植物精油對(duì)黃曲霉的抑制機(jī)理及應(yīng)用方式研究進(jìn)展

王 萍，劉 洋，馮瀅璇，于 淼

（1.東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院, 黑龍江哈爾濱 150040；2.黑龍江省森林食品資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 黑龍江哈爾濱150040）

黃曲霉是一種常見(jiàn)的腐生真菌，大多存在于發(fā)霉的糧食及其制品中。黃曲霉的存在會(huì)降低食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還會(huì)產(chǎn)生具有強(qiáng)致癌性的黃曲霉毒素（aflatoxin, AFT），嚴(yán)重危害到人體的健康[1]。1993年，黃曲霉毒素被世界衛(wèi)生組織（WHO）的癌癥研究機(jī)構(gòu)劃定為天然存在的一種毒性極強(qiáng)的劇毒物質(zhì)，是引起癌癥的一種致癌因子[2]。植物精油也稱揮發(fā)油，是以蒸餾、萃取等方式從植物的花、莖、葉、根等部位提取出來(lái)的一類分子量較小的、高揮發(fā)性、無(wú)毒的次生代謝物，有特殊的香味且香味成分穿透力較強(qiáng)，常溫下為油狀液體[3-4]。植物精油的芳香物質(zhì)會(huì)賦予其良好的抑菌、抗氧化、驅(qū)蟲等作用，除此之外，它還具有很高的生物安全性，已被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局劃定為“一般認(rèn)為安全（Generally Recognized as Safe, GRAS）”，在食品儲(chǔ)藏、保鮮及加工中得到了廣泛應(yīng)用[5-6]。

目前，食品工業(yè)用來(lái)控制黃曲霉及其毒素污染的方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法[7]。其中物理法主要包括剔除法、輻射法、高溫法、吸附法等，化學(xué)法主要包括堿處理、氨氣熏蒸法以及臭氧熏蒸法等，還有一些人工合成的化學(xué)防腐劑如苯甲酸鈉、山梨酸鉀、對(duì)羥基苯甲酸酯等也可以抑制黃曲霉生長(zhǎng)和產(chǎn)毒。雖然物理和化學(xué)方法對(duì)抑制黃曲霉生長(zhǎng)和毒素合成是有效的，但是這些方法成本較高且不可避免地導(dǎo)致食物營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的損失，特別是化學(xué)殘留問(wèn)題是人們關(guān)注的重中之重。生物法主要利用微生物吸附結(jié)合毒素以及分泌活性物質(zhì)降解毒素來(lái)控制黃曲霉的污染，但易受菌種和環(huán)境影響[8-9]。植物精油因來(lái)源天然、無(wú)毒、強(qiáng)抑菌性和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，成為了人們研究黃曲霉毒素防控制劑的熱點(diǎn)。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于植物精油抑制真菌生長(zhǎng)及降低真菌毒素污染的研究證明了植物精油對(duì)食品中常見(jiàn)的真菌如黃曲霉菌具有顯著的生長(zhǎng)抑制作用，且部分精油還對(duì)一些黃曲霉毒素有一定程度的降解作用[10-11]。本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的調(diào)研，概述了黃曲霉的危害、多種植物精油對(duì)黃曲霉的抑制效果，并對(duì)植物精油抑制黃曲霉的作用機(jī)理進(jìn)行了總結(jié)，介紹了植物精油目前在抑制黃曲霉方面的應(yīng)用方式及作用效果，旨在為植物精油抑制食品中黃曲霉的綜合利用提供參考。

1 黃曲霉的危害

黃曲霉可以直接或間接影響人和動(dòng)物的健康，并對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)不利影響。經(jīng)濟(jì)作物如水稻、花生、玉米等在收獲前、后都易受到黃曲霉的污染，使其經(jīng)濟(jì)效益下降，造成損失[12]。同時(shí)黃曲霉作為病原性真菌，通過(guò)呼吸道、鼻腔、皮膚以及傷口等與外界環(huán)境接觸部位侵染人和動(dòng)物后，會(huì)引起支氣管炎、肺泡壞死、真菌瘤、外耳炎及術(shù)后感染等多種疾病[13-17]。目前黃曲霉引起的肺部疾病報(bào)道較多，其他感染病例研究較少，已有研究顯示，由黃曲霉所引起的真菌感染癥狀嚴(yán)重甚至?xí)?dǎo)致死亡，應(yīng)當(dāng)引起重視。

黃曲霉毒素是黃曲霉在生長(zhǎng)代謝過(guò)程中所產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，是多種真菌毒素中毒性最高、危害最大的[18-20]。其基本結(jié)構(gòu)為二氫呋喃環(huán)香豆素，目前已經(jīng)鑒定出的黃曲霉毒素有 B1、B2、G1和 G2等20 多種[21-22]，毒性大小順序依次是 AFB1＞AFM1＞AFG1＞AFB2＞AFM2＞AFG2，其中AFB1、AFB2、AFG1和AFG2是由黃曲霉污染植物性食物和飼料后直接產(chǎn)生，AFM1和AFM2是哺乳動(dòng)物食用了黃曲霉毒素污染的食物和飼料所產(chǎn)生的羥化代謝產(chǎn)物[23]。其基本結(jié)構(gòu)與毒性如表1所示。當(dāng)前的大多數(shù)研究集中在毒性較強(qiáng)的 AFB1、AFM1、AFG1，對(duì)于 AFB2、AFM2、AFG2僅有檢測(cè)方法的報(bào)道，鮮有具體危害性分析。

表1 黃曲霉毒素的結(jié)構(gòu)與毒性Table 1 Structure and toxicity of aflatoxins

玉米、水稻等經(jīng)濟(jì)作物在收獲前、收獲中、干燥和儲(chǔ)存的各個(gè)環(huán)節(jié)中都有可能受到黃曲霉毒素的污染，不良儲(chǔ)存和運(yùn)輸條件會(huì)促進(jìn)黃曲霉生長(zhǎng)，增加產(chǎn)生黃曲霉毒素的風(fēng)險(xiǎn)，造成糧食品質(zhì)下降[33]。人或動(dòng)物食用含有黃曲霉毒素的食品或飼料可引起肝中毒，腸胃、腎等臟器出血等現(xiàn)象，甚至誘發(fā)肝癌，引起死亡[34]。世界范圍內(nèi)曾報(bào)道數(shù)起人類黃曲霉毒素急性中毒事件，因此多個(gè)國(guó)家和地區(qū)制定了各類食品中黃曲霉毒素限量標(biāo)準(zhǔn)[35]。由表2可知，美國(guó)和日本僅規(guī)定了乳制品和其他食品中黃曲霉毒素限量標(biāo)準(zhǔn)；我國(guó)分別規(guī)定了玉米、大米、豆類及乳制品中的黃曲霉毒素的限量標(biāo)準(zhǔn)，但較為寬松；相比較來(lái)說(shuō)，歐盟對(duì)于各食品中黃曲霉毒素的限量標(biāo)準(zhǔn)最為細(xì)致和嚴(yán)格。

表2 各國(guó)對(duì)食品中黃曲霉毒素的限量標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Limit standards of aflatoxins in foods in different countries

續(xù)表1

2 植物精油對(duì)黃曲霉的抑制效果

植物精油成分組成比較復(fù)雜，有醇類、酚類、酸類、醛酮類、萜類等多種化合物，酚類、萜類和醛酮類化合物為主要的抑菌成分，可以抑制黃曲霉活性，減少黃曲霉毒素的產(chǎn)生[38]。含有不同成分的植物精油對(duì)黃曲霉抑制效果見(jiàn)表3。

由表3可知，不同來(lái)源的植物精油所含主要成分不同，因而對(duì)黃曲霉的抑制能力不同，主要體現(xiàn)在其抑菌濃度的不同和能否抑制黃曲霉毒素的產(chǎn)生，丁香精油與白花蒿精油的最低抑菌濃度相近，最低殺菌濃度低于曼陀羅精油，說(shuō)明兩種精油抑制黃曲霉的能力相差不大，且明顯高于曼陀羅精油。植物資源具有種屬近緣性，同科植物精油中含有相同的成分，對(duì)黃曲霉的作用效果也具有相似性，曼陀羅精油、丁香精油既可以抑制黃曲霉菌的生長(zhǎng)也可以抑制黃曲霉毒素的產(chǎn)生。同一種物質(zhì)在不同的植物精油中會(huì)存在含量的差異，芳樟醇在香菜精油、牛至精油、天竺葵精油、白蘭花精油、辣椒精油中都有存在，但在香菜精油中的含量占比高達(dá)72.34%，而牛至精油中僅為11.07%[44,50]。

表3 植物精油的主要成分及對(duì)黃曲霉的抑制效果Table 3 Main components of essential oil and inhibitory effect on Aspergillus flavus

3 植物精油對(duì)黃曲霉的抑制機(jī)理

植物精油的抑菌機(jī)理與其主要成分密切相關(guān)，目前對(duì)于植物精油抑制黃曲霉機(jī)理的研究主要集中在以下四個(gè)方面：一是植物精油中的醛類、酚類物質(zhì)破壞黃曲霉的細(xì)胞壁或細(xì)胞膜[11]；二是植物精油中的酚類物質(zhì)會(huì)影響黃曲霉細(xì)胞中基因的表達(dá)以及相關(guān)蛋白質(zhì)的合成[56]；三是植物精油中的醛類、醇類物質(zhì)抑制黃曲霉細(xì)胞中線粒體的功能，影響能量代謝[57]；四是植物精油中的醇類、萜烯類化合物可以破壞黃曲霉菌絲和孢子的結(jié)構(gòu)[58]。

3.1 對(duì)細(xì)胞壁、細(xì)胞膜的影響

細(xì)胞壁與細(xì)胞膜是細(xì)胞的屏障，是維持細(xì)胞正常生命活動(dòng)的重要基礎(chǔ)[59]。肉桂精油、粗果芹精油、孜然精油等可以破壞黃曲霉細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，改變膜的通透性，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)重要離子或物質(zhì)流出，引起細(xì)胞死亡，從而達(dá)到抑制黃曲霉的效果，如圖1所示。

圖1 植物精油對(duì)黃曲霉細(xì)胞膜、細(xì)胞壁的影響Fig.1 Effects of essential oil on cell membrane and cell wall of Aspergillus flavus

Kiran等[60]的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)0.5 μL/mL的肉桂精油處理后，黃曲霉中的麥角甾醇吸光度由2.54下降到0.65，細(xì)胞外K+濃度上升。肉桂精油中的肉桂醛可以特異性地阻止細(xì)胞壁中葡聚糖和幾丁質(zhì)的合成，導(dǎo)致細(xì)胞壁受損，還可以破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，抑制細(xì)胞膜的流動(dòng)性，影響細(xì)胞膜通透性，達(dá)到抑制黃曲霉的效果[61]。Kedia等[62]研究了粗果芹精油對(duì)黃曲霉的抑制效果，通過(guò)GC-MS分析表明粗果芹精油主要成分為異丙苯（76.27%）、百里酚（13.30%）和dl-檸檬烯（3.23%），其中百里酚具有最高的抑制黃曲霉的活性，用掃描電鏡和透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)粗果芹精油能夠作用于黃曲霉菌的細(xì)胞膜，降低細(xì)胞膜中麥角甾醇含量，增加膜的通透性，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)K+的外流，從而抑制黃曲霉的生長(zhǎng)。衛(wèi)夢(mèng)綺[63]考察了孜然精油的主要成分—枯茗醛對(duì)黃曲霉菌生長(zhǎng)以及產(chǎn)毒的抑制機(jī)理，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外pH降低，電導(dǎo)率升高，細(xì)胞內(nèi)K+、Na+釋放量增多，核酸、蛋白質(zhì)泄露量增多，綜合說(shuō)明了枯茗醛可以破壞黃曲霉細(xì)胞膜上的Na-K泵，影響其轉(zhuǎn)運(yùn)、跨膜運(yùn)輸?shù)裙δ?，從而抑制黃曲霉生長(zhǎng)及產(chǎn)毒。山蒼子精油中主要抗菌成分為檸檬醛[64]，李金寒等[65]通過(guò)掃描電鏡觀察經(jīng)檸檬醛處理后的黃曲霉細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)檸檬醛會(huì)刺激黃曲霉產(chǎn)生過(guò)量ROS，使細(xì)胞膜上的脂質(zhì)發(fā)生過(guò)氧化，蛋白質(zhì)構(gòu)象改變，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)被破壞，影響了細(xì)胞膜的通透性，胞內(nèi)環(huán)境發(fā)生劇烈變化，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。目前關(guān)于植物精油對(duì)細(xì)胞膜功能影響的研究較多，但對(duì)于其膜結(jié)構(gòu)改變的具體原因尚不明確，需要進(jìn)一步地研究。

3.2 對(duì)DNA和蛋白質(zhì)的影響

DNA是細(xì)胞重要的遺傳物質(zhì)，在指導(dǎo)細(xì)胞的物質(zhì)合成與分裂分化中扮演重要角色；蛋白質(zhì)在細(xì)胞中承擔(dān)著多種功能，對(duì)各種形式的生命活動(dòng)都有重要作用[66]。丁香精油、百里香精油、迷迭香精油等通過(guò)影響黃曲霉產(chǎn)毒相關(guān)基因的正常合成、表達(dá)，抑制蛋白質(zhì)的合成，改變細(xì)胞正常生理狀態(tài)，達(dá)到抑菌效果，如圖2所示。

圖2 植物精油對(duì)黃曲霉相關(guān)基因的影響Fig.2 Effects of essential oil on Aspergillus flavus related genes

丁香精油的主要抑菌成分為丁香酚[67]。梁丹丹[68]研究了丁香酚對(duì)黃曲霉抑制作用及抑制黃曲霉菌產(chǎn)毒的分子機(jī)制，結(jié)果表明丁香酚抑制黃曲霉的最低濃度和最低完全抑制產(chǎn)毒濃度均為500 μg/mL，通過(guò)RT-PCR檢測(cè)黃曲霉毒素合成基因發(fā)現(xiàn)丁香酚可以使omt A基因表達(dá)量顯著下調(diào)，導(dǎo)致相應(yīng)翻譯產(chǎn)物轉(zhuǎn)甲氧基酶減少，阻斷催化前體合成路徑，抑制黃曲霉毒素的產(chǎn)生。Rodrigo等[69]采用對(duì)凋亡細(xì)胞進(jìn)行死亡檢測(cè)、AFB1產(chǎn)生和基因表達(dá)分析等方法從細(xì)胞、生理和分子水平研究百里香精油對(duì)黃曲霉抑制作用，濃度為0.5 μL/mL的百里香精油可以通過(guò)核濃縮（87.5%的細(xì)胞核分析）和質(zhì)膜損傷（100%的處理菌絲）觸發(fā)顯著的細(xì)胞凋亡，完全抑制黃曲霉菌的生長(zhǎng)；當(dāng)精油濃度為0.25 μL/mL時(shí)，laeA基因（次級(jí)代謝調(diào)節(jié)基因，編碼甲基轉(zhuǎn)移酶）表達(dá)顯著下調(diào)，影響了黃曲霉次級(jí)代謝過(guò)程，lipA基因（編碼脂肪酶）和meT基因（編碼金屬蛋白酶）的表達(dá)也會(huì)受到影響，從而抑制了黃曲霉毒素的產(chǎn)生。Rodrigo等[70]探究了丁香和迷迭香精油在細(xì)胞和分子水平上對(duì)黃曲霉的作用機(jī)制，結(jié)果顯示丁香和迷迭香精油可以通過(guò)核濃縮和質(zhì)膜損傷來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，還可以使laeA基因、lipA和metP基因（編碼金屬蛋白酶）表達(dá)下調(diào)，從而達(dá)到抑菌的效果。目前已有較多間接證據(jù)對(duì)精油從翻譯、轉(zhuǎn)錄方面控制基因的表達(dá)進(jìn)行證明，但鮮有精油對(duì)基因與相關(guān)蛋白結(jié)構(gòu)與性質(zhì)聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行綜合分析的報(bào)道，精油對(duì)DNA的具體作用位點(diǎn)也尚不明確。

3.3 對(duì)線粒體的影響

線粒體是進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所，對(duì)細(xì)胞的生命活動(dòng)有至關(guān)重要的作用[71]。香茅精油、山蒼子油、蒔蘿精油、馬鞭草精油等植物精油可以破壞線粒體的膜與DNA修復(fù)系統(tǒng)，影響細(xì)胞的能量代謝，最終導(dǎo)致黃曲霉細(xì)胞的死亡，如圖3所示。

圖3 植物精油對(duì)黃曲霉線粒體功能的影響Fig.3 Effects of essential oil on mitochondrial function of Aspergillus flavus

Helal等[72]的研究發(fā)現(xiàn)，1.5 或 2.0 μL/mL 的香茅精油可以完全抑制黃曲霉的生長(zhǎng)，利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡對(duì)經(jīng)香茅精油處理過(guò)的黃曲霉菌絲進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)香茅精油可以破壞菌絲體線粒體的結(jié)構(gòu)，使得Ca2+、K+和Mg2+外流增加，胞內(nèi)液體成分減少，飽和與非飽和脂肪酸增加，這些綜合因素可能最終抑制黃曲霉產(chǎn)毒。曹妍等[73]研究表明，當(dāng)山雞椒油的濃度大于4%時(shí)，黃曲霉幾乎不生長(zhǎng)，其主要成分為檸檬醛，檸檬醛滲入細(xì)胞，使菌絲體和孢子中線粒體的形態(tài)、數(shù)量發(fā)生變化。線粒體的增生變異，誘發(fā)自由基使線粒體受損，黃曲霉細(xì)胞內(nèi)的琥珀酸脫氫酶和蘋果酸脫氫酶的活性降低，進(jìn)而影響細(xì)胞內(nèi)三羧酸循環(huán)代謝的正常進(jìn)行，最終抑制黃曲霉的生長(zhǎng)和產(chǎn)毒[74]。Jun等[75]研究了蒔蘿精油對(duì)黃曲霉線粒體活性的影響，經(jīng)蒔蘿精油處理過(guò)的黃曲霉，其麥角甾醇生物合成受損，使得線粒體的膜結(jié)構(gòu)遭到破壞，從而導(dǎo)致線粒體膜電位升高，三磷酸腺苷酶和脫氫酶的活性下降，這些因素使線粒體的功能出現(xiàn)障礙，導(dǎo)致黃曲霉細(xì)胞中的活性氧（ROS）迅速積累，最終由于生物大分子的氧化損傷使得細(xì)胞死亡。Tang等[76]研究發(fā)現(xiàn)，從馬鞭草精油中提取出來(lái)的香葉醇，在濃度為 0.5～0.6 μg/mL時(shí)抑菌率為98.44%，經(jīng)香葉醇處理的黃曲霉菌體內(nèi)活性氧迅速增加，達(dá)到74.2%±5.5%，說(shuō)明香葉醇處理明顯刺激了活性氧的產(chǎn)生，導(dǎo)致線粒體的功能紊亂并最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)關(guān)于植物精油對(duì)線粒體影響的報(bào)道甚少，在未來(lái)的研究中，可多涉及植物精油對(duì)線粒體甚至其他細(xì)胞器結(jié)構(gòu)和功能的影響，明確其靶點(diǎn)和作用方式。

3.4 對(duì)菌絲和分生孢子的影響

植物精油對(duì)黃曲霉菌的良好抗菌性還體現(xiàn)于對(duì)其菌絲生長(zhǎng)及分生孢子萌發(fā)具有較好的抑制作用[59]。檳榔葉精油、迷迭香精油、花椒精油等可影響黃曲霉的菌絲和分生孢子以降低或阻斷黃曲霉菌繼續(xù)危害食品的可能，如圖4所示。

圖4 植物精油對(duì)黃曲霉菌絲和分生孢子的影響Fig.4 Effects of essential oil on mycelial and conidia of Aspergillus flavus

Suradeep等[77-78]的研究發(fā)現(xiàn)，檳榔葉精油的主要成分為胡椒酚和β-蓽澄茄油烯，它使孢子失活的最小濃度為15 μL/mL。經(jīng)檳榔葉精油處理的黃曲霉孢子，其膜的完整性被破壞，細(xì)胞內(nèi)組分釋放，黃曲霉孢子的形態(tài)受損，最終使孢子失活。而孢子萌發(fā)的減少可導(dǎo)致菌絲群減少，麥角甾醇的含量下降，最終抑制黃曲霉的生長(zhǎng)和產(chǎn)毒。Bomfim等[79]的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)迷迭香精油濃度為250 μg/mL時(shí)，可抑制黃曲霉菌絲生長(zhǎng)和AFB1、AFB2的產(chǎn)生。經(jīng)迷迭香精油處理后，黃曲霉分生孢子梗的大小和菌絲的厚度減小，隨著迷迭香精油處理濃度的增加，麥角甾醇的產(chǎn)量和菌絲體的生物量均明顯降低，最終導(dǎo)致黃曲霉的生長(zhǎng)和產(chǎn)毒受到抑制。Restuccia等[80]研究發(fā)現(xiàn)，檸檬、苦橙、佛手柑精油中的萜烯或萜類化合物，能夠破壞細(xì)胞膜，導(dǎo)致細(xì)胞死亡或抑制黃曲霉菌的孢子形成和萌發(fā)。沈青山[81]研究發(fā)現(xiàn)，百里香屬植物精油的主要成分是麝香草酚，對(duì)黃曲霉具有高效的抑菌效應(yīng)。當(dāng)麝香草酚濃度大于80 μg/mL時(shí)，黃曲霉孢子的生長(zhǎng)幾乎完全被抑制，超過(guò)99.9%的黃曲霉孢子死亡。研究表明，麝香草酚首先導(dǎo)致黃曲霉孢子中K+爆發(fā)，進(jìn)而引起線粒體的損傷、ROS的產(chǎn)生、Caspase的激活，最終導(dǎo)致黃曲霉孢子發(fā)生凋亡。Jun等[82]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)花椒精油濃度為8 μL/mL時(shí)，黃曲霉菌絲生長(zhǎng)和孢子萌發(fā)完全被抑制。經(jīng)透射電鏡觀察黃曲霉菌絲的超微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)處理的菌絲有均勻的細(xì)胞壁、完整的原纖維層、光滑的質(zhì)膜和豐富的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，線粒體、細(xì)胞核等細(xì)胞器也有正常的結(jié)構(gòu)。經(jīng)花椒精油處理的菌絲，其纖維層逐漸失去完整性，變得越來(lái)越薄，最終無(wú)法沉積在細(xì)胞壁上，此外，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)嚴(yán)重缺失，細(xì)胞核和線粒體在內(nèi)的膜狀細(xì)胞器完全溶解或嚴(yán)重解體。這些綜合因素最終導(dǎo)致黃曲霉的生長(zhǎng)和產(chǎn)毒受到抑制。顯然，精油對(duì)菌絲和分生孢子的影響基于精油對(duì)其細(xì)胞膜、細(xì)胞壁、線粒體、蛋白質(zhì)等的綜合作用。

4 植物精油對(duì)黃曲霉抑制的應(yīng)用方式及效果

4.1 熏蒸法

植物精油是廣泛存在于芳香植物中具有濃烈香味的油狀液體，由一定活性的小分子物質(zhì)組成，具有揮發(fā)性，可以隨水蒸氣蒸餾出來(lái)[83]。利用精油易揮發(fā)的特性，對(duì)食品進(jìn)行熏蒸處理，從而達(dá)到抑制發(fā)霉的效果。趙闊等[84]用山蒼子精油作為熏蒸劑進(jìn)行花生仁的防霉研究，在山蒼子精油濃度為180 μL/L，花生仁總量為糧倉(cāng)容量的50%，水分含量為7.5%的條件下儲(chǔ)藏20 d花生仁的霉變率僅為0.8%，山蒼子精油可以有效的抑制黃曲霉等霉菌的生長(zhǎng)。段雪娟等[85]研究了復(fù)合香辛料精油對(duì)花生、玉米和大米發(fā)霉的抑制作用，結(jié)果表明，當(dāng)復(fù)合香辛料精油的濃度分別為15、3和0.3 μL/mL時(shí)，防霉作用最顯著。李澤洪等[86]利用肉桂精油熏蒸處理玉米顆粒進(jìn)行防霉研究，結(jié)果表明，處理后的玉米粒的霉菌菌落數(shù)明顯減少，有效的抑制了以黃曲霉為主的霉菌的生長(zhǎng)，肉桂精油抑制黃曲霉的最適濃度區(qū)間為1000～2000 μL/L，且隨著熏蒸時(shí)間的延長(zhǎng)，抑制的效果會(huì)總體提高。植物精油不僅可以抑制霉菌細(xì)胞的生長(zhǎng)，還可以使黃曲霉毒素毒性減弱。吳佳遙等[87]研究了山蒼子精油、肉桂精油和羅勒精油對(duì)玉米中AFB1的脫毒效果，結(jié)果表明，當(dāng)3種精油用量為60 mg/20 g玉米、密封熏蒸30 d時(shí)均有一定的脫毒效果，其中肉桂精油的脫毒效果最佳，脫毒率可高達(dá)81.86±6.04%。Li等[88]研究了八角揮發(fā)油對(duì)蓮子中黃曲霉的體外抗真菌活性，結(jié)果表明，八角揮發(fā)油最低抑菌濃度為2.0 μL/mL，最低殺菌濃度為4.0 μL/mL，當(dāng)濃度超過(guò) 6.0 μL/g時(shí)，還可以完全抑制黃曲霉毒素的產(chǎn)生。采用熏蒸的方式可以達(dá)到抑制黃曲霉的效果，精油殘留少，易被消費(fèi)者接受，但精油消耗量大，生產(chǎn)成本相對(duì)提高，精油濃度與熏蒸溫度過(guò)高會(huì)影響食品本身的品質(zhì)，選擇合適的熏蒸濃度與處理時(shí)間對(duì)熏蒸方法的應(yīng)用尤為重要。

4.2 微膠囊化

微膠囊技術(shù)是指用壁材包裹芯材制成微小粒子的技術(shù)，微膠囊在常態(tài)下通常為固態(tài)的球形結(jié)構(gòu)，分為外殼和內(nèi)芯[89]。唐雅珂[90]將最佳比例（肉桂精油與山蒼子精油的比例為3:1）復(fù)配后的肉桂精油和山蒼子精油進(jìn)行微膠囊化處理，并探究其對(duì)儲(chǔ)藏中的大米品質(zhì)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)微膠囊化復(fù)合精油處理后的大米霉變程度明顯弱于對(duì)照組，初步證實(shí)了微膠囊化的復(fù)合精油具有良好的抑菌效果。鄧靖等[91]以β-環(huán)糊精為壁材，以大蒜精油與肉桂精油復(fù)合精油（大蒜精油：肉桂精油為1:3）為芯材，制備復(fù)合精油微膠囊，將其置于大米的包裝袋中，探究大米品質(zhì)變化，結(jié)果表明，微膠囊化后的復(fù)合精油，抑制黃曲霉效果更明顯，抑菌率高達(dá)99%，并且根據(jù)大米脂肪酸值的變化進(jìn)行加速貨架期的試驗(yàn)，預(yù)測(cè)對(duì)照組的大米在室溫（25 ℃）條件下貨架期僅為122 d，經(jīng)復(fù)合精油微膠囊處理后的大米在室溫（25 ℃）條件下貨架期可以達(dá)到415 d，證明了復(fù)合精油微膠囊可以延長(zhǎng)大米的貯藏期。Kumar等[92]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)八角精油主要成分為茴香醚（89.12%），對(duì)常見(jiàn)食源性霉菌表現(xiàn)出廣泛的抗菌譜，八角精油的最低抑菌濃度和最低AFB1抑制濃度分別為0.7和0.5 μL/mL，微膠囊化后的八角精油對(duì)黃曲霉和黃曲霉毒素的抑制作用增強(qiáng)。將植物精油進(jìn)行微膠囊化處理，可以增強(qiáng)其作用效果，減少無(wú)效揮發(fā)，延長(zhǎng)其作用時(shí)間。目前植物精油微膠囊的防霉研究還處在實(shí)驗(yàn)室階段，如何簡(jiǎn)化微膠囊制作工藝，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)是亟待解決的問(wèn)題，將植物精油廣泛應(yīng)用于花生、堅(jiān)果等食品中也是一個(gè)值得關(guān)注的研究方向。

4.3 保鮮膜緩釋

塑料薄膜包裝可以延長(zhǎng)產(chǎn)品的保鮮時(shí)間、增加產(chǎn)品銷售貨架期、保護(hù)產(chǎn)品不受污染，在制作薄膜的材料中加入植物精油可以賦予薄膜一定的抗菌性[93]。辛慧等[94]以聚乙烯為原料，加入2%的山蒼子油或2%山蒼子油微膠囊制出的聚乙烯膜對(duì)黃曲霉的抑制率大于50%。在模擬實(shí)驗(yàn)中，它能有效延緩大米的陳化，延長(zhǎng)大米儲(chǔ)藏期。但傳統(tǒng)包裝的塑料薄膜具有釋放有毒氣體和不可生物降解等缺點(diǎn)，近年來(lái)出現(xiàn)的生物降解膜具有生物降解性和環(huán)境友好性，受到了科研人員的廣泛關(guān)注[95-96]。Li等[97]研究發(fā)現(xiàn)，姜黃精油的加入不僅影響了薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和抗水性能，且含1.5或3.0 μL/cm2的姜黃精油殼聚糖膜具有更強(qiáng)的抗黃曲霉活性，抑制率分別為26.13%±1.87%、28.83%±0.79%，顯著抑制黃曲霉的生長(zhǎng)。Thiagarajan等[98]的研究發(fā)現(xiàn)，0.5%殼聚糖羅勒精油進(jìn)行涂膜保鮮，可以在1 d之內(nèi)有效地抑制黃曲霉的生長(zhǎng)，而將濃度為0.1%的羅勒油摻入到薄膜中可在前3 d非常有效地控制黃曲霉的生長(zhǎng)，與空白對(duì)照組相比，生長(zhǎng)顯著減少（P＜0.05）。

目前，抗菌塑料膜的制備仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用性較低，此外，當(dāng)植物精油抗菌膜用于食品保藏時(shí)，大量的精油可能通過(guò)遷移進(jìn)入食品中，不僅影響食品自身的風(fēng)味，而且還可能會(huì)與食品中的成分反應(yīng)，從而改變食品中的營(yíng)養(yǎng)或功能成分[93]；如何成功地將精油運(yùn)用于塑料加工過(guò)程，是制備植物精油抗菌膜材料的一個(gè)挑戰(zhàn)?？山到獗∧るm然具有良好的保鮮和防腐敗作用，但是由于性質(zhì)不穩(wěn)定、生產(chǎn)成本太高、工藝太過(guò)復(fù)雜，在工業(yè)生產(chǎn)中很難實(shí)現(xiàn)。這就需要在未來(lái)的研究中，將生物可降解食品保鮮膜向功能化方向發(fā)展，例如使用納米粒子或其它功能性材料對(duì)膜進(jìn)行改性，也可以將傳統(tǒng)的塑料保鮮膜的改性方法應(yīng)用到生物可降解膜中，從而改變膜的性能和降低成本[99-100]。

4.4 凝膠化

凝膠化是精油包埋處理方式之一，可以提高植物精油的穩(wěn)定性，減少精油的無(wú)效揮發(fā)。凝膠是一種高分子聚合物，在一定條件下，體系中的高分子鏈可以相互交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且它具有粘彈性和很好的生物相容性，因此在醫(yī)藥、食品等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用[101-102]。桉葉精油對(duì)食品中常見(jiàn)的致腐菌如黃曲霉、黑曲霉等均具有一定的抑制性[103]，續(xù)庭瑋等[104]用魚明膠包埋桉葉精油，包埋率可高達(dá)96%，且被包埋后的桉葉精油的抑菌效果隨精油濃度的升高而升高。Sara等[105]用殼聚糖-咖啡酸（CA）納米凝膠包埋孜然精油，包埋率為85%，且78%的包埋油可在1周內(nèi)釋放，游離和凝膠狀態(tài)的孜然精油對(duì)黃曲霉的最小抑制濃度分別為650和350 ppm，經(jīng)過(guò)凝膠包埋可以提高孜然精油抗菌活性和穩(wěn)定性。王曉娟等[106]探究了微纖化纖維素（MFC）氣凝膠的精油緩釋性能，結(jié)果表明當(dāng)精油與MFC的質(zhì)量比為1:1時(shí)，精油的初始保留率為4.38 mg/g（每g氣凝膠中保留4.38 mg精油），精油的釋放速率平均為3.1%，由此可見(jiàn)MFC氣凝膠可以延長(zhǎng)精油的作用時(shí)間。凝膠作為一種新型的精油載體，目前有關(guān)凝膠材料及性能研究較少，尋找新的凝膠材料可以作為一個(gè)研究方向。

5 討論與展望

黃曲霉及其產(chǎn)生的黃曲霉毒素不僅影響了我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還給人和動(dòng)物的生命健康帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅，植物精油作為一種新興的天然防霉劑，相較于現(xiàn)有的物理、化學(xué)方法有源于自然、安全無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，研究表明植物精油不僅可以抑制黃曲霉的生長(zhǎng)繁殖，還可以阻止黃曲霉毒素的產(chǎn)生，具有良好的應(yīng)用前景。

植物精油含有酚類、萜類和醛酮類等抑菌物質(zhì)，不同來(lái)源的植物精油其主要抑菌成分不同，抑菌效果也不同。研究表明，多種植物精油復(fù)配后的復(fù)合精油具有更高效的抗菌作用，不同成分間如何相互作用，以及其對(duì)植物精油抑制黃曲霉能力的影響同樣是值得深入研究的方向。

目前對(duì)于精油抑制黃曲霉菌機(jī)理的研究主要集中在細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和通透性的改變使細(xì)胞內(nèi)重要離子或物質(zhì)泄露，造成黃曲霉細(xì)胞的死亡，但對(duì)其膜結(jié)構(gòu)中磷脂、蛋白質(zhì)的具體作用尚未明確；黃曲霉在生長(zhǎng)發(fā)育以及產(chǎn)生黃曲霉毒素的過(guò)程中，每個(gè)細(xì)胞器都占據(jù)其獨(dú)特的崗位，需要進(jìn)一步研究植物精油對(duì)黃曲霉毒素生成相關(guān)基因表達(dá)的影響，以及生成后對(duì)囊泡運(yùn)輸系統(tǒng)的影響，以便明確植物精油抑制黃曲霉的機(jī)理。

植物精油在防霉的應(yīng)用方式上有待拓展，因?yàn)榫蜌馕兑话爿^重，當(dāng)直接與食品接觸時(shí)，容易使食品沾染精油的氣味，而破壞掉食品本來(lái)的香味。熏蒸法精油殘留量少，食品原來(lái)的風(fēng)味保留較好，因此可以利用精油的揮發(fā)性，減少精油在食品表面的附著，在達(dá)到防腐效果的情況下，最大限度地保留食品原來(lái)的風(fēng)味。由于植物精油的揮發(fā)性和不穩(wěn)定性，如何增強(qiáng)精油穩(wěn)定性、延長(zhǎng)作用時(shí)間是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，目前研究較多的有微膠囊和微乳液，凝膠作為一種比較新穎的精油載體，大多數(shù)研究都表明了其對(duì)精油良好的控釋作用，可以開發(fā)精油凝膠在食品防霉保鮮中的應(yīng)用。目前，對(duì)于植物精油在抑制黃曲霉方面的研究尚不夠全面，隨著研究的逐漸深入，植物精油作為天然抑菌劑定會(huì)在食品防霉保鮮方面發(fā)揮巨大的作用。