抗菌膜具有不同的物理力學(xué)性能和抗菌性能。Ojagh等[45]在實(shí)驗(yàn)中以殼聚糖為基質(zhì),添加肉桂精油制備可食性抗菌膜,結(jié)果表明,精油的加入增加了膜的抗菌性能,降低了殼聚糖膜的含水量和水溶性、水蒸氣透過率和斷裂伸長(zhǎng)率。Abdollahi等[51]將MMT,迷迭香精油(REO)加入殼聚糖膜中制備一種新型的納米復(fù)合膜,通過XRD和FTIR證明,殼聚糖膜吸水性、水蒸氣滲透性、溶解性的改善與MMT的剝離和REO存在下,殼聚糖與MMT良好的相互作用有關(guān),1.5%REO的加入能顯著改善可食性膜的抗菌特性。Pires等[50]測(cè)定了香茅、芫荽、龍蒿和百里香精油的鱈魚類蛋白質(zhì)膜的物理,力學(xué)特性。結(jié)果表明,在所有結(jié)合了精油的膜中,百里香精油膜表現(xiàn)出最差的力學(xué)性能(穿刺力和斷裂伸長(zhǎng)率)。有研究表明在制備添加了茶樹精油的羥丙基甲基纖維素膜中,茶樹精油(TTO)含量的增加能大幅改善成膜溶液微粒的尺寸和表面電荷,至于膜的性能,TTO含量越高,膜WVP值和水吸附值越低,同時(shí)也導(dǎo)致膜光澤度和透明度明顯降低,降低了彈性系數(shù)和抗張強(qiáng)度[52]；除此之外,可食性膜材料制膜方式的不同也會(huì)對(duì)可食性抗菌膜的物理力學(xué)性能和抗菌性能產(chǎn)生影響。Du等[53]用連鑄和批量鑄造兩種不同方法制備蘋果基質(zhì)可食性膜,研究發(fā)現(xiàn)鑄造方法會(huì)影響膜中牛至油主要成分-香芹酚的濃度、抗菌活性和膜的物理化學(xué)性質(zhì)及其顏色。

3.2結(jié)合植物精油的可食性抗菌膜在食品保鮮上的應(yīng)用

可食性膜結(jié)合植物精油后,在實(shí)際食品保藏如肉制品品質(zhì)的維持和貨架期的延長(zhǎng)上具有較好的效果,Pranoto[54]研究發(fā)現(xiàn)向殼聚糖可食性膜中加入大蒜油,可提高即食肉制品的抗菌能力。Gómez-Estaca等[55]測(cè)試了丁香、茴香、絲柏、薰衣草、百里香、馬鞭草、松樹及迷迭香精油在魚提取物上防腐的有效性,其中,丁香和百里香精油的防腐有效性最高,然后將添加了丁香精油的明膠-殼聚糖膜應(yīng)用在魚的冷藏,發(fā)現(xiàn)革蘭氏陰性菌生長(zhǎng)受顯著抑制,特別是腸道菌,但乳酸菌的生長(zhǎng)幾乎保持穩(wěn)定,表明此可食性抗菌膜在魚貨保存上具有可行性。

在一些涂覆產(chǎn)品成熟過程中觀察到的變化通常是由于涂覆產(chǎn)品呼吸速率的改變,可食性涂料可通過對(duì)代謝氣體選擇性滲透的方式改變內(nèi)部氣體環(huán)境,從而延遲果蔬的成熟。而結(jié)合精油的可食性抗菌膜在這方面的研究并不多見,Rojas-Graü等[56]研究表明結(jié)合檸檬香茅精油的海藻酸鈉-蘋果泥可食性抗菌膜的透氧性略微下降,并表現(xiàn)出較低的氧氣消耗和較少二氧化碳的生成,這可能是由于精油的親脂性阻止了氣體擴(kuò)散。

由于精油強(qiáng)烈的香味可能會(huì)掩蓋果蔬產(chǎn)品本身的風(fēng)味,所以當(dāng)結(jié)合精油的可食性涂膜運(yùn)用在果蔬保鮮上時(shí),可食性涂膜對(duì)果蔬感官特性的影響是限制其應(yīng)用的因素之一,因此Rojas-Graü等[56]還評(píng)價(jià)了涂膜對(duì)蘋果切片的感官影響,感官分析表明,牛至精油會(huì)導(dǎo)致樣本整體偏好降低,盡管使用較低濃度(0.1%)的牛至精油,在儲(chǔ)存兩周后仍然能夠檢測(cè)到殘余的芳草香味。

4 問題與前景展望

我國對(duì)可食性抗菌膜的研究工作相對(duì)于國外起步較晚,只在近些年才逐步展開,還有很多問題需要解決。如可食性膜中抗菌劑釋放的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律、抑菌機(jī)理及與包裝材料協(xié)同抗菌的優(yōu)化等還需深入研究,微膠囊技術(shù)、納米技術(shù)等在抗菌劑緩釋控制上的應(yīng)用也將是未來研究的重點(diǎn)。

可食性膜在作為抗菌物質(zhì)的載體時(shí),抗菌物質(zhì)的穩(wěn)定性,其在食品表面的濃度,生物利用率和它的緩釋速度都與抗菌物質(zhì)的抑菌效果息息相關(guān),所以,在進(jìn)行膜延長(zhǎng)食品保質(zhì)期的效果的優(yōu)化研究時(shí),應(yīng)對(duì)防腐劑在膜中的釋放速率,其抑菌活性的變化規(guī)律進(jìn)行綜合評(píng)估。對(duì)可食性抗菌膜中添加的植物精油進(jìn)行選擇時(shí),應(yīng)主要考慮對(duì)目標(biāo)微生物有效性和植物精油與成膜基質(zhì),食品成分之間可能的相互作用,因?yàn)檫@些相互作用可能改變膜的抗菌活性。此外,膜組成成分和膜形成條件會(huì)影響植物精油的遷移,也會(huì)影響其有效性。

在實(shí)際應(yīng)用中,植物精油通過接觸或遷移到食品中,除了考慮植物精油的抗菌特性外,為防止植物精油對(duì)食品感官質(zhì)量和安全性的影響,必須了解植物精油的感官特性和毒性。首先,具有強(qiáng)刺激性氣味植物精油的使用會(huì)對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味產(chǎn)生不良影響,限制其在食品保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用,所以需要選擇或研究開發(fā)出與產(chǎn)品風(fēng)味相適宜的植物精油。其次,一些研究表明,植物精油中有些成分具刺激性或毒性,其在安全性方面有待進(jìn)一步研究。在將植物精油應(yīng)用于可食性抗菌膜時(shí),應(yīng)對(duì)其進(jìn)行全面的毒理學(xué)研究及安全性評(píng)價(jià),以保證對(duì)人體健康不會(huì)造成影響。

盡管我國對(duì)植物精油應(yīng)用在可食性抗菌膜中的研究還十分有限,但隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,人們對(duì)食品的安全性要求越來越高,科研工作者也會(huì)不斷深入在這個(gè)領(lǐng)域的研究。相信,植物精油可食性抗菌膜因?yàn)橐捉到?、無污染、可供食用等優(yōu)點(diǎn),定會(huì)在倡導(dǎo)綠色安全的今天,在食品保鮮領(lǐng)域具有極其廣闊的應(yīng)用前景。

[1]王利娜,冷小京. 可食性抗菌膜的研究進(jìn)展[J]. 食品科技,2011,36(10):97-101.

[2]Appendini P,Hotchkiss J H. Review of antimicrobial food packaging[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies,2002,3(2):113-126.

[3]Ramos ó L,Femandes J C,SILVA S I,etal. Edible films and coatings from whey proteins:A review on formulation,and on Mechanical and Bioactive Properties[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition,2012,52(6):533-552.

[4]Atarés L,Bonilia J,Chiralt A. Characterization of sodium caseinate-based edible films incorporated with cinnamon or ginger essential oils[J]. Journal of Food Engineering,2010,100(4):678-687.

[5]Ghasemi S,Javadi N H S,Moradi M,etal. Investigation on development of zein antimicrobial edible film and Essential oil of Zataria multiflora Boiss. onSallmonellaenteritidis,Listeriamonoeytogenes,EscherichiacoliandStaphylococcusaureus[J]. Aasian Journal of Chemistry,2012,24(12):5941-5942.

[7]Campos C A,Gerschenson L N,Flores S K. Development of edible films and coatings with antimicrobial activity[J]. Food Bioprocess Technol,2011,4:849-875.

[8]李超,李夢(mèng)琴,趙秋艷. 可食性膜的研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué),2005,26(2):264-269.

[9]唐亞麗,趙偉,盧立新,等. 脂質(zhì)-CMC可食性復(fù)合膜阻濕性能的影響因素研究[J]. 包裝工程,2012,33(19):25-31.

[10]房翠蘭,趙國華. 抗菌活性包裝膜研究進(jìn)展[J]. 中國包裝,2005(5):94-96.

[11]楊君,張獻(xiàn)忠,高宏建,等. 天然植物精油提取方法研究進(jìn)展[J]. 中國食物與營養(yǎng),2012,18(9):31-35.

[12]Khajeh M,Yamini Y,Sefidkon F,etal. Comparison of essential oil composition of Carum copticum obtained by supercritical carbon dioxide extraction and hydrodistillation method[J]. Food Chemistry,2004,86(4):587-591.

[13]Donelian A,Carlson L H C,Lopes T J,etal. Comparison of extraction of patchouli(Pogostemon cablin)essential oil with supercritical CO2and by steam distillation[J]. J Supercritical Fluids,2009,48(1):15-20.

[14]Guan W,Li S,Yan R,etal. Comparison of essential oils of clove buds extracted with supercritical carbon dioxide and other three traditional extraction methods[J]. Food Chemistry,2007,101(4):1558-1564.

[15]Jiménez-Carmona M M,Ubera J L,Luque De Castro M D. Comparison of continuous subcritical water extraction and hydrodistillation of marjoram essential oil[J]. J Chromatogr A,1999,855(2):625-632.

[16]Gavahian M,Farahnky A,Javidnia K,etal. Comparison of ohmic-assisted hydrodistillation with traditional hydrodistillation for the extraction of essential oils fromThymusvulgarisL.[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies,2012,14:85-91.

[17]Golmakani M T,Rezaei K. Comparison of microwave-assisted hydrodistillation with the traditional hydrodistillation method in the extractionof essential oils fromThymusvulgarisL.[J]. Food Chemistry,2008,109(4):925-930.

[18]Tígrine-Kordjani N,Meklati B Y,Chemat F,etal. Kinetic investigation of Rosemary Essential oil by two methods:solvent-free microwave extraction and hydrodistillation[J]. Food Anal Methods,2012,5(3):596-603.

[19]Okoh O O,Sadimenko A P,Afolayn A J. Comparative evaluation of the antibacterial activities of the essential oils ofRosmarinusofficinalisL. obtained by hydrodistillation and solvent free microwave extraction methods[J]. Food Chemistry,2010,120(1):308-312.

[20]Bendahou M,Muselli A,Grignon-Dubois M,etal. Antimicrobial activity and chemical composition of Origanum glandulosum Desf. essential oil and extract obtained by microwave extraction:Comparison with hydrodistillation[J]. Food Chemistry,2008,106(1):132-139.

[21]Lucchesi M E,Chemat F,Smadja J. Solvent-free microwave extraction of essential oil from aromatic herbs:comparison with conventional hydro-distillation[J]. J Chromatogr A,2004,1043(2):323-327.

[22]Farhat A,Fabiano-Tíxier A S,Visinoni F,etal. A surprising method for green extraction of essential oil from dry spices:Microwave dry-diffusion and gravity[J]. J Chromatogr A,2010,1217(47):7345-7350.

[23]Ma Chunhui,Liu Tingting,Yang Lei,etal. Ionic liquid-based microwave-assisted extraction of essential oil and biphenyl cyclooctene lignans from Schisandra chinensis Baill fruits[J]. Chromatogr A,2011,1218(48):8573-8580.

[24]Bousbia N,Abert Vian M,Ferhat M A,etal. Comparison of two isolation methods for essential oil from rosemary leaves:hydrodistillation and microwave hydrodiffusion and gravity[J]. Food Chemistry,2009,114(1):355-362.

[25]Wei Shigang,Zhang Huihui,Wang Yeqiang,etal. Ultrasonic nebulization extraction-heating gas flow transfer-headspace single drop microextraction of essential oil from pericarp of Zanthoxylum bungeanum Maxim[J]. J Chromatogr A,2011,1218(29):4599-4605.

[26]張志旭,劉東波,賴錫湖,等.植物精油的研究與應(yīng)用[J].綠色科技,2011(9):61-64.

[27[張有林,張潤(rùn)光,鐘玉,等.百里香精油的化學(xué)成分、抑菌作用、抗氧化活性及毒理學(xué)特性[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,44(9):1888-1897.

[28]陳麗艷,崔志恒. 植物精油抗菌活性的研究進(jìn)展[J].黑龍江醫(yī)藥,2006,19(3):199-198.

[29]Carson C F,Mee B J,Riley T V. Mechanism of action of Melaleucaalternifolia(tea tree)oil on Staphylococcus aureus determined by time-kill,lysis,leakage and salt tolerance assays and electron microscopy[J]. Antimicrobial Agents and Chemotherapy,2002,46:1914-1920.

[30]Lambert R J W,Skandamis P N,Coote P J,etal. A study of the minimum inhibitory concentration and mode of action of oregano essential oil,thymol and carvacrol[J]. Journal of Applied Microbiology,2001,91(3):453-462.

[31]Moreira M R,Ponce A G,Del Valle,etal. Inhibitory parameters of essential oils to reduce a food borne pathogen[J]. LWT-Food Science and Technology,2005,38(5):565-570.

[32]Lv Fei,Hao Liang,Yuan Qipeng,etal.Invitroantimicrobial effects and mechanism of action of selected plant essential oil combinations against four food-related microorganisms[J]. Food Research International,2011,44(9):3057-3064.

[33]Fisher K,Phillips C. Potential antimicrobial uses of essential oils in food:is citrus the answer?[J]. Trends in Food Science & Technology,2008,19(3):156-164.

[34]Bajpai V K,Baek K H,Kang S C. Control of Salmonella in foods by using essential oils:A review[J]. Food Research International,2012,45(2):722-734.

[35]Denyer S P,Hugo W B. Mechanisms of action of chemical biocides:Their Study and Exploitation[M].Oxford:Oxford Blackwell Scientific Publication,1991.

[36]Ultee A,Bennik M H J,Moezelaar R. The phenolic hydroxyl group of carvacrol is essential for action against the food-borne pathogen Bacillus cereus[J]. Applied and Environmental Microbiology,2002,68(4):1561-1568.

[37]Ultee A,Kets E P W,Smid E J. Mechanisms of action of carvacrol on food-borne pathogen Bacillus cereus[J]. Applied and Environmental Microbiology,1999,65(10):4606-4610.

[38]Raybaudi-Massilia R M,Mosquda-Melgar J,Martín-Belloso O. Antimicrobial activity of essential oils on Salmonella enteritidis,Escherichia coli and Listeria innocua in fruit juices[J]. Journal of Food Protection,2006,69(7):1579-1586.

[39]Oussalah M,Caillet S,Lacroix M. Mechanism of action Spanish oregano,Chinese cinnamon,and savory essential oils against cell membrane and walls ofE.coliO157∶H7 andListeriamonocytogenes[J]. Journal of Food Protection,2006,69(5):1046-1055.

[40]Knobloch K,Weis N,Weigand H,etal. Mechanism of antimicrobial activity of essential oils[J]. Planta Med,1986,52:556.

[41]曾凡坤,呂曉嬌,楊雪英,等. 植物精油成分對(duì)致病性大腸桿菌SDH、MDH和[Na～+,K～+]-ATPase活性的影響[A].中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會(huì)動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)分會(huì)第十一次全國動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C]. 2012.

[42]Iriye R,Yorifuji T,Takeda N,etal. Formation of 4-hydroxy-3,7-dimethyl-2,6-octadienal(5-hydroxycitral)from 3,7-dimethyl-2,6-octadienal(critical)and its biological activity against sarcoma 180[J]. Agric Biol Chem,1984,48:2923-2925.

[43]Schlegelová J,Babák V,Holasová M,etal. Microbial contamination after sanitation of food contact surfaces in dairy and meat processing plants[J]. Czech Journal of Food Sciences,2010,28:450-461.

[44]蔣世全,鄧靖. 肉桂精油-海藻酸鈉可食性抗菌膜的研制[J]. 包裝學(xué)報(bào),2010,4:75-78.

[45]Ojagh S M,Rezaei M,Razavi S H,etal. Development and evaluation of a novel biodegradable film made from chitosan and cinna essential oil with low affinity toward water[J]. Food Chemistry,2010,122(1):161-166.

[46]Seydim A C,Sarikus G. Antimicrobial activity of whey protein based edible films incorporated with oregano,rosemary and garlic essential oils[J]. Food Research International,2006,39(5):639-644.

[47]姜紹通,吳潔方,劉國慶,等. 茶多酚和大蒜素在冷卻肉涂膜保鮮中的應(yīng)用[J]. 食品科學(xué),2010,10:313-316.

[48]Sanchez-González L,Cháfer M,Hernández M,etal. Antimicrobial activity of polysaccharide films containing essential oils[J]. Food Control,2011,22(8):1302-1310.

[49]Du W X,Olsen C W,Avena-Bustillos R J,etal. Effect of allspice,cinnamon,and clove bud essential oils in edible apple films on physical properties and antimicrobial activities[J]. Journal of Food Science,2009,74(7):372-378.

[50]Pires C,Ramos C,Teixera B,etal. Hake proteins edible films incorporated with essential oils:Physical,mechanical,antioxidant and antibacterial properties[J]. Food Hydrocolloids,2013,30(1):224-231.

[51]Abdollahi M,Rezaei M,Farzib G. A novel active bionanocomposite film incorporating rosemary essential oil and nanoclay into chitosan[J]. Journal of Food Engineering,2012,111:343-350.

[52]Sánchez-González L,Vargas M,González-Martínez C,etal. Characterization of edible films based on hydroxypropy methylcellulose and tea tree essential oil[J]. Food Hydrocolloids,2009,23:2102-2109.

[53]Du W X,Olsen C W,Avena-Bustillos R J,etal. Storage stability and antibacterial activity against Escherichia coli O157∶H7 of carvacrol in edible apple films made by two different casting methods[J]. J Agric Food Chem,2008,56(9):3082-3088.

[54]Pranoto Y,Rakshit S K,Salokhe V M. Enhancing antimicrobial activity of chitosan films incorporating garlic oil,potassium sorhate and Nisin[J]. LWT-Food Science and Technology,2005,38(8):859-865.

[55]Gómez-Estaca J,López De Lacey A,López-Caballero M E,etal. Biodegradable gelatin-chitosan films incorporated with essential oils as antimicrobial agents for fish preservation[J]. Food Microbiology,2010,27:889-896.

[56]Rojas-Graü M A,Raybaudi-Massilia R M,Soliva-Fortuny R C,etal. Apple puree-alginate edible coating as carrier of antimicrobial agents to prolong shelf-life of fresh-cut apples[J]. Postharvest Biol Technol,2007,45(2):254-264.

Application of essential oils in the edible antimicrobial films

WANGDan,ZHOUCai-qiong*

(Engineering & Technology Research Centre of Characteristic Food,College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400716,China)

This article introduced the type and antimicrobial mechanism of edible antimicrobial films,and summarized the extract method,chemical composition,antimicrobial mechanism of essential oils as well as it’s influence on the edible antimicrobial films property and its application on food preservation in recent years. This work also analyzed the possible problems as essential oils applied in the edible antimicrobial films,and its developing prospect.

edible antimicrobial film;preservation;essential oils

2013-04-17 *通訊聯(lián)系人

王丹(1989-)，女，碩士研究生，研究方向：食品化學(xué)與營養(yǎng)學(xué)。

TS206.4

：A

：1002-0306(2014)01-0349-07