黃酮的提取方法及其在食品保鮮中的應(yīng)用

婁 楠，韓曉宇，胡榮柳

（漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南漯河 462000）

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升，人們的食品消費(fèi)水平也逐年提升。2022 年食品消費(fèi)依然保持穩(wěn)定的增長(zhǎng)，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示2022 年上半年全國(guó)人均食品消費(fèi)支出增長(zhǎng)5.0%。食品行業(yè)依托加工工藝、原料生產(chǎn)、保質(zhì)保鮮技術(shù)的進(jìn)步，引領(lǐng)起了新一輪消費(fèi)浪潮[1]。伴隨食品產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展和人們對(duì)美好生活的更高追求，食品安全問(wèn)題和食品質(zhì)量問(wèn)題成為近年來(lái)被社會(huì)高度關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。不同種類食品的保鮮也成為食品類企業(yè)和國(guó)內(nèi)外學(xué)者高度關(guān)注和重點(diǎn)研究的課題。

食品以及食品原材料在制作、加工、運(yùn)輸和儲(chǔ)藏的過(guò)程中會(huì)受到多種不同因素的影響，從而發(fā)生風(fēng)味改變或腐敗變質(zhì)，人體攝入后會(huì)引起一系列食源性疾病，危害身體健康。因此，食品保鮮是現(xiàn)代食品產(chǎn)業(yè)所面臨的重要問(wèn)題[2]。傳統(tǒng)的保鮮方法主要依賴化學(xué)合成的防腐劑對(duì)食品進(jìn)行防腐保鮮，但消費(fèi)者對(duì)化學(xué)防腐劑的接受度不高，天然生物提取的防腐劑成為食品加工產(chǎn)業(yè)的最新選擇。黃酮作為來(lái)源、種類最豐富的植物提取物，正被廣泛用于食品保鮮領(lǐng)域。

1 黃酮概述

黃酮類化合物是一大類生物物質(zhì)的總稱，也被簡(jiǎn)稱為黃酮，廣泛存在于自然界植物的根、莖、葉以及果實(shí)中，有些真菌類微生物的次級(jí)代謝產(chǎn)物中也含有黃酮，是一類具備多種生物活性功能的純天然活性產(chǎn)物[3]。黃酮以C6-C3-C6為基本碳架，由兩個(gè)苯環(huán)（被稱為A 環(huán)和B 環(huán)）經(jīng)三碳鏈結(jié)合而成，根據(jù)其化學(xué)成分可以分為黃酮醇類、黃烷-3-醇、黃酮化合物、黃烷酮、異黃酮和花青素6 大類[4]。黃酮的種類繁多，目前為止被發(fā)現(xiàn)的生物黃酮有4 000 ～5 000 種，已經(jīng)有許多的黃酮提取物被應(yīng)用于醫(yī)療保健、藥品生產(chǎn)、食品加工、食品防腐保鮮等領(lǐng)域中，常見(jiàn)的有白藜蘆醇、柔花酸、檸檬黃、綠茶多酚等。

2 黃酮的保健作用

研究表明，黃酮具有很好的抗氧化生物活性，可以有效清除人體內(nèi)常見(jiàn)的DPPH、ABTS 和OH 這3 種自由基[5]，可以有效預(yù)防心腦血管疾病和抵抗衰老，同時(shí)也兼具抗炎、鎮(zhèn)痛、抗病毒、抗癌的作用，對(duì)身體健康有多種益處。閆旭宇等[6]的研究表明，在黃秋葵嫩果中提取的黃酮比維生素C 具有更強(qiáng)的清除自由基能力，表現(xiàn)出較好的抗氧化活性。賈艷南[7]分別從薔薇科植物金纓子和荔枝核中提取了黃酮，實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果顯示，高純度的黃酮化合物可以有效抑制腺病毒在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制。

3 黃酮的提取工藝

3.1 有機(jī)溶劑提取法

黃酮類化合物的溶解度因結(jié)構(gòu)及存在狀態(tài)的不同而有很大的差異，苷元分子中引入羥基數(shù)越多，其在水中的溶解度越大，而羥基經(jīng)甲基化后，在有機(jī)溶劑中的溶解度增加。黃酮一般易溶于水、甲醇、乙醇等強(qiáng)極性溶劑，但難溶或不溶于苯、氯仿等有機(jī)溶劑。乙醇無(wú)毒且容易獲得，用于提取黃酮成本較低，因此常使用70%～75%的乙醇提取黃酮[8]。但是有機(jī)溶劑萃取具有耗溶劑、耗時(shí)且生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)，因此有機(jī)溶劑提取法逐漸被酶解法、微波法、超聲波法所取代。

3.2 酶解法

在研究和生產(chǎn)應(yīng)用中，黃酮的主要來(lái)源是植物，因此可以使用專一分解植物細(xì)胞壁的纖維素酶有效分解植物細(xì)胞壁，使植物細(xì)胞內(nèi)容物加速溶出，提升黃酮類化合物的提取效率。這種方法具有安全、綠色、無(wú)毒和高效的突出優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于黃酮的提取。姚曉琳等[9]將酶解法應(yīng)用于橙皮中黃酮的提取，在使用濃度為5%的纖維素酶處理后，經(jīng)乙醇提取，總黃酮得率最高可以達(dá)到2.73%，條件溫和，產(chǎn)品得率高。

3.3 超聲波法

超聲波提取技術(shù)是中草藥有效成分提取的一種常用技術(shù)，簡(jiǎn)單、便捷且高效，被廣泛應(yīng)用于各類天然活性物質(zhì)的提取。與常規(guī)的提取方法相比，超聲波的空化作用可以有效提升活性成分的提取效率，加速黃酮類化合物的溶出，有效縮短提取時(shí)間。季青霞等[10]在提取水芹中的黃酮類化合物時(shí)發(fā)現(xiàn)，在通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化提取工藝后，使用超聲波處理料液10 min，提取率可以達(dá)到11.2%，比傳統(tǒng)提取方法時(shí)間縮短91.6%。

3.4 微波法

微波提取法是在提取過(guò)程中對(duì)物料和溶劑加以微波處理，微波產(chǎn)生的輻射、電磁場(chǎng)和加熱作用可以作用于植物細(xì)胞，加速植物細(xì)胞內(nèi)容物的擴(kuò)散，提升黃酮類化合物從植物細(xì)胞中溶出的速度。與超聲波提取法相比較，微波提取法的提取效率更高。譚靜等[11]在提取柚皮黃酮類化合物的研究中，將超聲波法和微波法進(jìn)行對(duì)比，微波提取的得率為8.437 mg·g-1，超聲波提取的得率為5.263 mg·g-1。

4 黃酮的抑菌作用

關(guān)于黃酮抑菌作用的研究非常廣泛，大量的文獻(xiàn)對(duì)植物提取黃酮的抑菌性均有報(bào)道，有些總黃酮提取物在濃度低至10 μg·mL-1時(shí)仍然表現(xiàn)出優(yōu)秀的抑菌效果。黃酮的抑菌機(jī)制主要表現(xiàn)在以下3 個(gè)方面。

4.1 黃酮抑制ATP 酶的作用

生物黃酮在進(jìn)入微生物細(xì)胞后，具備降低微生物細(xì)胞ATP（三磷酸腺苷）含量的作用。作為生物代謝的直接供能物質(zhì)，當(dāng)微生物細(xì)胞ATP 含量降低時(shí)，細(xì)胞代謝受到抑制，細(xì)胞增殖也相應(yīng)被抑制，使其不能大量繁殖。熊萍萍[12]通過(guò)測(cè)定ATP 酶的活性發(fā)現(xiàn)，大蒜提取物可以顯著抑制灰霉菌細(xì)胞內(nèi)ATP 酶的活性，從而降低ATP 的含量，表現(xiàn)出抑菌性。

4.2 黃酮破壞細(xì)胞膜的作用

生物黃酮可以破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，導(dǎo)致Na+、K+和細(xì)胞內(nèi)容物的外流，從而引起細(xì)胞死亡，發(fā)揮抑菌作用。李欣越等[13]通過(guò)測(cè)定菌懸液電導(dǎo)率和膜電位的方法研究了山蒼子提取物對(duì)細(xì)胞膜的影響，發(fā)現(xiàn)山蒼子精油可以使菌懸液的電導(dǎo)率和膜電位明顯上升，說(shuō)明細(xì)胞膜遭到了破壞，引起了細(xì)胞內(nèi)容物的外流。

4.3 黃酮破壞DNA 的作用

黃酮可以破壞細(xì)胞DNA，當(dāng)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)遭到破壞就會(huì)干擾細(xì)菌正常的繁殖和復(fù)制，從而降低細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖速率，發(fā)揮抑菌作用。周云冬[14]選用大腸桿菌為研究對(duì)象，提取了大腸桿菌的總DNA，并采用牡丹花提取物處理樣品后發(fā)現(xiàn)，添加牡丹花提取物可以明顯降低樣品中DNA 的含量?？虏傻萚15]從番石榴中提取了槲皮素，并使用紙片法進(jìn)行了抑菌研究，發(fā)現(xiàn)槲皮素對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門(mén)氏菌、志賀氏菌及枯草芽孢桿菌均有抑制作用，其中對(duì)大腸桿菌和沙門(mén)氏菌的抑制作用最強(qiáng)。

5 黃酮在食品保鮮中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的化學(xué)合成防腐劑逐漸無(wú)法適應(yīng)食品市場(chǎng)對(duì)“純天然”“綠色”“無(wú)添加”食品產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，針對(duì)天然防腐劑的開(kāi)發(fā)也應(yīng)運(yùn)而生。黃酮因其具備抗氧化和廣譜抑菌作用而被廣泛應(yīng)用在食品保鮮領(lǐng)域，成為一種新型的純天然保鮮劑。

在肉類和水產(chǎn)產(chǎn)品的運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中，肉類因其水分活度高、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富而容易氧化失去風(fēng)味，也容易因微生物污染而導(dǎo)致腐敗變質(zhì)。黃酮可以中和活性氧，延緩脂肪、蛋白質(zhì)的氧化過(guò)程，從而使肉類保持鮮嫩的色澤和豐富的口感。此外黃酮優(yōu)秀的抑菌效果可以有效抑制肉類產(chǎn)品細(xì)菌的滋生，配合傳統(tǒng)的冷凍儲(chǔ)藏方式，可以更好地延長(zhǎng)肉類的儲(chǔ)藏時(shí)間。楊宇華等[16]將艾草中的黃酮應(yīng)用于雞胸肉的保鮮，并進(jìn)行理化檢測(cè)和感官評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)使用0.4 mg·mL-1的艾草黃酮純化物涂抹雞胸肉可以有效延長(zhǎng)雞肉的保鮮期。在果蔬的保鮮中，使用黃酮處理果蔬后，可以減少果蔬水分的流失，抑制果蔬的代謝，保持果蔬的新鮮口感。同時(shí)黃酮還可以抑制多酚氧化酶的活性，阻止酶促褐變，保持果蔬鮮亮的色彩，延長(zhǎng)鮮切水果的保鮮期。此外，黃酮類化合物還可以結(jié)合蛋白質(zhì)、多糖等高分子化合物形成可食用的天然抗氧化保護(hù)膜，從而延緩食品保鮮期。將檸檬酸與乳清蛋白結(jié)合所形成的保護(hù)膜涂抹在鮮切蘋(píng)果的表面，可以有效保持蘋(píng)果水分活度和色澤，延長(zhǎng)蘋(píng)果保藏期。除此以外，黃酮還可以應(yīng)用在豆?jié){、牛奶、花生乳等蛋白質(zhì)含量豐富的飲品的保鮮中，竹葉黃酮提取物對(duì)豆?jié){中的微生物有明顯的抑制作用，并且對(duì)豆?jié){的質(zhì)地、色澤和口感等沒(méi)有不良影響[17]。

6 結(jié)語(yǔ)

黃酮是一類具備多種生物活性的天然提取產(chǎn)物，因其具有優(yōu)秀的抗氧化性和抑菌性被廣泛應(yīng)用在食品加工和食品保鮮領(lǐng)域中。通過(guò)總結(jié)大量的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，針對(duì)不同食物原料以及不同的加工和儲(chǔ)藏條件，黃酮在食品保鮮中發(fā)揮的作用不同，對(duì)食品感官品質(zhì)的影響也不同。因此，在應(yīng)用黃酮時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同的原料選擇合適的濃度、溫度和pH 值。