茶多酚在食品保鮮中的應用研究進展

◎ 李慧娟，程佶星，蔡美麗，湯琇斐，高 昂

（天津中醫(yī)藥大學 健康科學與工程學院，天津 301617）

近年來，隨著人們食品安全意識的提升，化學和物理合成防腐劑所帶來的潛在危害和風險，越來越受到人們的認識和重視。天然食品防腐劑以其綠色、高效、安全等特點受到廣泛的研究和推崇。

我國茶葉資源十分豐富，現(xiàn)今已有5000余年歷史，且在世界范圍內流行甚廣。茶多酚是一種存在于茶葉中的多羥基酚類物質，主要是兒茶素及衍生物質[1]。作為一種良好的天然保鮮劑，茶多酚在安全性上具有獨特優(yōu)勢，且能更好地滿足消費者對健康、無毒的需求，現(xiàn)已廣泛應用于蔬菜瓜果、水產品、畜禽肉及其制品、油脂、糕點等的儲存保鮮中。茶多酚與其他保鮮劑（如殼聚糖）復合使用可以更加穩(wěn)定地發(fā)揮其性能，提高保鮮效果，延長貨架期，對于促進食品保鮮產業(yè)的發(fā)展有著極其重要的意義和應用價值。本文就茶多酚的生理活性及在部分食品中應用的研究現(xiàn)狀進行了總結，并分析了茶多酚作為保鮮劑的市場前景，旨在為食品保鮮工業(yè)提供指導。

1 茶多酚的生理活性

茶多酚（Tea polyphenols，TP），又稱為茶單寧，主要由多羥基酚類化合物組成，包括兒茶素類、黃酮類、花青甙類等30多種化合物，其中兒茶素類是主要的活性物，約占茶多酚的60%～80%[2]，其次是黃酮類。茶多酚的純品呈白色，無固定形狀，易溶于乙醇、乙酸乙酯，微溶于油脂，難溶于氯仿等有機溶劑[3]。能夠進行氧化還原反應、絡合反應等[4]。現(xiàn)代大量研究證明茶多酚具有多種功效[5-7]，如抗氧化作用、抗菌作用、抑制病毒活性、抗?jié)冏饔谩⒄{節(jié)心血管疾病以及抗輻射傷害作用等，其中食品領域應用最主要的是抗氧化和抑菌作用。

1.1 抗氧化

茶多酚多種化學成分中首要發(fā)揮抗氧化作用的是兒茶素類。酚羥基上的活潑氫在反應過程中能夠給予出較多的質子或中子，與自由基結合，螯合過量金屬離子，抑制脂質過氧化，以此增加體內抗氧化酶的活性[8]，減少對機體的損傷。趙保路[9]通過實驗證明茶多酚與鐵離子進行絡合反應能夠達到一定的抗氧化作用。而茶多酚亦可螯合人體細胞內的鈣，抑制黃嘌呤氧化酶的產生，起到防止高磷酸鹽氧化的作用[10]。羅一帆等[11]人采用了化學發(fā)光法研究4種兒茶素及組合物對超氧陰離子自由基（·O2-）和羥自由基（OH·）的清除能力，實驗研究表明，當表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）、表沒食子兒茶素（EGC）、表兒茶素沒食子酸酯（ECG）、表兒茶素（EC）4種兒茶素濃度相同時，在人體內，EGCG清除自由基的能力最強，而EC的能力最弱。食品工業(yè)中，茶多酚可以與脂質鏈式氧化中間產物——脂自由基或脂氧自由基反應，從而抑制脂質的氧化，保證脂類食品的質量。通過國內外研究一致發(fā)現(xiàn)，茶多酚的抗氧化作用對肉制品、水產品、新鮮蔬果、糕點等的保鮮均有較好效用，在降低菌落數(shù)、提高貯藏品質等方面有著顯著效果，為食品保鮮工業(yè)帶來了新的突破。

1.2 抑菌

近年來，關于茶多酚抑菌能力的研究一直處于高熱化狀態(tài)。最近研究結果表明，茶多酚在體內外均具有高效的抑菌作用，其對細菌的最小抑制濃度（MIC）一般不超過100 mg·kg-1[12]。對食品中常見的幾種微生物（如黃金葡萄球菌、沙門氏菌、枯草芽孢桿菌等）的測試結果為，MIC均小于1 000 mg·kg-1[13]。由此可見，茶多酚對食品中常見的微生物有著廣泛的抑制作用，且與用量呈正相關。

作為自然提取得到的抗氧化劑與抑菌劑，茶多酚在食品領域的研究范圍甚廣，發(fā)展前景可觀。然而，關于茶多酚抑菌機理的研究尚未得出明確的結果。根據目前文獻可知對抑菌保鮮機理的研究報道主要可以分為4類：①茶多酚破壞了菌體的細胞膜結構。HASLAM[14]等人的研究表明茶多酚可以通過改變膜的滲透性來達到破壞菌體細胞膜結構的目的。而孫京新等則以假單胞菌為研究對象，通過檢測0.3%茶多酚作用前后的培養(yǎng)液電導率、蛋白質濃度及胞外AKP酶的變化，考察茶多酚對其抑菌機理[15]。實驗證明茶多酚通過破壞細胞壁的完整性，影響細胞膜的滲透性和流動性，物質滲出，造成細胞代謝紊亂，從而起到抑制假單胞菌的作用。②茶多酚改變了菌體正常形態(tài)。許奇等利用茶多酚干預腸道致病菌的生長狀態(tài)，用掃描電鏡觀察到沙門氏菌的個體形態(tài)較觀察前平均皺縮，形狀由短桿狀變成變形桿狀[16]。③茶多酚與遺傳物質結合，干擾菌體DNA的正常功能。董璐等的研究說明茶多酚能與大腸桿菌的遺傳物質DNA發(fā)生相互作用，觀察經茶多酚處理后的菌體的DNA條帶出現(xiàn)變暗、拖尾的現(xiàn)象[17]。④茶多酚阻礙菌體蛋白質的合成與表達，使微生物正常生長受到抑制。菌體蛋白質通常以酶的形式參與多種生化生理反應，其合成與表達的程度影響著菌體的生長代謝[18]。MADHAN等人研究發(fā)現(xiàn)兒茶素和EGCG對膠原酶的具有抑制作用[19]。圓二色光譜旋光儀監(jiān)測兒茶素和EGCG對膠原酶二級結構的影響表明，高濃度的兒茶素和EGCG與膠原酶直接作用后其對膠原的溶解活性分別有70%和88%的抑制作用，且使膠原酶的二級結構發(fā)生了顯著變化，從而影響了膠原酶的活性。

2 茶多酚的具體應用

茶多酚多羥基的結構決定了其良好的抗氧化和抑菌活性，清除環(huán)境中的活性氧、螯合金屬離子，與體系中酶結合，以此降低食品在貯藏過程中的氧化腐敗[20]。茶多酚的這些能力對拓寬新型食品保鮮劑的發(fā)展道路具有顯著的現(xiàn)實意義。

2.1 蔬菜瓜果

作為有機生命的一部分，蔬菜水果可以持續(xù)進行呼吸作用。受到貯存方式、溫濕度等外界因素的影響，瓜果蔬菜自身的呼吸作用會發(fā)生一定程度的變化。因此，采用科學合理的運輸手段及存儲方式以減少果蔬自身成分的散失，提高市場價值顯得尤為重要[21]。農作物的部分病原菌在茶多酚的抑制下可以減緩生化活動，推延后熟期。目前所發(fā)表的研究顯示，在新鮮蔬果表面噴灑適宜濃度的茶多酚溶液后，細菌的繁殖速度明顯受到抑制，色素降解減緩，從而保持色澤穩(wěn)定；同時維生素C的降解也受到一定程度抑制，保鮮期得以延長[22]。部分研究結果詳見表1。

表1 茶多酚對部分蔬菜水果的保鮮效果表

2.2 畜禽肉類及制品

畜禽肉類新鮮美味，因其生長周期短，容易獲得，深受人們喜愛。但是由于表面含水量大、易黏附等特點常常會引起微生物滋生、致病菌富集，從而導致腐敗變質[26]。許多資料都充分說明了茶多酚對多種細菌均有較為明顯的抑制作用，如大腸桿菌、沙門氏菌、葡萄球菌和枯草桿菌等。有科學數(shù)據表明，茶多酚作為抗氧化劑，在肉類及肉制品中消除有害自由基、抑制雜菌生長、減輕不良氣味等方面有效果，并且能夠保持肉制品原本新鮮的色澤、抑制亞硝酸鹽在體內累積。為驗證茶多酚對肉制品的保鮮性能，朱亞、劉琨毅、FAN等人進行了多次實驗，最終得出結論：將茶多酚運用到畜禽肉類以及制品的保鮮中，大大提升了肉品的食用價值，詳見表2。

表2 茶多酚對肉類及肉制品的保鮮效果表

2.3 水產品

我國的海洋面積極其廣闊，漁業(yè)因此十分發(fā)達。水產品也因其營養(yǎng)價值高、口感好等特點在食品市場中處于較高地位，受到消費者廣泛歡迎。水產品中高含量的水分和蛋白質為微生物的繁殖生長提供必需條件。隨著長時間的放置，易引起腐敗變質，為水產品的保鮮帶來了不少的困擾[30-31]。針對此問題，不少人著手研究水產品的保鮮。研究發(fā)現(xiàn)，茶多酚在一定程度上可以改善水產品風味的不良變化。王靈昭等[32]人的研究發(fā)現(xiàn)，經過茶多酚處理的沙光魚片，貨架期得到一定程度延長。除此之外，與未處理過或復合磷酸鹽處理過的魚片相比較，經過茶多酚處理過的魚片抑菌效果明顯。雖然保鮮功效會受到許多外在因素的影響，如茶多酚濃度、水產品種類，但茶多酚在水產品保鮮方面仍發(fā)揮出重要作用，部分研究詳見表3。

表3 茶多酚對部分水產品的保鮮效果表

2.4 油脂

油脂在生產過程中由于微生物、水分、溫度等的影響，易發(fā)生腐敗變質。因此，做好油脂類產品的保鮮工作顯得尤為重要。茶多酚與油脂自動氧化所產生的自由基結合，阻止自動氧化反應的發(fā)生，從而實現(xiàn)抗氧化作用。為進一步驗證這一生理活性，提高油脂的質量，不少學者將茶多酚應用于食用油的保鮮中，部分研究成果如表4所示。

表4 茶多酚對部分食用油的保鮮效果表

2.5 糕點

茶多酚作為一種植物源天然防腐劑，在糕點食品保藏中有更高的安全性，對于食用者的身體健康影響較小[40]。

2.6 茶多酚復合保鮮劑

由于茶多酚自身物質結構等原因，遇到強酸、強堿、高溫等極端條件時，活性下降，加之茶多酚本身的性質不夠穩(wěn)定，容易發(fā)生自身氧化等反應，會導致保鮮效果下降。因此，許多學者著手于茶多酚同別的保鮮劑的復合，以期提高保鮮效果。部分研究實驗結果如表5所示。實驗表明，復合保鮮液對水產品、水果、肉類都有著較顯著的保鮮效果。與不同保鮮劑復合時，要求適用的茶多酚溶液的濃度也不一樣。此外，復合保鮮液還可以有效降低生產成本，避免單一保鮮劑使用時使用量過大導致的感官品質下降[41-42]。

表5 茶多酚復合保鮮劑的應用表

天然化合物殼聚糖，因其具有較好的成膜性，在果蔬肉類保鮮中也經常應用，因此很多人將其和茶多酚組合進行復合保鮮，以此提高保鮮效果及保鮮成本。混合殼聚糖和茶多酚溶液，均勻涂抹在聚丙烯上，得到一種新型活性包裝材料，可應用與食品包裝。

以上雖然列舉了茶多酚在多種食品方面的應用研究，但食品產業(yè)范圍甚廣，對于一些不便處理的食品，以及結構復雜難以測定實驗結果的食品，茶多酚的研究還需進一步深入，許多方面還有待開發(fā)。茶多酚綠色天然的特點，能夠更好的適用于食品產業(yè)，改善現(xiàn)階段食品安全問題頻發(fā)的現(xiàn)狀。

3 結語

3.1 現(xiàn)階段存在的的問題

目前，對茶多酚的研究著重于生理活性指標的檢測，對保鮮機理的研究層次不夠深入。此外，茶多酚本身不具備較好的穩(wěn)定性，容易氧化，在保鮮過程中產生的自由基和氧化物不斷蓄積，達到一定數(shù)量后會抵消其本身的活性。就目前來看，茶多酚的保鮮還需要與其他食品保鮮劑相互配合使用，殼聚糖是現(xiàn)階段最常用的一種。其他保鮮劑的選擇也是反映茶多酚保鮮能力的一個重要方面，而關于混合使用的配比問題研究較少。另外，對于茶多酚保鮮能力的研究還集中在便于處理的食品，對于一些結構特殊，不適合涂抹和浸泡的物質仍需進一步研究。

3.2 未來發(fā)展方向及應用價值分析

作為一種自然提取物，茶多酚安全無毒，綠色環(huán)保，且具備較好的活性。與人工合成的化學防腐劑相比，茶多酚的副作用更小。尤其是近年來綠色無公害的理念備受關注，廣大消費者追求天然健康食品，這無疑為茶多酚等純天然保鮮劑提供了廣闊的平臺。

我國豐富的茶葉資源為茶多酚提供了可靠的物質基礎，從茶葉中提取出的茶多酚本身具有特殊香味，可以中和某些食品的刺激性氣味。同時，茶多酚保鮮劑的研制與推廣也大大緩解了資源堆積造成浪費的現(xiàn)狀。食品工業(yè)的快速發(fā)展為茶多酚提供了更為廣闊的發(fā)展平臺，不管是與加工技術結合，還是配合其他防腐劑使用，未來都將在保鮮產業(yè)發(fā)揮重要的作用。

但就如今存在的問題來看，茶多酚的普遍應用正遭遇瓶頸，如何提高茶多酚的抗氧化能力和溶解性成為又一亟待攻克的難關，突破這一難關將大大提升茶多酚的應用價值，意義重大。