植物精油在糧油食品抑菌中的應(yīng)用

◎ 王 雪

（山東商務(wù)職業(yè)學(xué)院，山東 煙臺 264670）

隨著人們生活水平的提高，我國早已脫離了食物匱乏的處境，但糧食依然是人們生活的主要能量來源，應(yīng)樹立珍惜糧食的理念。雖然如今食物豐富多樣，但食物在生產(chǎn)加工和儲存運(yùn)輸過程中出現(xiàn)感染真菌導(dǎo)致腐敗也造成了大量食物的浪費(fèi)。食物的腐敗不僅會(huì)危害食用者的身體健康，還給食品行業(yè)造成了一定的損失。因此，為有效解決食物真菌污染問題，研究人員通過大量的研究制備出了一些能有效抑制真菌的化學(xué)制劑?；瘜W(xué)制劑的使用雖然一定程度上降低了食品感染真菌的風(fēng)險(xiǎn)，但化學(xué)制劑本身具有的一定的毒性，且會(huì)殘留在食物中。此外，化學(xué)制劑還具有難降解的特點(diǎn)，長期使用化學(xué)食品真菌抑制劑在一定程度上造成了食品安全和環(huán)境方面的潛在問題。因此，研究一款綠色安全的真菌抑制劑是有效防止糧油食品腐敗的唯一途徑，成為食品工作人員的主要研究方向。

植物精油是提取自植物不同部位的一種具有特殊味道的芳香物質(zhì)，具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，是小分子芳香族化合物，與人體有較好的生物兼容性，容易被人體吸收。植物精油中含有的酚類和醛酮類物質(zhì)除了具有特殊香味外，還有抑菌的作用，將植物精油用于食品抑菌比化學(xué)制劑更加安全，對環(huán)境和人體的危害較小。

1 糧油食品中的真菌

真菌通過產(chǎn)生毒素導(dǎo)致食品發(fā)生腐敗，目前通過研究發(fā)現(xiàn)真菌毒素的種類高達(dá)400多種，常見的危害糧油食品安全的真菌毒素有黃曲霉素、玉米赤霉烯酮、伏馬毒素等，這些毒素附著于食品表面通過不斷繁殖，使食品中的營養(yǎng)物質(zhì)分解，食品質(zhì)量降低，進(jìn)而使食品發(fā)生變質(zhì)和腐敗。含有真菌毒素的食品被人體攝入后，會(huì)入侵人體健康細(xì)胞，使人體生命功能紊亂損害免疫系統(tǒng)導(dǎo)致食用者出現(xiàn)中毒等癥狀。

2 植物精油的抑菌功能

植物精油作為取自植物中的復(fù)雜小分子化合物，主要分為脂肪族化合物、萜類化合物和芳香族化合物，不同植物精油的化學(xué)性質(zhì)不同，其中具有抑菌作用的物質(zhì)主要是醛酮類和酚醇類。

2.1 醇類物質(zhì)的抑菌功能

植物精油中具有抑菌功能的醇類主要是單萜醇，其具有較高的水溶性和抑菌性。常見的芳樟醇和香茅醇都屬于單萜醇，芳樟醇提取自香樟葉，香茅醇則來自香茅葉。研究人員通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，芳樟醇和香茅醇對抑制一些水果和小麥中的灰霉菌、赤霉菌和炭疽菌效果明顯[1]。

2.2 醛類物質(zhì)的抑菌功能

醛類物質(zhì)由于具有活潑性較高的甲?；Y(jié)構(gòu)，破壞霉菌的細(xì)胞壁的能力較強(qiáng)，因此具有良好的殺菌作用。植物精油中含有多種醛類物質(zhì)，如茴香醛、檸檬醛和肉桂醛。研究人員研究發(fā)現(xiàn)[1]，茴香醛對細(xì)菌病原體的菌絲結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞能力較高，因此茴香醛具有良好的抑菌作用。此外，其他的研究人員也發(fā)現(xiàn)了檸檬醛和肉桂醛可以良好的抑制灰霉、青霉和根霉等真菌[2]。

2.3 酮類物質(zhì)的抑菌功能

植物精油的酮類物質(zhì)主要以單萜酮的形式存在，酮本身具有毒性，通過控制植物精油的濃度可以達(dá)到有效殺菌效果，且不會(huì)對人體產(chǎn)生危害。例如，常見的薄荷酮和香芹酮可以抑制釀酒酵母菌。

2.4 酚類物質(zhì)的抑菌功能

植物精油的特殊香味主要來自于其中含有的酚類物質(zhì)，其中具有抑菌作用的酚有百里香酚和丁香酚等。酚類物質(zhì)可以有效使蛋白質(zhì)發(fā)生變性失活從而殺死真菌細(xì)胞，且可以通過分解可溶性糖降低真菌的營養(yǎng)物質(zhì)攝入抑制真菌的活性。研究丁香葉中的丁香酚發(fā)現(xiàn)[1]，丁香酚可以抑制灰葡萄孢菌等真菌的孢子萌發(fā)和菌絲生長，此外丁香酚還可以破壞微生物細(xì)胞膜而使細(xì)胞死亡。

3 植物精油抑菌劑的研究

植物精油中含有抑制細(xì)菌的多種酚、酮、醇、醛類化合物，這些化合物的抑菌效果良好，對人體和環(huán)境的影響較小。因此，采用植物精油制備抑菌劑是目前保證糧油食品安全最有效的方法，但精油易揮發(fā)、不穩(wěn)定，其生產(chǎn)應(yīng)用受到了一定程度的限制。通過分析實(shí)際使用情況下的化學(xué)環(huán)境，科研人員研究了一些維持植物精油穩(wěn)定性的方法，使其在食品抑菌中的應(yīng)用效果得到有效發(fā)揮。

3.1 精油微膠囊

精油微膠囊制劑通過給精油添加一層高分子材料保護(hù)殼來加強(qiáng)精油使用過程中的穩(wěn)定性，該高分子保護(hù)殼采用天然或合成材料制成，能有效解決精油難儲存、易揮發(fā)的問題。肉桂精油或丁香精油的植物精油做成微膠囊應(yīng)用于糧油食品的抑菌中都得到了較好的結(jié)果[3]。但是，目前存在的微膠囊使用的還是單層結(jié)構(gòu)，使植物精油在抑菌應(yīng)用中，仍然存在著穩(wěn)定性、抗氧化性和抗?jié)裥詥栴}。研究人員期望利用雙層的微膠囊外殼制備技術(shù)來改善這些問題，但雙層微膠囊外殼制備技術(shù)相對于單層結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，所需要的制造設(shè)備也不同，所以如何有效降低成本達(dá)到更大的效益仍然是當(dāng)今研究微膠囊抑菌劑的熱點(diǎn)和難題。

3.2 精油復(fù)合涂膜劑

精油復(fù)合涂抹劑就是將植物精油加入天然可食用材料，制成涂抹液，將需要保護(hù)的糧油食品放在涂膜液當(dāng)中浸泡，風(fēng)干成膜，可以有效防止食物表面真菌和細(xì)菌等微生物的入侵。實(shí)際應(yīng)用中一般采用可食用且成膜性較好的材料，如殼聚糖，較多的研究人員采用不同的精油與殼聚糖進(jìn)行混合研制出新型的復(fù)合涂抹劑來防止食物腐敗。例如，楊震宇等人[3]采用不同濃度的肉桂精油與殼聚糖制成復(fù)合涂抹液來浸泡雪蓮果，浸泡后的雪蓮果表面附著一層復(fù)合膜，可以減緩雪蓮果的呼吸作用，從而達(dá)到抑菌的效果。盡管涂抹劑的效果不錯(cuò)，但是它在保護(hù)的過程當(dāng)中容易損害所保護(hù)的蔬果菜葉表面的生物細(xì)胞，植物葉片因?yàn)樯锿磕▌┑母采w出現(xiàn)了營養(yǎng)不良和枯萎，因此不適合用于一些葉菜類和體積小的食物上。

3.3 精油脂質(zhì)體緩釋劑

脂質(zhì)體是類似于生物膜的載體，通過將植物精油包封在脂質(zhì)雙分子層薄膜內(nèi)制成超微型球狀載體。脂質(zhì)體具有目的性和緩釋性的優(yōu)點(diǎn)，可以有效的增強(qiáng)精油揮發(fā)物的穩(wěn)定性，同時(shí)還可以提高精油的溶解性延長抑菌時(shí)間。目前有采用納米脂質(zhì)體包裹豆蔻精油來抑制肉制品中的大腸桿菌，結(jié)果表明對大腸桿菌的抑制作用較強(qiáng)[4]。因此，精油脂質(zhì)體緩釋抑菌劑在糧油食品抑菌方面的應(yīng)用前景較廣。但脂質(zhì)體的制備工藝十分復(fù)雜，目前較多的是作為靶向制劑應(yīng)用于人體內(nèi)，其在生物包封技術(shù)方面還不成熟，脂質(zhì)體緩釋劑在食品抑菌領(lǐng)域的路還很長。

3.4 精油水凝膠抑菌劑

水凝膠是一種特殊的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠，具有較強(qiáng)的親水性，在水中可以不斷溶解膨脹，膨脹到最大狀態(tài)后不再溶解，可以保存大量的水。水凝膠的生物兼容性較好且制備合成方法簡單，是目前最好的包買材料。有研究發(fā)現(xiàn)，微乳凝膠用于黃金葡萄球菌具有良好的抑菌效果，在實(shí)驗(yàn)過程中，水凝膠包埋的丁香精油具有較高的穩(wěn)定性[5]，并且水凝膠可以在不同的pH環(huán)境下產(chǎn)生反應(yīng)，來控制精油的釋放量，從而達(dá)到更好的抑菌效果。但在實(shí)際的應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，水凝膠的膨脹率太高，容易被損壞，并且使用過后的殘留度也比較高，根據(jù)這些缺點(diǎn)，科研人員正在研究采用不同的凝膠因子來改善水凝膠作用中的弊端。

3.5 精油抑菌氣霧劑

氣霧劑是在特制閥門系統(tǒng)的耐壓密封容器中制成的制劑，氣霧劑法是將精油直接噴灑揮發(fā)在空氣當(dāng)中來發(fā)揮抑制食品表層霉菌的作用。有研究者把花椒揮發(fā)油和苦參等物質(zhì)與一些合適的表面活性劑進(jìn)行混合，將混合好的乳液制備成噴霧劑的形式，混合制劑具有較高的穩(wěn)定性，并且抑菌的效果較好。另外，研究人員采用八角精油氣霧劑，將該氣霧劑用于對黃曲霉菌的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，八角精油氣霧的抑菌效果極好。但是噴霧劑在使用過程中需要調(diào)節(jié)好倉庫的溫度和濕度，并配合加入一定的穩(wěn)定劑使用才能達(dá)到更好的抑菌效果，因此噴霧劑的使用受到了一定限制。

4 植物精油抑菌功能的展望

植物精油的成分復(fù)雜，現(xiàn)有研究已經(jīng)證明了其中醛酮類和酚醇類成分具有較好的抑菌作用，但目前使用的精油中還有未明確成分和功效的物質(zhì)，需要建立更加高效的方法對精油內(nèi)其他成分進(jìn)行定性和定量分析，使植物精油在食品抑菌應(yīng)用中發(fā)揮更大的作用。此外，研究人員雖然通過實(shí)驗(yàn)證明精油具有抑菌作用，但對對各種成分的抑菌機(jī)理研究還不夠深入，缺乏相應(yīng)的理論指導(dǎo)。因此，應(yīng)對精油中的有機(jī)化合物的抑菌原理進(jìn)行深入研究。精油制劑的開發(fā)具有極限性，一種植物精油無法抑制多種細(xì)菌，需要通過不同精油的復(fù)配才能增加抑菌效果，但多種植物精油混合使用的成本較高，包埋率和釋放性也較差，成為以后研究中需要解決的問題。因此，在研究新抑菌劑過程中，應(yīng)努力發(fā)展穩(wěn)定性和抑菌效果好、殘留率低的新型無公害的細(xì)菌抑制劑。

5 結(jié)語

在糧油食品抑菌應(yīng)用中，植物精油作為一種安全綠色有效的抑菌劑漸漸成為了國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，雖然近年來已經(jīng)制備研究出了許多不同類型的精油抑菌制劑，但它們?nèi)杂懈鞣N弊端。在天然植物抑菌劑的開發(fā)仍然不夠成熟和全面的基礎(chǔ)上，應(yīng)深入對植物精油抑菌機(jī)理進(jìn)行探索，并根據(jù)其特點(diǎn)研究出更加高效、低成本、方便使用的天然植物精油食品抑菌劑。