黃連的抑菌作用及其在食品防腐保鮮中的應(yīng)用研究進(jìn)展

蔣麗施，左棲楓，張新明，羅莎杰，茍 莎，孟 曉

（成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川 成都 611137）

黃連，最早記載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，為毛莨科植物黃連（Coptis chinesis Franch）、三角葉黃連（Coptis deltoidea C.Y.Cheng et Hisao）、云連（Coptis teeta Wall）的干燥根莖[1]。不同種黃連均含有多種生物堿和非生物堿成分，是黃連多種藥理活性的基礎(chǔ)[2-4]。由于黃連抗菌譜很廣，對不同細(xì)菌、真菌以及流感病毒均有一定的抑制作用，臨床常用其進(jìn)行抗菌與抗病毒[5]。

為了延長食品的保質(zhì)期與貨架期，人們通常在食品中加入防腐保鮮劑和抑菌劑，而目前的防腐保鮮劑大多以化學(xué)品為主，其食用安全性漸漸受到人們的質(zhì)疑。故以抗菌譜廣、高效且持久、無毒、無殘留與污染的天然植物或中草藥制備的天然防腐劑和抑菌劑越來越受到廣大研究者的關(guān)注。

本文對黃連的抑菌作用及其在食品防腐保鮮中的研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹，為以黃連為原料，利用其高效的抑菌性開發(fā)新型天然食品防腐保鮮劑，拓寬黃連綜合開發(fā)利用途徑提供一定的思路。

1 黃連的化學(xué)成分

黃連所含有的化學(xué)成分復(fù)雜多樣，目前已分離出百余種，包括各種生物堿、木脂素、酸性成分、黃酮、萜類、多糖以及揮發(fā)油等[6-9]，還包括一些微量元素[10-12]。

1.1 黃連主要化學(xué)成分

1.1.1 生物堿類

黃連的根莖和葉中含有多種異喹啉類生物堿成分，其中主要包含小檗堿即黃連素（Berberine）、黃連堿（Coptisine）、掌葉防己堿（即巴馬汀，Pamatine）、藥根堿（Jatrorrhizine）、甲基黃連堿（Worenine）、表小檗堿（Epi-berberine）等[13-14]。黃連中生物堿的含量與黃連的部位及其品種有關(guān)[15-17]，不同產(chǎn)地的黃連與采后經(jīng)不同方法炮制（如姜制、醋制、酒蒸、酒制、萸制與膽汁制）的黃連[18]，其不同生物堿的含量會有所差異[19-23]。

1.1.2 非生物堿類

1.1.2.1 木脂素類化合物

黃連含有多種木脂素類化合物。從首次發(fā)現(xiàn)的阿基洛寧到目前最新發(fā)現(xiàn)的蘭尼西甘A，一共已分離鑒定了32 種木脂素，這些化合物為研究黃連抑菌性等藥理活性提供了更多的依據(jù)[24-26]。

1.1.2.2 酸性成分

黃連中的酸性成分主要有2,3,4-三羥基苯丙酸、綠原酸、丹參素、香草酸、阿魏酸、阿魏酸正丁酯、乳酸、龍膽酸、鄰二苯酚和原兒茶酸等[27-28]，這些酸性成分由羧基和羥基組成，可與葡萄糖結(jié)合形成糖苷。

1.1.2.3 其他非生物堿類

在黃連中，同樣含有一些黃酮類物質(zhì)，如漢黃芩素、鼠李素等[25-26,29-30]。此外黃連中還含有色素、淀粉、鞣質(zhì)、樹脂、β-谷甾醇、揮發(fā)油和氨基酸等物質(zhì)[31-32]，以及Cu、Fe、Zn、Mn、Sr 等微量元素和K、Ca、Mg 等宏量元素[33]。

1.2 黃連有效抑菌化學(xué)成分

謝川東等[34]采用水提醇沉法將黃連粗提物分為總堿、非生物堿、多糖部分，并將其用于金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌活性比較。試驗(yàn)結(jié)果表明，總堿呈現(xiàn)出較強(qiáng)的抑菌性，而黃連的非生物堿和多糖成分的抑菌性較微弱。楊宏博等[35]基于生物熱動(dòng)力學(xué)的角度探究了黃連抑菌的主要成分，結(jié)果同樣顯示，黃連的生物堿抑菌效果明顯，而非生物堿抑菌效果微弱，甚至對部分菌的生長有促進(jìn)作用。由此可以看出，黃連的抑菌性主要依賴于其所含的生物堿。

Hao 等[36]將黃連生物堿進(jìn)一步分離純化得到木蘭花堿、小檗紅堿、黃連堿、麻根堿、巴馬汀等，研究不同類型生物堿對金黃色葡萄球菌的抑菌效果，發(fā)現(xiàn)不同生物堿具有不同程度的抑菌作用。代春美等[37]發(fā)現(xiàn)，小檗堿、藥根堿、巴馬汀對痢疾桿菌分別有不同程度的抑制作用，其中小檗堿是抑菌的最主要成分，其對常見細(xì)菌的抑制作用可達(dá)到其他生物堿的1.5 倍以上[38]。

薛東芳等[39]將黃連總生物堿和小檗堿進(jìn)行對比，探究其對嗜水氣單胞菌的抑菌效果，結(jié)果表明，單一小檗堿的抑菌活性弱于黃連總生物堿。同時(shí)謝川東等[34]對比總堿和小檗堿的抑菌活性，發(fā)現(xiàn)在同一濃度下，小檗堿的抑菌性弱于總堿，推測單一生物堿之間可能存在著協(xié)同抗菌的關(guān)系，它們共同形成了總堿較強(qiáng)的抑菌性。

2 黃連的抑菌作用

2.1 細(xì)菌

2.1.1 金黃色葡萄球菌

金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）作為一種重要的食源性致病菌，可通過多種途徑污染食品，導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)，并產(chǎn)生毒素進(jìn)入人體造成食物中毒，同時(shí)還會導(dǎo)致大量的獲得性感染[40-41]。

黃連和其他中藥材比較，其對金黃色葡萄球菌和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的抑菌作用更強(qiáng)[42]。姚冬婷等[43]和陳仁德等[44]用黃連水煎液進(jìn)行體外抑菌試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)金黃色葡萄球菌對黃連呈現(xiàn)高度的敏感性，其最低抑菌濃度范圍為3.91～31.25 mg/mL，抑菌圈直徑明顯大于6 mm。黃連對金黃色葡萄球菌的主要抑菌成分為生物堿，其他化學(xué)成分抑菌活性微弱[45]。王悅尚等[46]研究結(jié)果表明，黃連水提液的抑菌性優(yōu)于黃連醇提液，而二者敏感性均強(qiáng)。不同方法炮制的黃連對金黃色葡萄球菌的體外抑菌性也有差異，其中酒黃連最佳，萸黃連較差[47]。

2.1.2 大腸埃希氏菌

大腸埃希氏桿菌（Escherichia coli），即大腸桿菌，是最常見的食源性微生物之一[48-49]，由其引發(fā)的食源性疾病是世界性重要衛(wèi)生疾病之一[50]，大腸埃希氏桿菌中的特殊血清型細(xì)菌會引起嚴(yán)重腹瀉和敗血癥。

黃連對大腸埃希氏桿菌有較好的抑菌性，對黃連炮制后進(jìn)行體外抑菌試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)酒黃連對大腸埃希氏桿菌的抑制作用約為生黃連的4 倍，其最小抑菌濃度（Minimum inhibitory concentration，MIC）為15.63 mg/mL[51]，姜黃連對大腸埃希氏桿菌的抑菌性是生黃連的2 倍[52]。當(dāng)黃連與其他單味中藥材配伍制成復(fù)方制劑，其抑菌性有一定程度的增加[53]。除此之外，黃連與其他中藥復(fù)配可消除大腸埃希氏桿菌的耐藥性[54]。

2.1.3 福氏志賀氏菌

福氏志賀氏菌（Shigella flexneri）通稱為痢疾桿菌，是食品安全領(lǐng)域和傳染病領(lǐng)域的重要威脅之一[55]。福氏志賀氏菌感染集中于夏秋兩季，多由食物消毒不徹底和水源不潔引起，可由大量活菌直接侵入腸道引起感染性中毒，部分細(xì)菌還會產(chǎn)生毒素引起混合型中毒[56]。

黃連對病原痢疾桿菌具有明顯的抑制作用，且抑菌效果與黃連作用時(shí)間和濃度呈正相關(guān)[57]。代春美等[37]研究結(jié)果顯示，黃連對痢疾桿菌抑菌的主要成分有小檗堿、藥根堿、巴馬汀。王巖[58]發(fā)現(xiàn)黃連和左氧氟沙星結(jié)合用藥的臨床治療有效率為93.3%，較單用藥治療有效率增加15%。由此可以看出，黃連能很大程度上促進(jìn)臨床用藥治療效果，降低不良反應(yīng)的發(fā)生。

2.1.4 肺炎克雷伯氏菌

肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pheumoniae）是目前發(fā)生率和感染比例相對較高的致病菌，占革蘭氏陰性菌感染的30%左右[59]。肺炎克雷伯氏菌屬于腸桿菌科，它們攜帶多種毒力基因，會誘發(fā)多種感染類型，對身體造成損害甚至危及生命[60]。

黃連對肺炎克雷伯氏菌有著明顯且穩(wěn)定的抑菌作用[61-62]，其中對碳青霉烯有耐藥性的肺炎克雷伯菌的MIC 為62.5 g/mL[63]。李永偉等[64]的研究表明，黃連中黃連素為主要抑菌成分，黃連素可有效消除攜帶碳青霉烯酶基因的R 質(zhì)粒，從而逆轉(zhuǎn)肺炎克雷伯氏菌對碳青霉烯的耐藥性，為中藥抗耐藥細(xì)菌提供思路。

2.2 真菌

2.2.1 白色念珠菌

白色念珠菌（Candida albicans）主要存在于人的皮膚、黏膜和腸道中，易導(dǎo)致免疫力低下的人患上白色念珠菌感染引起的疾病乃至菌血癥[65]。每年念珠菌會造成約4 000 萬例感染，白色念珠菌就占念珠菌感染病例的50%～70%[66-67]。

李鈺樂等[68]在對白色念珠菌體外抑菌的研究中發(fā)現(xiàn)，黃連在所選10 種中藥材中抑菌效果較為明顯，同時(shí)測得其最低抑菌濃度為31.25 mg/L。劉銳等[69]利用黃連水提液和醇提液對白色念珠菌進(jìn)行抗真菌研究，結(jié)果表明，黃連水提液和醇提液均可使感染的小鼠腎臟組織中白色念珠菌數(shù)目明顯減少，而醇提液抑菌效果較水提液更佳。

2.2.2 其他真菌

黃連對其他常見植物病原真菌也有廣泛且有效的抑菌作用。張弛翔等[70]測得黃連對常見植物病原真菌如番茄灰霉菌、玉米小斑菌、小麥赤霉菌、油菜菌的抑制率分別可達(dá)到100%、96.89%、93.39%、91.22%。蔣晶晶等[71]選用不同中草藥進(jìn)行抑菌試驗(yàn)，測得黃連對辣椒疫霉病菌、西瓜蔓枯病菌、葡萄炭疽病菌和玉米莖基腐病菌的抑制率均為最高，平均抑制率可達(dá)80%，對葡萄灰霉病菌也有較好的抑制性。

屈歡等[72]以黃連為原料制得鹽酸小檗堿，測得其對玉米大斑菌的抑菌率可達(dá)99%。韓志強(qiáng)[73]利用黃連、黃柏的復(fù)合超聲提取液進(jìn)行抑菌研究，發(fā)現(xiàn)其對山藥綠霉、灰葡萄孢霉、霉菌膠孢炭疽菌具有顯著的抑菌效果，其MIC 值分別為0.019、0.020、0.068 g/mL。同時(shí)黃連對橘子、蘋果和冬棗中常見的鏈格孢菌、褐腐菌和青霉菌也有極好的抑菌作用，與丁香復(fù)合是最常用的復(fù)合方式[74]。

綜上，黃連對各類細(xì)菌和真菌均有著廣泛且明顯抑制甚至殺滅作用，其作用持效性長，和其他藥物相比不易引起微生物的耐藥性，且與其他藥復(fù)合使用可以明顯提升治療效果。目前黃連的抑菌作用研究主要為細(xì)菌，且機(jī)理較為明確，而對真菌的研究較少。

3 黃連在食品防腐保鮮方面的研究

目前，天然抑菌劑多從植物中草藥中提取，同時(shí)中草藥復(fù)合研制的防腐保鮮劑與化學(xué)合成的各類防腐劑相比，有著更天然、安全且對人體無害等優(yōu)點(diǎn)，因而將其更廣泛地應(yīng)用于食品防腐保鮮是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

黃連自身或次生代謝產(chǎn)物中含有多種有效抗菌活性成分，對大多數(shù)污染食品的病菌具有一定的抑制作用，以達(dá)到保鮮效果。

3.1 黃連在畜禽肉類防腐保鮮中的應(yīng)用

黃連對常見肉類污染菌如假單胞菌、大腸埃希氏桿菌、金黃色葡萄球菌、李斯特菌以及沙門氏菌均有較好的抑菌作用，因此黃連可用于常見肉類的保鮮。王穩(wěn)等[75]發(fā)現(xiàn)對黃連與丁香進(jìn)行提取后，按一定配比制得的復(fù)合提取液對冷卻雞肉的抑菌和保鮮效果較好，且作用非常穩(wěn)定。王永剛等[76]將豬肉儲存于（3±1）℃下，探究天然防腐劑對豬肉保鮮的效果，試驗(yàn)結(jié)果表明，黃連與丁香復(fù)合是豬肉保鮮中的最優(yōu)組合，可以使冷鮮豬肉在21 d 內(nèi)保持1 級鮮度。除此之外，王永剛等[77]將黃連與丁香復(fù)合，將新鮮羊肉真空包裝后儲存于（4±1）℃溫度條件下進(jìn)行保鮮，定期測定羊肉的感官、理化以及微生物指標(biāo)。研究結(jié)果表明，使用黃連與其他中藥材復(fù)合制得的天然保鮮劑處理可使新鮮羊肉冷藏保存21 d 仍保持2 級鮮度，較未處理組延長了12 d。

3.2 黃連在蛋類防腐保鮮中的應(yīng)用

在雞蛋的貯藏過程中，多種細(xì)菌可通過蛋殼的細(xì)小氣孔進(jìn)入雞蛋并導(dǎo)致雞蛋蛋白液化、腐敗變臭甚至爆炸。在對蛋類的保鮮研究中，常用中藥材提取液與其他物質(zhì)復(fù)合制成涂膜對雞蛋進(jìn)行保鮮。葉文斌[78]利用黃連提取液復(fù)合其他成膜物質(zhì)制成一種可食性復(fù)合涂膜劑，將該涂膜劑涂于雞蛋表面后常溫下貯藏30 d，發(fā)現(xiàn)雞蛋的哈夫單位、失重率、相對密度、蛋黃指數(shù)、pH 值和總揮發(fā)性鹽基氮等指標(biāo)較對照組雞蛋更優(yōu)，貨架期明顯延長。同時(shí)，譚香玉[79]利用黃連與殼聚糖復(fù)合酶進(jìn)行復(fù)合保鮮能有效地對雞蛋進(jìn)行消毒殺菌，防止雞蛋變質(zhì)腐敗，保證其感官及理化指標(biāo)正常，延長保鮮期。

3.3 黃連在水果防腐保鮮中的應(yīng)用

保鮮研究中，水果保鮮是一個(gè)研究重點(diǎn)。黃連因其對葡萄炭疽病菌、葡萄灰霉菌以及鏈格孢菌等菌都具有很好的抑制作用，可對采摘后的葡萄進(jìn)行防腐保鮮，利用黃連提取物與魔芋精粉涂膜保鮮，在常溫和低溫貯藏下都有較好的保鮮作用[80]。栗麗萍等[81]同樣使用黃連提取液對葡萄進(jìn)行涂膜保鮮，研究其對葡萄貯藏品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)黃連涂膜處理對葡萄果實(shí)的衰老和品質(zhì)的劣變有顯著的延緩和改善作用，其效果較大黃、甘草和肉桂更佳。

柑橘霉變腐爛常與柑橘鏈格孢、意大利青霉和指狀青霉等菌相關(guān)，任艷芳等[82]利用30 種中藥的醇提物對上述細(xì)菌進(jìn)行離體試驗(yàn)，再將它們用于柑橘活體貯藏保鮮試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)黃連的抑菌和保鮮效果均為最佳。趙江[83]發(fā)現(xiàn)黃連醇提物可使柑橘的呼吸強(qiáng)度明顯降低，同時(shí)抑制貯藏后期丙二醛（MDA）的積累和可溶性固形物（TSS）、有機(jī)酸和VC 等含量的下降，降低多聚半乳糖醛酸酶（PG）與過氧化物酶（POD）的活性，有效減少柑橘果實(shí)腐爛和霉變的發(fā)生，維持柑橘較高的感官品質(zhì)[84]。除此之外，任艷芳等[85]將黃連、殼聚糖與淀粉復(fù)合制成涂膜劑，可對夏橙進(jìn)行保鮮。

桑椹保質(zhì)期極短，利用黃連對桑椹保鮮也有良好的效果。陳會娟等[86]將新鮮桑椹用黃連提取液處理后，并于常溫下貯藏，發(fā)現(xiàn)桑椹的霉變率、失重率和MDA 含量較未處理組明顯下降，可滴定酸（TA）含量大幅度增加，同時(shí)可溶性總糖含量的峰值也推遲2 d，從而使保質(zhì)期延長3 d 左右。陳會娟[87]同時(shí)利用15種中草藥包括黃連、丁香等對采后桑椹中常見的致腐真菌核盤菌進(jìn)行離體抑菌試驗(yàn)，觀察抑菌試驗(yàn)效果，發(fā)現(xiàn)黃連對核盤菌的抑制效果最明顯，將黃連提取物和枯草芽孢桿菌復(fù)合處理，其保鮮效果會更加顯著。

謝學(xué)強(qiáng)等[88]將黃連提取液與殼聚糖配比，將油桃用其浸泡后貯藏，可提升油桃的感官品質(zhì)、硬度、VC、TSS 以及TA 含量，并有效降低腐爛率等，能很好地提高油桃果實(shí)的保鮮效果。蔣小飛等[89]將黃連生物堿與魚腥草揮發(fā)油復(fù)合制成保鮮涂膜劑對芒果進(jìn)行保鮮，該復(fù)合保鮮液涂膜劑能顯著減少芒果貯藏時(shí)水分及VC 的流失，控制總糖含量的穩(wěn)定，對芒果的保鮮也有很好的作用。

郭守軍等[90]利用黃連提取物制成復(fù)合涂膜劑對番荔枝果實(shí)進(jìn)行保鮮，觀察其對番荔枝果實(shí)的貯藏效果，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過黃連處理的番荔枝果實(shí)的軟果率、裂果率、爛果率與霉果率均有所下降，且TSS、有機(jī)酸和VC 含量下降也變得更緩慢，通過抑制呼吸強(qiáng)度也減少了MDA 的積累，有效延緩該處理果實(shí)的衰老和品質(zhì)劣變，改善貯藏期間番荔枝的感官和生理品質(zhì)。

3.4 黃連在蔬菜防腐保鮮中的應(yīng)用

山藥在貯藏時(shí)容易發(fā)芽，久置后也會變軟腐敗，削皮后容易變色。韓志強(qiáng)[73]發(fā)現(xiàn)，黃連復(fù)合提取液可以有效地保鮮山藥，在山藥貯藏過程中可以抑制山藥綠霉和膠孢炭疽菌的生長，減少M(fèi)DA 的積累，并降低多酚氧化酶（PPO）活性等，維持相對較高的可溶性蛋白和VC 含量，在一定程度上保持較好的貯藏品質(zhì)。與山藥常規(guī)貯藏方式相比，古爭艷[91]使用黃連復(fù)合大黃制得提取液，也可以使山藥保持較好的生理品質(zhì)，對山藥的營養(yǎng)品質(zhì)和糊化特性起到良好的作用。

鮮切萵筍放置過程中容易變色。將鮮切萵筍利用黃連配伍連翹等中藥制得的復(fù)合液進(jìn)行保鮮處理，可以明顯抑制PPO、POD 以及纖維素酶的活性，維持原有品質(zhì)和顏色，使貨架期延長4～6 d[92]。而黃連和連翹復(fù)合液除了對抑制鮮切萵苣褐變有很好的作用外，對鮮切胡蘿卜的白變也有很好的延緩作用。

畜禽肉和蛋制品的腐爛變質(zhì)主要由細(xì)菌污染導(dǎo)致，肉蛋制品中真菌不僅沒有細(xì)菌數(shù)量多，而且分解蛋白質(zhì)的能力較細(xì)菌弱，生長較慢，因此對肉制品和蛋制品進(jìn)行防腐保鮮著重于對各種污染細(xì)菌和產(chǎn)毒細(xì)菌進(jìn)行抑制，而對果蔬等植物性食物更要注重對真菌的抑制。在目前的研究中，由于果蔬品種的多樣性、易變質(zhì)腐爛性以及利用黃連復(fù)合液進(jìn)行涂膜易操作等特點(diǎn)，更多的研究人員利用黃連對果蔬進(jìn)行防腐保鮮。肉蛋制品經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，利用黃連對更多種類的肉蛋制品進(jìn)行深入有效的防腐保鮮研究，勢必有更好的前景。

4 小結(jié)

黃連對大多數(shù)細(xì)菌的抑菌性強(qiáng)于其他中藥材，但對部分細(xì)菌的抑菌性略弱，因此黃連的抑菌范圍需要更全面的研究來界定。同時(shí)黃連中不同種類的生物堿、非生物堿有著不同的抑菌性，而目前研究主要利用黃連水提液或醇提液等各種粗提物直接進(jìn)行抑菌研究，對于單體化合物的抑菌作用研究也主要集中在小檗堿上，而黃連中其他單體化學(xué)成分對特定微生物的抑菌作用、構(gòu)效關(guān)系、抑菌機(jī)理等的研究還不多。因此，隨著對黃連抑菌作用研究的深入，黃連中其他單體化合物和幾種單體化合物的協(xié)同抑菌作用、抑菌機(jī)理等有待進(jìn)一步地明確。

食品在加工、流通和保藏等環(huán)節(jié)易受到各種各樣微生物的污染，最終導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)，因此更好地保藏食品離不開優(yōu)質(zhì)的防腐保鮮劑。為了彌補(bǔ)化學(xué)保鮮劑的各種缺陷，開發(fā)天然保鮮劑越來越有必要。傳統(tǒng)中草藥大多具有抑菌甚至殺菌的功效，黃連作為“中藥抗生素”，其具有更廣泛、有效且持續(xù)性強(qiáng)的抑菌性，對食品常見腐敗菌和人體腸道致病菌都有一定的抑制作用，利用黃連進(jìn)行防腐保鮮有較好的前景。

盡管黃連抗菌效果較好，但其作為天然抑菌劑的開發(fā)方面還有一些不足。黃連味苦，直接用其開發(fā)抑菌劑，其味道很難被矯正，從而導(dǎo)致食物也帶有苦味。同時(shí)單味中藥抗菌保鮮能力有限，若利用其他同樣具有抑菌性的中藥材復(fù)合互配，不僅可以更好地增強(qiáng)抗菌活性，拓寬抗菌譜，亦具有低毒、不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)。黃連除了與其他中藥材復(fù)合外，還可以與殼聚糖等物質(zhì)復(fù)合，不僅可以使黃連的用藥濃度降低，對黃連的苦味有很好的矯正作用，同時(shí)可以更好地節(jié)省中藥原料，大規(guī)模生產(chǎn)使用時(shí)可進(jìn)一步節(jié)省成本。因此黃連與其他中藥材及化合物的復(fù)合抑菌作用需要更全面的探究，同時(shí)不同的處理方式（如炮制）對黃連抑菌作用及其主要抑菌成分的影響也需進(jìn)一步研究，以便更好地為復(fù)合型植物源保鮮劑的開發(fā)及推廣利用提供依據(jù)。