黃酮化合物的抑菌性及在畜禽水產(chǎn)防腐保鮮中的應(yīng)用

陶海騰，董宇晴，張春江，崔波，*

（1.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）生物基材料與綠色造紙國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東濟(jì)南250353；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193）

畜禽、水產(chǎn)等動物性食品富含蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、礦物質(zhì)等，在生長發(fā)育、新陳代謝中發(fā)揮著重要的作用，是維持機(jī)體健康的重要食品。但由于多汁、營養(yǎng)豐富，未經(jīng)處理很容易滋生細(xì)菌，發(fā)黏、變色影響感官品質(zhì)，甚至腐敗變質(zhì)，影響食用安全性。以往畜禽水產(chǎn)產(chǎn)品中常用的苯甲酸、山梨酸及其鉀鹽、雙乙酸鈉、脫氫乙酸及其鈉鹽等化學(xué)防腐劑，具有明顯的抑菌、護(hù)色作用，可有效延長產(chǎn)品的貨架壽命。但經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，長期食用這些化學(xué)防腐劑，會造成肥胖、心血管病等慢性代謝病，以及引發(fā)畸形、癌變等危害，嚴(yán)重影響人體健康。

近年來，隨著“綠色”、“天然”、“營養(yǎng)”、“健康”的發(fā)展新動向，以富含功能活性成分的提取物防腐劑受到廣泛關(guān)注，與化學(xué)防腐劑相比，黃酮化合物不僅能防腐而且還可以在一定程度上改善產(chǎn)品品質(zhì)，目前在發(fā)達(dá)國家發(fā)展迅速。黃酮化合物無毒無害，是一類重要的生物活性物質(zhì)，不僅抗氧化功能顯著，而且具有較好的抑菌效果。大部分黃酮化合物的抑菌活性主要通過破壞細(xì)胞壁及細(xì)胞膜的完整性，改變細(xì)胞膜滲透性，影響細(xì)胞膜的功能，從而發(fā)揮抑菌作用。還有部分黃酮通過抑制核酸合成以及抑制細(xì)菌能量代謝來抑制細(xì)菌生長[1]。本文通過論述銀杏葉、竹葉、蜂膠、甘薯葉、柑橘等不同來源黃酮化合物的抑菌特性，以及在畜禽水產(chǎn)保鮮中的研究進(jìn)展，為將來規(guī)模化使用提供理論依據(jù)。

1 銀杏葉黃酮

銀杏葉的藥用歷史悠久，黃酮類化合物作為其主要活性成分，含量豐富，約為17 mg/g左右，大多數(shù)為黃酮糖苷，目前發(fā)現(xiàn)的銀杏葉黃酮苷主要有7種，分別為槲皮素（quercetin）、山萘酚（kaempferol）、異鼠李素（isorhamnetin）、木樨草素（luteolin）、三粒小麥黃酮（tricetin）、楊梅素（myricetin）和洋芹素（apigenin），其中以槲皮素、山萘酚和異鼠李素含量最高。

銀杏葉黃酮具有廣譜抑菌性，Sati等[2]發(fā)現(xiàn)銀杏葉不同溶劑提取物對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、放線菌及真菌均有抑制作用，對細(xì)菌作用最強(qiáng)，黃酮含量越高抑菌效果最好。曲莉等[3]發(fā)現(xiàn)銀杏葉黃酮對金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌具有明顯的抑菌作用。王倩等[4]、張楠楠等[5]發(fā)現(xiàn)銀杏葉黃酮對水產(chǎn)品常見的腐生葡萄球菌也有良好的抑菌效果，銀杏葉黃酮破壞腐生葡萄球菌細(xì)胞壁的完整性，細(xì)胞膜通透性隨之提高；由掃描電鏡微觀觀察表明，出現(xiàn)細(xì)胞變形、胞間粘結(jié)等現(xiàn)象，菌體結(jié)構(gòu)受到影響。

銀杏葉黃酮不僅能抑制病菌滋生，對感官品質(zhì)也有一定的影響。王婷等[6]、藍(lán)蔚青等[7]發(fā)現(xiàn)冰藏鯧魚經(jīng)銀杏黃酮處理后，有效抑制了氧化酶的活性，減少了胺類物質(zhì)的生成，9 d后仍保持較好的感官品質(zhì)，并且維持較好的保水性能，抑制魚肉蛋白質(zhì)變性，延緩其腐敗變質(zhì)，可延長貨架期6 d左右。龐彩霞等[8]發(fā)現(xiàn)銀杏葉黃酮處理過的冷藏金線魚魚丸樣品細(xì)菌生長受到明顯抑制，可使貨架期延長到第15天，還可以有效地減緩脂肪氧化，減緩魚丸蛋白變質(zhì)，使pH值升高緩慢，硬度下降緩慢，且使魚丸維持較好的彈性，而對白度影響不大。Kobus-Cisowska等[9-10]將銀杏葉黃酮添加到餃子肉餡、豬肉丸中，不僅沒有造成產(chǎn)品感官品質(zhì)的負(fù)面變化，而且可以有效抑制肉制品的脂質(zhì)氧化過程，阻止膽固醇過氧化物的形成，在一定程度上改善肉餡的品質(zhì)。秦鳳賢等[11]發(fā)現(xiàn)銀杏葉黃酮能抑制鹿肉在儲藏過程中總的細(xì)菌總數(shù)增長，降低鹿肉在儲藏過程中的揮發(fā)性鹽基氮（total volatile base-nitrogen，TVB-N）值，延緩肉色變化，從而有效提高鹿肉的保質(zhì)期，冰鮮鹿肉保質(zhì)期長達(dá)62 d。

2 竹葉黃酮

竹葉在民間具有悠久的藥用和食用歷史，《本草求真》、《本草逢原》等古代醫(yī)學(xué)著作均有詳盡記載。以黃酮為主要功能成分的竹葉抗氧化物（antioxidant of bamboo，AOB）已被批準(zhǔn)列入 GB 2760-2011《中華人民共和國食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中。竹葉中黃酮類化合物含量約為2%左右，主要是黃酮糖苷，有碳苷和氧苷兩種，碳苷黃酮指其中的糖基通過C-C鍵與黃酮母核相連，氧苷黃酮?jiǎng)t是通過O-C鍵與黃酮母核相連。碳苷黃酮相比于氧苷黃酮結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。竹葉中的碳苷黃酮主要有葒草苷（orientin）、異葒草苷（homoorientin）、牡荊苷（vitexin）和異牡荊苷（isoviextin）。

竹葉黃酮對部分食品致病菌具有顯著的抑制作用，如細(xì)菌、霉菌和酵母菌等，其中對細(xì)菌的抑制作用尤為強(qiáng)烈。方菊[12]發(fā)現(xiàn)竹葉黃酮對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、β-嗜堿芽孢桿菌有顯著抑制作用，最小抑菌濃度分別為 0.029、0.018 0、0.070 0 mg/mL，而對酵母菌無明顯的抑制作用。竹葉黃酮濃度越高，抑菌率越高。Vijay等[13]利用濾紙片抑菌圈法對竹葉的乙醚、苯、氯仿、乙酸乙酯、乙醇、水的提取物抑菌效果進(jìn)行了評價(jià)，供試菌種為大腸桿菌、芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌，結(jié)果顯示各種溶劑的提取物對金黃色葡萄球菌均有抗菌效果，而水和乙醇的富含黃酮提取物較其他溶劑提取物相比，對霉菌的抑菌效果更明顯。

竹葉黃酮具有優(yōu)良的抗氧化活性，能有效抑制脂質(zhì)過氧化，對脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛的生成具有明顯的抑制作用。孫立娜等[14]將羊肉經(jīng)0.15 g/100 mL的竹葉黃酮溶液浸泡后，在貯藏過程中其感官、細(xì)菌總數(shù)、pH值以及揮發(fā)性鹽基氮指標(biāo)均為最好，保鮮時(shí)間比對照組樣品延長5 d～7 d。樓鼎鼎等[15]將竹葉黃酮用于中式香腸的研究表明，它能有效地清除亞硝酸鹽，進(jìn)一步阻斷強(qiáng)致癌物N-亞硝基的合成，它還可抑制食品中丙烯酰胺的形成。王健[16]用殼聚糖/淡竹葉黃酮提取物復(fù)合薄膜包裝油炸胖頭魚，隨著淡竹葉黃酮提取物含量的增加，保質(zhì)期由7 d延長到28 d，水分流失顯著減少，pH值下降速度和脂肪的氧化程度得到延緩。結(jié)合其他輔助方法，可以有效提高竹葉黃酮的保鮮效果，王正云等[17]利用竹葉黃酮結(jié)合氣調(diào)包裝提高了魚丸的品質(zhì)，使魚丸的貨架期延長至39 d以上。

3 蜂膠黃酮

蜂膠是蜜蜂將采集來的樹脂混入上鄂腺分泌物和蜂蠟等混合而成的具有芳香氣味的膠狀物質(zhì)。蜂膠黃酮類化合物品種和含量之豐富，非植物藥物所能相比，含量約4%左右，包含70多種，其中含量較高有8種：蕓香貳、懈皮素、高良姜素、楊梅素、柯因、松屬素、山奈酚、芹菜素。

蜂膠有著極強(qiáng)的廣譜殺菌性，有“天然抗生物質(zhì)”之稱。蜂群一般都維持在幾萬只左右，擁擠的生活在陰暗潮濕、空間狹小的蜂巢內(nèi)，同時(shí)還有大量營養(yǎng)豐富的蜂蜜，非常適合細(xì)菌生長繁殖，但是蜂巢內(nèi)卻沒有發(fā)生任何霉變，這在很大程度上歸功于蜂膠很強(qiáng)的抗菌作用。蜂膠中發(fā)揮抗菌作用的主要是黃酮類化合物，高良姜素、松屬素被確認(rèn)是對細(xì)菌作用最強(qiáng)。早在1947年，前蘇聯(lián)喀山獸醫(yī)學(xué)院首先研究了蜂膠乙醇提取物對39種細(xì)菌和39種植物致病真菌的抑菌作用。結(jié)果證明，蜂膠對25種細(xì)菌和20種真菌有抑制作用，其中革蘭氏陽性菌和抗酸菌對蜂膠提取物最敏感[18]。張偉等[19]研究表明，蜂膠乙醇提取物對食品中常見致病菌包括傷寒沙門氏菌、志賀氏菌、魏氏梭菌、肉毒梭菌、蠟狀芽孢桿菌、小腸結(jié)膜炎耶爾森菌、金黃色葡萄球菌有明顯抑制作用，對各致病菌的作用規(guī)律是：相同時(shí)間內(nèi)，濃度越高，抑菌率也就越高；同一濃度，作用時(shí)間越長，抑菌率也就越高。

蜂膠黃酮可以有效防止在肉和魚地氧化，有利于保持產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性，但蜂膠獨(dú)特的風(fēng)味和香氣，可能會對感官產(chǎn)生影響[20]。湯鳳霞等[21]用蜂膠乙醇提取液對新鮮豬肉進(jìn)行保鮮試驗(yàn)，鮮度由12 h可延長到36 h，且高濃度組比低濃度組作用顯著。蜂膠黃酮作為一種天然營養(yǎng)食品，也可以直接添加到產(chǎn)品中，低濃度蜂膠的乙醇提取物可以有效抑制蛋白質(zhì)水解、脂肪分解微生物群的生長，以及香腸、牛肉餅中的霉菌和酵母地生長，從而有效延長貨架期[22-25]。Hassanin等[26]、Mahecha等[27]發(fā)現(xiàn)，蜂膠中含有的多種生物活性化合物，可以減少冷藏過程中魚肉中的脂肪劣變和微生物污染，延長保存期限。對于蜂膠的強(qiáng)烈氣味，采用噴霧干燥法將蜂膠微膠囊化加以掩蓋，Spinelli等[28]將5%（體積分?jǐn)?shù)）噴霧干燥的蜂膠摻入魚肉漢堡中，改善了其感官性能，使魚肉漢堡具有良好的可接受性。

4 甘薯葉黃酮

由于甘薯能在高溫、高濕度、貧痔的土壤中生存，抗蟲抗病能力強(qiáng)，與其它葉菜型蔬菜相比，使用化肥農(nóng)藥很少，故甘薯葉被作為綠色蔬菜。甘薯葉營養(yǎng)保健功能顯著，有降血糖、降血脂、降血壓、提高免疫力等功能，美國已將甘薯葉列為極具開發(fā)前景的保健長壽菜之一。黃酮類化合物是甘薯葉的主要功能成分，含量豐富，約為10%左右，主要成分有：槲皮素-3-O-B-D-葡萄糖-（6-1）-O-D-2-鼠李糖苷、4，7-二甲氧基山奈酚、槲皮素-3-O-B-D-葡萄糖苷和槲皮素。

甘薯葉黃酮對大部分食品腐敗菌有抑制作用，謝麗玲等[29]研究了6個(gè)品種甘薯葉黃酮對細(xì)菌的抑制作用，發(fā)現(xiàn)對白色葡萄球菌、普通變形桿菌均有明顯的抑制作用。高瑩等[30]發(fā)現(xiàn)甘薯葉黃酮對細(xì)菌的抑制效果很明顯，對酵母菌也有一定的抑制，但對霉菌的抑制效果較弱。被抑制的細(xì)菌中既有革蘭氏陽性菌也有革蘭氏陰性菌；既有球菌也有桿菌。史高峰等[31]發(fā)現(xiàn)甘薯葉黃酮對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌均具有明顯的抑制作用。

甘薯葉黃酮在防腐保鮮上應(yīng)用屬于起步階段，應(yīng)用在畜禽水產(chǎn)上更少。徐洪宇等[32]將新鮮豬肉用甘薯葉提取液浸泡10 min，放入4℃冰箱中冷藏，發(fā)現(xiàn)甘薯葉黃酮能有效減緩冷卻肉的pH值、硫代巴比妥酸反應(yīng) 物 （thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值、高鐵肌紅蛋白含量、TVB-N和菌落總數(shù)的增加，延長冷卻肉的保鮮期。甘薯廣泛栽培產(chǎn)生的大量甘薯葉，原料資源豐富，甘薯葉黃酮的保鮮應(yīng)用前景廣闊。

5 柑橘黃酮

柑橘是世界產(chǎn)量第一的水果種類，含有豐富的黃酮類化合物，按其結(jié)構(gòu)的不同可分為黃烷酮、黃酮、黃酮醇、黃烷酮醇和花色苷5大類，一般以糖基化苷的形式存在，其中黃烷酮含量最豐富。柑橘果皮中主要有橙皮苷、柚皮苷黃酮配基-多甲氧基黃酮，其中多氧甲基黃酮是柑橘類水果的特征成分，含量雖低，卻具有很高的生物活性，目前分離鑒定超過20種，其中以川陳皮素（nobiletin）、橘皮素（tan-geretin）和橙黃酮（sinensetin）最為常見。

馬慶一等[33]發(fā)現(xiàn)橙皮苷對大腸桿菌、葡萄球菌、枯草桿菌、青霉、黑曲霉、根霉和毛霉都有顯著抑制作用。Zhi等[34]研究了陳皮中提取的類黃酮與橙皮苷、蜜橘黃酮、柑橘黃酮對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、傷寒沙門氏菌、陰溝腸桿菌、糞腸球菌、表皮葡萄球菌這6種菌具有抑制作用，其中類黃酮、橙皮苷抗菌作用較強(qiáng)，而蜜橘黃酮和柑橘黃酮抑菌作用較低。陸蓓等[35]采用試管稀釋法測定柑橘黃酮的抑菌作用，對5種常見細(xì)菌的最低抑菌濃度進(jìn)行了測定。結(jié)果：柑橘黃酮體外抑菌實(shí)驗(yàn)顯示，對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌作用最強(qiáng)；對大腸埃希菌、銅綠假單胞菌及乙型副傷寒沙門菌次之。

與甘薯葉黃酮一樣，對柑橘黃酮的防腐保鮮研究較少。姚曉琳等[36]將多甲氧基黃酮提取物對鮮豬肉進(jìn)行涂膜處理，與乙醇對照組相比，經(jīng)多甲氧基黃酮處理后的冷卻肉其pH值、TVB-N值、細(xì)菌總數(shù)和假單胞菌數(shù)等指標(biāo)均變化緩慢，且對肉色無不良影響，可使冷卻肉保質(zhì)期延長至8 d。柑橘黃酮濃重的黃色，在一定程度上限制了其在防腐保鮮方面的應(yīng)用范圍，但有些產(chǎn)品需要著色增效提質(zhì)，因此可以針對性地開發(fā)具有防腐保鮮和天然著色雙重功效的柑橘黃酮產(chǎn)品。

6 其他黃酮

除了上述幾種黃酮外，有部分學(xué)者對其他來源的黃酮防腐保鮮研究進(jìn)行了探討。吳秋敏[37]將黃秋葵花的黃酮粗提液、黃酮的酵母微膠囊溶液應(yīng)用于冷鮮豬肉的保鮮，通過汁液損失率、菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮及感官評定比較保鮮效果，黃酮組可保鮮7 d左右、膠囊組9 d左右，與空白相比均延長了貨架期。王春幸等[38]研究費(fèi)菜黃酮對冷卻豬肉的保鮮效果，結(jié)果表明：費(fèi)菜黃酮對試驗(yàn)菌有不同程度的抑制作用，其中對于氣單胞菌的抑制性最強(qiáng)，乳酸菌抑制性最差。在4℃貯藏條件下，黃酮處理組組織結(jié)構(gòu)、pH值、持水力、TVB-N值等品質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于對照組。陳瑾等[39]研究了在0℃～4℃冷藏過程中枸杞葉黃酮提取物對復(fù)合羊肉糜脂肪酸相對含量的影響，結(jié)果表明：枸杞葉黃酮提取物對n-亞麻酸、花生四烯酸、亞油酸、月桂酸、十五烷酸、肉豆蔻酸具有顯著的抗氧化效果，能夠?qū)?fù)合羊肉糜起到較好的抗脂肪酸氧化的作用。李鐘美[40]用高良姜黃酮粗提物、純化物和山梨酸鉀分別處理蝦肉糜、魚肉糜，均比對照組平均延長了3 d～5 d的保鮮期。在相同的濃度下，高良姜黃酮粗提物的保鮮效果與山梨酸鉀相當(dāng)，純化物效果明顯好于山梨酸鉀組，說明高良姜黃酮類物質(zhì)的保鮮效果較好。

7 展望

黃酮類化合物由于其顯著的抗氧化功效，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于功能食品的加工。隨著對抑菌活性的深入認(rèn)識，作為天然保鮮防腐劑的開發(fā)，將會是黃酮化合物應(yīng)用研究的另一個(gè)重要領(lǐng)域。除了細(xì)菌滋生造成腐敗，由于畜禽水產(chǎn)類動物性產(chǎn)品富含脂肪，很容易發(fā)生脂質(zhì)氧化，影響食用品質(zhì)，而黃酮類化合物卓越的抗氧化功能，可以有效抑制脂質(zhì)氧化的發(fā)生，因此黃酮化合物將是畜禽水產(chǎn)類產(chǎn)品防腐保鮮應(yīng)用的新發(fā)展方向。與此同時(shí)，有些問題不能忽視，如黃酮類固有的淡黃色、特殊的氣味，可能會對產(chǎn)品的感官品質(zhì)有一定的負(fù)面影響，不能停留在提取液的初級形式，還需要綜合復(fù)配、微膠囊包埋、保鮮膜制備等技術(shù)與方法，并針對不同來源、類型的動物類產(chǎn)品，寓防腐保鮮與增效提質(zhì)于一體，進(jìn)行深入系統(tǒng)性科學(xué)研究，開發(fā)專用、高效的天然防腐保鮮劑，才能實(shí)現(xiàn)黃酮化合物在畜禽水產(chǎn)保鮮領(lǐng)域地廣泛應(yīng)用。