南藥源提取物食品抗菌應(yīng)用研究進(jìn)展

李詠梅

摘 要：隨著食品安全領(lǐng)域?qū)Ψ腔瘜W(xué)合成的抗菌材料的需求日益增加，來自于天然提取物的食品抗菌物質(zhì)具有無毒、無害和優(yōu)良的抗菌效果，其開發(fā)和應(yīng)用研究日益受到食品行業(yè)的重視。本文介紹了已經(jīng)在開發(fā)利用的南藥源提取物揮發(fā)油中活性成分的抗菌活性研究現(xiàn)狀，總結(jié)了以肉桂、丁香等為代表的南藥源食品抗菌劑和抗菌包裝材料開發(fā)應(yīng)用研究進(jìn)展，并探討了目前南藥源抗菌研究面臨的現(xiàn)實問題、未來的發(fā)展方向和可能面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：南藥;提取物;抗菌劑;揮發(fā)油;抗菌材料

Abstract：With the need of antibacterial materials for foodstuffs becomes increasingly pronounced in food safety field， in food industry we will gradually attach importance to the position and the action of development and application research on the natural plant extracts， which showed safe nontoxic and antibacterial effect. The paper introduces the present research situation of Southern Chinese herbs extracts， summarizes advances in application studies of derived-Southern-Chinese-herbs antimicrobial and aeptic packaging materials represented by Cinnamomum cassia Presl and Eugenia caryophyllata Thunb， analyzes problems occurred， and discusses development trend and challenge.

Key words： Southern chinese herbs; Etracts; Antimicrobial; Volatile oils; Antibacterial materials

中圖分類號：TS202.3

在食品生產(chǎn)加工中，一般采用在原材料中添加具有殺菌和抗菌功能的食品防腐劑或使用具有食品抗菌劑涂層的包裝材料去應(yīng)對微生物污染問題。其中食品防腐劑作為配料添加，食品抗菌劑通常涂抹于包裝材料表面或被改良成包裝材料[1]。二者均可有效抑制食品表面的微生物，延長食品貨架期，保證食品品質(zhì)。隨著人們對食品安全性認(rèn)識和要求的逐步提高，化學(xué)合成類防腐劑受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，大眾更傾向于天然的抗菌產(chǎn)品和綠色、環(huán)保和可生物降解的抗菌包裝材料。

Cowan[2]發(fā)現(xiàn)，很多植物的提取物均具有抗菌作用。出于資源性和經(jīng)濟(jì)性考慮，各國科技工作者已將植物源食品防腐劑和抗菌劑的研究與開發(fā)作為工作重點[3]。南藥中含植物揮發(fā)油即植物精油藥物較多，有砂仁、益智、肉桂、廣藿香、高良姜、丁香等。這些藥物及其主要成分揮發(fā)油及其抗菌抑菌作用是當(dāng)前研究的熱點[4]。本文綜述了部分南藥揮發(fā)油活性成分在食品領(lǐng)域的抗菌研究、抗菌劑開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)展，以期為南藥資源的綜合開發(fā)利用提供參考。

1 南藥源活性成分抗菌活性研究現(xiàn)狀

植物類抗菌提取物一般呈現(xiàn)植物精油即揮發(fā)油的狀態(tài)，多具有香氣，成分復(fù)雜。南藥源植物精油具有抑菌作用的種類較多，對其提取物的抗菌活性和抗菌機(jī)理研究也較多。植物精油的組成成分十分復(fù)雜，與其種類、生長環(huán)境、采收時節(jié)、提取部位、提取方法等密切相關(guān)[5]。有關(guān)研究表明[6，7-8]，在這些成分復(fù)雜的精油中，有效抑菌成分主要是酚類物質(zhì)、萜烯類物質(zhì)以及醛酮類物質(zhì)。植物精油對微生物的抑制作用主要在于對包括細(xì)胞膜、細(xì)胞壁、某些酶類等的破壞，導(dǎo)致細(xì)胞功能喪失、形態(tài)發(fā)生不可逆的變化，最終導(dǎo)致微生物死亡或呼吸作用被抑制[9，10-11]。

目前國內(nèi)外學(xué)者針對南藥提取物的抑菌活性方面的實驗研究較多。駱焱平等[12]分析研究了128種南藥植物提取物對6種病原菌的生長抑制作用，并進(jìn)行室內(nèi)抑菌活性試驗，發(fā)現(xiàn)有36種南藥提取物對病原菌菌絲生長抑制率在60%以上。白麗莎等[13]對比

20種南藥植物提取物的抑菌活性并對其進(jìn)行評價，結(jié)果表明，九里香、薄荷、白玉蘭、陰香、花椒、三奈和黃皮7種植物提取物的抑菌效果較為顯著，抑制率均≥90%。馬永全等[14]分析了南藥五味子的提取物對大腸桿菌、金黃色葡球菌、乙型副傷寒沙門氏菌3種食品常見致病菌均具有強的抑菌作用，抑菌圈直徑均在20 mm以上。陳新等[15]分析了益智果實揮發(fā)油的活性成分并開展了抗菌研究，發(fā)現(xiàn)其對金黃色葡萄球菌有抑制作用。八角茴香揮發(fā)油對多種革蘭陽性菌和陰性菌有抗菌效果，如金黃色葡萄球菌、枯草桿菌、白色念珠菌等[16-17];紫蘇葉揮發(fā)油對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌都有較強抗菌作用[18];肉豆蔻揮發(fā)油可以抑制金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌等，是一種天然廣譜抗菌藥[19];此外，廣藿香、丁香、姜黃等南藥中的揮發(fā)油成分也具有此方面的藥理作用[20，21-22]。

李京晶等[23]對比了丁香和肉桂兩種揮發(fā)油及其主要成分和目前常用化學(xué)防腐劑苯甲酸鈉和山梨酸鉀對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、沙門氏菌和志賀氏菌5株食品中常見污染菌的抗菌作用。結(jié)果表明這兩種揮發(fā)油及其主要成分丁香酚和肉桂醛的抗菌作用均強于兩種化學(xué)防腐劑，其中肉桂油與其主要成分肉桂醛表現(xiàn)出的抗菌活性最強。美國Linda[24]研究發(fā)現(xiàn)，肉桂醛占肉桂揮發(fā)油總量的80%左右，具有很強的殺菌作用，現(xiàn)代研究表明，肉桂揮發(fā)油對革蘭陽性菌及革蘭陰性菌均有良好的體外抑菌效果，但相比之下前者效果略好。

部分南藥提取物抗菌活性成分見表1[15，20-28]。不同活性成分之間還存在抗菌性的協(xié)同增效作用，杜世祥等[29]發(fā)現(xiàn)紫蘇醛與丙二醛之間存在協(xié)同抗菌作用斯里蘭卡肉桂的抑菌性比較好，是因為它既含有桂醛，且桂醛使主要成分，次要成分丁香酚，這兩者存在協(xié)同增效作用。香蘭素與桂醛也有協(xié)同效應(yīng)。錢昆等[30]研究了種植物香辛料的抑菌作用，并對其醇提取液的抑菌效果進(jìn)行比較，得到抑菌作用較強的黃連、甘草、丁香、肉豆蔻4種原料。再進(jìn)行復(fù)配抑菌實驗，利用正交實驗確定最佳配比，黃連、甘草、丁香、肉豆蔻4種提取液復(fù)配抑菌效果最好的兩組配比為8∶5∶2∶8和1∶4∶4∶4。同時利用數(shù)理統(tǒng)計進(jìn)行顯著性分析，兩組抑菌效果較其他組顯著。復(fù)配的各因素間存在協(xié)同或拮抗作用。

Singh等[31]人對比了丁香等精油在熱狗香腸和食品模型中抗單核細(xì)胞李斯特氏菌的效果，結(jié)果表明，丁香精油可降低香腸中李斯特菌含菌量。在食品模型抑菌圈試驗中，丁香等精油對李斯特氏菌具有顯著的殺菌作用。食品中的成分會與精油成分相互作用，影響抗菌效力。梅林琳[32]研究了肉桂在肉脯加工中的抑菌作用，發(fā)現(xiàn)肉桂油對供試的種細(xì)菌、種酵母、種霉菌有較強的抑菌活性，抑菌最低有效濃度酵母<霉

菌<細(xì)菌，并在研究中探討了食品中成分和pH對肉桂抑菌活性的影響，初步分析了肉桂油的熱穩(wěn)定性。

2 南藥源食品抗菌劑和抗菌材料研究現(xiàn)狀

中國肉桂油、肉桂醛、丁香花蕾油、廣藿香油等都已在我國和不同國家作為食品添加劑進(jìn)行使用，但目前主要是將其歸入食品香料類別?；诖?，目前對已列入食品添加劑名錄和藥食同源名單的南藥抑菌抗菌活性研究較多，利用中草藥資源研發(fā)抗菌劑和抗菌材料是近年新涌起的研究方向和熱點。

2.1 肉桂

含肉桂油的海藻酸鈉溶液已被用于食品涂膜保鮮研究[33-34]，且肉桂油已被添加到殼聚糖[35]、酪蛋白酸鈉[36]和海藻酸鈉-蘋果泥[37]等可食性薄膜中。曾少甫等[38]將肉桂醛添加到殼聚糖基膜中制成殼聚糖-肉桂醛復(fù)合膜，研究肉桂醛體積分?jǐn)?shù)對復(fù)合膜的物理性質(zhì)、力學(xué)性能、水蒸氣透過系數(shù)、官能團(tuán)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶程度、微觀結(jié)構(gòu)以及抗菌性能的影響，復(fù)合膜的抑菌性能也隨著肉桂醛體積分?jǐn)?shù)的增大而顯著增大。姚永杰等[39]將肉桂醛、Nisin、茶多酚等復(fù)配食品保鮮劑應(yīng)用于水晶肴肉中7 d和15 d的細(xì)菌總數(shù)抑制率分別為86%、74%。呂飛等[40]以添加肉桂油到海藻酸鈉膜液中制成的肉桂油/海藻酸鈉抗菌薄膜為研究對象，開發(fā)新型可降解抗菌包裝材料，研究結(jié)果表明，當(dāng)膜液中肉桂油體積分?jǐn)?shù)為0.8%時，薄膜具有較好的抗菌效果和物理性能。岳淑麗等[41]采用β-環(huán)糊精包埋肉桂精油，并以聚乙烯醇（PVA）作為基材制備抗菌劑涂布于紙張上，該紙張對圣女果具有良好的保鮮抑菌效果。

武迪蒙等[42]用肉桂油、丁香油、廣藿香油、八角茴香油、山梨酸等制成一種源于天然產(chǎn)物的抗菌物，其抗菌效果好，并將其制備成包裝抗菌涂層。畢全中[43]制備了一種蔬菜基安全環(huán)保食品用包裝紙，采用新鮮包菜與新鮮芹菜攪碎加水制成漿料，加入適量的紅薯淀粉、魔芋膠等成分，通過超聲波振蕩形成造紙漿料，再將肉桂醛與殼聚糖等復(fù)配制成混合填料添加到紙漿中，顯著提高了制成紙張的抑菌性。Wu J等[44]合成了含肉桂醛、氧化鋅、大豆分離蛋白的生物抗菌復(fù)合膜，研究了肉桂醛添加前后薄膜樣品的物理和抗菌性能，發(fā)現(xiàn)添加肉桂醛后抗真菌性能提升1.56倍。

2.2 丁香

刁文睿[45]對公丁香油脂開展了抑菌活性分析，高濃度時精油和油樹脂可完全抑制金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌等8種常見食品致病菌的生長，低濃度時可有效抑制其生長。崔海英等[46]將丁香精油加入到4種豆制品中開展抑菌研究，發(fā)現(xiàn)一定濃度的丁香精油作用24 h后細(xì)菌致死率均達(dá)到了99.99%以上，顯示了較好的保鮮效果。Arfat等[47]以聚乳酸為基材，加入丁香精油（15%～30%）和氧化石墨烯（1%），開發(fā)出一種抗菌納米級復(fù)合膜，對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌具有良好的抗菌活性。

2.3 其他

楊子明等[48]以天然抗菌劑廣藿香油為芯材，天然聚合物殼聚糖和明膠為壁材，采用復(fù)凝聚法制備緩釋型微膠囊食品保鮮劑;項德花[49]以黃芩、虎杖、決明子、何首烏等按一定配比炮制溶解提取濃縮，得到天然食品防腐劑。都鳳珍[50]以黃連、黃柏、白芷、甘草、茯苓、溶菌酶、乳酸鏈球菌素等為原料經(jīng)配比混合，以純天然的中草藥提取物為活性成分制備而成食品防腐劑，具有防腐、防霉、保鮮、護(hù)色的功效，對毛霉、軟腐菌、青霉、白腐菌、褐腐菌、黑曲霉均有很強的抑制作用，添加在食品中可長期保持抗菌活性。吳小禾等[51]采用乳酸鏈球菌素、八角茴香、殼聚糖、溶菌酶、雙乙酸鈉等制備用于肉制品的復(fù)配天然防腐劑，添加量為0.5～20 g·kg-1，能有效抑制甚至殺滅細(xì)菌、霉菌、酵母菌等，延長肉制品保質(zhì)期。

3 結(jié)語

在我國天然植物源食品抗菌劑的研究中，對南藥之一的肉桂研究較多，肉桂精油及其有效成分肉桂醛的抑菌保鮮作用已有很多研究報道，肉桂油薄膜抗菌材料開發(fā)也形成研究熱點。開發(fā)南藥源食品抗菌劑和抗菌材料，尤其是藥食同源的南藥抗菌劑，可以在控制微生物污染問題的同時滿足人們對天然、綠色、健康食品的需要。

但在研究中發(fā)現(xiàn)單一使用的天然活性成分抑菌譜較窄，并且需要用量較大才可以達(dá)到防腐效果，用量大時又可能影響食品的感官品質(zhì)，且易發(fā)生超標(biāo)問題[52]。復(fù)配型食品抗菌劑是通過不同性能的抗菌劑適當(dāng)配合而成，具有協(xié)同作用，可以增寬單一成分的抑菌譜并增強其抗菌作用。此外由于精油大多具有刺激性的氣味，直接添加到食品中會對食品風(fēng)味產(chǎn)生較大影響，而具有協(xié)同作用的兩種精油合用能大大降低其有效用量，因而能有效降低精油對食品風(fēng)味的不良影響，擴(kuò)大其使用范圍[53]?，F(xiàn)階段研究多停留在實驗室層面，未來對天然抗菌劑的提取方法、最優(yōu)添加劑劑量、復(fù)合膜基材等的探究逐步深入，將會更好地應(yīng)用于食品安全領(lǐng)域。

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