（生物物理学专业论文）肉桂油抑制黄曲霉作用研究.pdf

摘要 因微生物生长而引起食品变质是事关国民生命安全和健康的大事。我困是一个人 口大国，食品需求量巨大，食品的贮藏、防霉保鲜是食品工业所面临的重大课题。日 前，我国食品贮藏中广泛使用的脱氧保鲜剂成本贵，时效短，即使使用毒性小、污染 小的高效而广菪的新一代化学防腐剂l 乜仅起抑制而无脱毒作用，食品安全卫生任务艰 巨，形势严峻。 箍于化学防腐剂使用条件所限、长期使用会产生生物抗药性和累积性毒害等缺点， 目前人们已将目光转向从生物中寻找天然抗菌活性成分( 如香精油) 作为防腐剂并已 成回归自然的时尚。天然防腐剂副作用小，时效长且快。但困内外对香精油研究仍限 于局部抑菌的静态水平，而对抗菌防腐剂潜在相关抑菌机制的研究则尚少报道。 本课题来自农业部“抗黄曲霉天然香精复合油及其制剂”项目( 农计函f 2 0 0 4 1 5 1 4 号) ，文中选用樟科香辛料类作物肉桂的提取物( 即肉桂油) 为材料，多角度观察其 对引起食品变质危害很大的黄曲霉抑制效果，探讨并初步阐明该天然香精油抑制黄曲 霉的过程及机理。 1 水蒸汽蒸馏、n a 2 s 0 4 脱水提取香精油：采用水蒸汽蒸馏法将肉挂粉碎成1 0 6 0 n m 颗粒于2 8 0 下从肉桂中提取肉桂油。提取过程中，初始至1 h 内出油渐快，2 h 时馏 出8 0 挥发油；最后用n a 2 s 0 4 脱水获精油，得率为总样重的18 。经g c m s 分析表 明所提肉桂油主要成分为肉桂醛和肉桂酸。 2 与同类香精油比较，肉桂油抑荫效果快而显著：采用不同扩散方式研究肉桂油抑 制黄盐霉作用，表明同等浓度下该香精油抑制效果优于几种常见香精油。液体接触方 式的m i c 为2 0 9 l m l ，气体扩散方式m i c 为1 5 1 a l m l 。 3 湿微和亚显微观察黄曲霉细胞结构变化：采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜 观察肉桂油对黄曲霉孢子和菌丝体影岫，发现实验组黄曲霉细胞的孢子结构发生畸变， 菌丝体结构出现不规则变化，细胞壁纹理结构紊乱，甚至消失，细胞质膜模糊，细胞 质内形成一些不规则小体。 4 与对照组相比，探索肉桂油抗菌动态过程：经肉桂油处理的黄曲霉孢子生长过程 绘制成培养1 5 d 内的生长曲线，发现对照组从孢子萌发、菌落大小、魏色等特征产生 了明显的变化；实验组未进入对数生长期，即直接进入衰老萎缩。 5 采用气化扩散抗菌，研究该香精油对菌物细胞壁结构组成的影响：发现该油作用 f 黄曲霉细胞壁组成中蛋白质和糖醛酸的含量减少2 0 左右，而氨基糖的含量减少5 6 ：无机磷的含量减少3 3 。h p l c 分析表明，中性糖中半乳糖占中性糖比例相比对 照绍降低4 6 ，而氨基糖巾半乳糖胺比对照绢降低了8 8 ，均说明肉桂油能通过破坏 黄曲霉细胞壁结构，改变了对周围物质的选择性吸收。 6 _ 肉桂油对细胞膜的流动性、通透性等功能的影响：与对照组相比，发现该香精油 作用i i 黄曲霉细胞膜c a 2 、k 离子渗漏明显；细胞内外液的m d a 含量均呈逐渐增加 之势；膜总脂质、磷脂、胆固醇含量产生明显变化，总腊质含量下降4 4 ，磷脂含量 则增加了2 5 倍，胆固醇含量降低2 0 。因此，肉桂油抑制黄曲霉生长的靶点应为细 胞膜。 7 通过影响黄曲霉呼吸代谢途径中关键酶活性，抑制菌物代谢进程：与对照组相比， 发现实验组黄啦霉细胞呼吸中糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径均受抑制，其中以 对三羧酸循环中苹果酸脱氢酶和琥珀酸脱氢酶活力分别较对照组下降了2 8 3 和2 8 9 ，削弱t - 细胞生存中能量的补偿。 综上所述，文中从细胞、亚细胞和酶水平的不同层次上初步探讨了肉桂油对黄曲 霉的抑制作用，肉桂油抑制黄曲霉生长的机理不是单一因素作用，而是通过其进入细 胞后，对细胞壁、细胞膜以及细胞代酣整体协同作用而起到抑制的效果，为肉桂油这 种天然香精油应用于食品防腐初步提供了理论依据。 文中创新点：初步构建了对肉桂油这种天然香精油的快速蒸馏脱水精制途径，对 其抑制引起食品变质并强烈致毒的黄曲霉生长机理进行了多方位的研究。 关键词：肉桂油，黄曲霉，防腐剂，机理 s t u d yo fc i n n a m o n e s s e n t i a lo i li n h i b i t i o no na s p e r g i l l u s f l a v u s a b s t r a c t f o o ds p o i l a g ec a u s e db ym i c r o b i a lg r o w t hi sag r e a te v e n tr e l a t e dt on a t i o n a lp e o p l e s a f e t ya n dh e a l t h c h i n ai sac o u n t r yw i t hal a r g ep o p u l a t i o na n dg r e a td e m a n df o rf o o d ，f o o d i n d u s t r ya r ef a c i n gam a j o ri s s u eo f f o o ds t o r a g e 、a n t i m o u l da n dp r e s e r v a t i o n a tp r e s e n t , d e o x y - p r e s e r v a t i v e sa r ew i d e l yu s e di nf o o ds t o r a g ew h i c hi sh i 曲c o s ta n ds h o r ta g i n g ，e v e n i f u s i n gn e wg e n e r a t i o no f t h eb r o a d - s p e c t r u mc h e m i c a lp r e s e r v a t i v e sw i t l ll o wt o x i c i t ya n d l i t t l ep o l l u t i o n ，i tc a l lo n l yi n h i b i tb u tw i t h o u tv i r u s - f r e e s of o o ds a f e t ya n dh e a l t hi sa l l a r d u o u st a s kw i t hs e r i o u ss i t u a t i o n b e c a u s ec h e m i c a lp r e s e r v a t i v e sh a v es h o r t c o m i n g ss u c ha sl i m i t e dc o n d i t i o n 、b i o l o g i c a l r e s i s t a n c ea n dc u m u l a t i v ep o i s o nw i t hl o n g t e r mu s e ，p e o p l eh a v et u r n e da n dl o o k e dt of i n d n a t u r a la n t i b a c t e r i a li n g r e d i e n t s ( s u c ha se s s e n t i a lo i l s ) f r o mb i o l o g ya sap r e s e r v a t i v e n a t u r a lp r e s e r v a t i v e sh a v el i t t l es i d ee f f e c t s ，f a s ta n dl o n ga g i n g b u tt h er e s e a r c h e so f e s s e n t i a lo i l sa r es t i l ll i m i t e dt ot h es t a t i cl e v e lo f p a r t i a la n t i b a c t e r i a li nc h i n aa n da b o a r d , t h e r ei sl i t t l er e p o r ta b o u ti t sa n t i b a c t e r i a lm e c h a n i s ma sp r e s e r v a t i v e s t h i ss u b j e c tc o m e sf r o mt h ei t e mo f a n t i - a s p e r g i l l u s f l a v u sn a t u r a lf l a v o rc o m p o s i t e o i la n di t sp r e p a r a t i o n ”( n o 2 0 0 4 1 51 4 ) s u p p o r t e db yt h em i n i s t r yo f a g r i c u l t u r eo f t h ep r c i nt h i sp a p e r , e x p e r i m e n tm a t e r i a li sc i n n a m o no i lw h i c hi se x t r a c t e df r o mc i n n a m o no f l i 船e as z e m a o i sa n ds p i c ec r o p s t h r o u 曲m u l t i - a n g e lo b s e r v a t i o no ni t si n h i b i t i o ne f f e c to n a s p e r g i h u s f l a v u sw h i c hc a u s e sf o o ds p o i l a g ea n dh a sg r e a th a r m ，i n h i b i t i o np r o c e s sa n d m e c h a n i s mo f t h i se s s e n t i a lo i la r ed i s c u s s e da n dp r e l i m i n a r yc l a r i f i e d 1 c i n n a m o ne s s e n t i a lo i l sw a se x t r a c t e db ys t e a md i s t i l l a t i o n ，n a 2 s 0 4d e h y d r a t i o n ： c i n n a m o nw a sc r u s h e d1o 6 0 m np a r t i c l e s t h e nc i n n a m o no i lw a se x t r a c t e du s i n gs t e a m d i s t i l l a t i o n i n t h e 2 8 0 c i n t h e p r o c e s s o f s e p a r a t i o n ，t h es p e e d o f d i s t i l l a t i o nr a i s e d g r a d u a l l yf r o mi n i t i a lt oo n eh o u r , 8 0 v o l a t i l eo i lw a sd i s t i l l a t e du n t i l2h o u r s ；f i n a l l y c i n n a m o n e s s e n t i a l o i l w a s o b t a i n e d b y n a 2 s 0 4 d e h y d r a t i o n , t h e y i e l d i s1 8 o f t o t a l s a m p l ew e i g h t t h er e s u l t so f c _ 配- m sa n a l y s i ss h o w e dt h a tt h em a j o rc o m p o n e n t so f c i n n a m o no i lw e r ec i n n a m a l d e h y d ea n dc i n n a m i ca c i d 2 c o m p a r e d w i t h t h es i m i l a r k i n d so f e s s e n t i a l o i l s ，t h ee f f e c t o f i n h i b i t i o n o n a s p e r g i l l u s f l a v u sw a s m o r ef a s ta n dr e m a r k a b l e ：t h r o u g hr e s e a r c ho nt h e r ei n h i b i t i o no n a s p e r g i l l u s f l a v u sb yd i f f e r e n td i f f u s i o nm e t h o d ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ee f f e c to f c i n n a m o no i li n h i b i t i o no na s p e r g i l t u s f l a v u si sm o r er e m a r k a b l ea tt h es a m ec o n c e n t r a t i o n t h e m i co f c i n n a m o n o i l i n h i b i t i o n o n a s p e r g i l i u s f l a v u s i s1 5 1 t l ，m l b y l i q u i dc o n t a c t a n d 2 o gl m lb yg a sd i f f u s i o nm e t h o d 3 o b s e r v a t i o no nc h a n g e so f m i c r o s c o p i ca n ds u b m i c r o s c o p i cc e l ls t r u c t u r e ：t h r o u g h o b s e r v a t i o no ns p o r e sa n dm y e e l i ao f a s p e r g i l l u s f l a v u se f f e c t e db yc i n n a m o no i lu s i n g o p t i c a lm i c r o s c o p y , s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p y , t e m ，t h e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h es p o r e s o f a s p e r g i l l u s f l a v u sb r o u g h ta b e r r a n c e ，m y c e l i as t r u c t u r ec h a n g e e di r r e g u l a r , c e l lw a l l t e x t u r es t r u c t u r eg o td i s o r d e ra n dh a r dt od i s t i n g u i s h ，e v e nd i s a p p e a r e d ，c e l lm e m b r a n e b e c o m ei l l e g i b i l i t y , s o m ei r r e g u l a rb o d i e sw e r ef o r m e di n t h ec y t o p l a s m 4 c o m p a r e dw i t ht h ec o n t r o lg r o u p d i s c u s s i n gd y n a m i cp r o c e s so f c i n n a m o n o i l a n t i b a c t e r i a la c t i v i t y ：t h r o u g hd r a w i n gt h eg r o w t hc u r v eo f a s p e r g i l l u s f l a v u ss l s o r e sw i t h i n 1 5d a y st r e a t e db yc i n n a m o no i l ，w ef o u n dt h a tt h ec h a r a c t e r i s t i c so f c o n t r o lg r o u pf r o m s p o r eg e r m i n a t i o n ，t h ec o l o n ys i z e ，c o l o rh a dc h a n g e ds i g n i f i c a n t l y e x p e r i m e n tg r o u p d i d n t e n t e rt h el o g a r i t h m i cg r o w t hp h a s e ，b u td i r e c t l yg o ti n t ot h ea g i n ga n da t r o p h y , 5 s t u d yo f t h i so i li n f l u e n c i n go nc o m p o s i t i o no f a s p e r g i l l u s f l a v u sc e l lw a l lb yg a s d i f f u s i o n ：t h er e s u l t ss h o w e dt h a tp r o t e i na n du r o n i ca c i dc o n t e n to f a s p e r g i l l u s f l a v u sc e l l w a l ld e c r e a s e d2 0 ，a n dt h ea m i n os u g a rc o n t e n td e c r e a s e db y5 6 ；i n o r g a n i cp h o s p h o r u s c o n t e n td e c r e a s e db y3 3 h p l ca n a l y s i ss h o w e dt h a tt h en e u t r a ls u g a rg a l a c t o s ef o rn e u t r a l s u g a rr a t i oc o m p a r e dt ot h ec o n t r o lg r o u pd e c r e a s e db y4 6 a n dt h ea m i n os u g a rg a l a c t o s e a m i n e st h a nt h ec o n t r o lg r o u pd e c r e a s e db y8 8 a l lo f t h e s er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ec e l l w a l ls t r u c t u r eo f a s p e r g i l l u s f l a v u sw a sd e s t r o y e da n dt h es e l e c t i v ea b s o r p t i o nt os u r r o u n d i n g m a t e r i a lc h a n g e d 6 c i n n a m o no i li n f l u e n c i n go nt h e a s p e r g i l l u s f l a v u sc e l lm e m b r a n ef u n c t i o no f f l u i d i t y a n dp e r m e a b i l i t y ：c o m p a r e dw i t ht h ec o n t r o lg r o u p ，c 矿，k _ i o no f a s p e r g i l l u s f l a v u sc e l l m e m b r a n ew a sl e a k e d ；t h ec o n t e n to f e x t r aa n di n t r a - c e l l u l a rm d a i n c r e a s e d ；t h et o t a ll i p i d 、 p h o s p h o l i p i d sa n dc h o l e s t e r o lo f c e l lm e m b r a n eh a ds i g n i f i c a n t l yc h a n g e d ，t h et o t a ll i p i d c o n t e n td e c r e a s e db y4 4 ，p h o s p h o l i p i d sc o n t e n ti n c r e a s e db ya l m o s t2 5t i m e s ，c h o l e s t e r o l d e c r e a s e db y2 0 t h e r e f o r e ，o n et a r g e to fc i n n a m o no i li n h i b i t i o no nt h eg r o w t ho f a s p e r g i l l u s f l a v u ss h o u l db ec e l lm e m b r a n e 7 t h r o u g hi n f l u e n c i n gk e ye n z y m ea c t i v i t yo f r e s p i r a t o r ym e t a b o l i s mp a t h w a y , m e t a b o l i s mp r o c e s so f a s p e r g i l l u s f l a v u sw a si n h i b i t e db yc i n n a m o no i l ：c o m p a r e dw i t ht h e c o n t r o lg r o u p ，w ef o u n dt h a tt h eg l y c o l y s i s ，h e r b sc y c l e ，t h ep e n t o s ep h o s p h a t ep a t h w a yo f a s p e r g i l l u s f l a v u sc e l lr e s p i r a t i o nw e r ei n h i b i t e d ，t h ea c t i v i t yo f m a l a t ed e h y d r o g e n a s ea n d s u c c i n i cd e h y d r o g e n a s ed e c r e a s e d b y2 8 3 2 8 9 r e s p e c t i v e l y e n e r g yc o m p e n s a t i o no f c e l l ss u r v i v ew e a k e n e d ns u m m a r y , t h ei n h i b i t i o no f c i r m a m o no i lo na s p e r g i l l u s f l a v u sw a s p r e l i m i n a r y d i s c u s s e da tc e l l u l a r , s u b c e l l u l a r 、e n z y m el e v e l s t h er e s u l t si n d i e a t e dt h a tt h em e c h a n i s mo f c i n n a m o no i li n h i b i t i o no n a s p e r g i l l u s f l a v u sw a s n o tt h es o l ef a c t o r , b u to v e r a l ls y n e r g i e s t h r o u g ha f f e c t i n gt h ec e l lw a l l 、c e l tm e m b r a n ea n dc e l lm e t a b o l i s m a l lr e s u l t si n i t i a l 1 y p r o v i d e da t h e o r e t i c a lb a s i so f c i n n a m o no i ls u c ha sn a t u r a le s s e n t i a lo i l su s e di nf o o d p r e s e r v a t i o np r o v i d e t e x ti n n o v a t i o n s ：e x t r a c t e dw a yo f c i n n a m o no i lw a si n i t i a l l yc o n s t r u c t e db y r a p i d s t e a md i s t i l l a t i o na n dd e h y d r a t i o n ，i t sm e c h a n i s mo f i n h i b i t i o no na s p e r g i l l u s f l a v u sw h i c h c a u s e df o o ds p o i l a g ea n d h a d s t r o n g l yt o x i c i t yw a sr e s e a r c h e db ym u l t ia n g l e k e y - w o r d s ：c i n n a m o no i l ；a s p e r g i l l u s f l a v u s ；a n t i s e p t i c ；m e c h a n i s m 独创性声明 本人声明所呈的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果据我所知，除厂文中特别加以标注和致谢的地方 夕f 、，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得安徽农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料与 我。一同- 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意 学位论文作者签名瓤 签字日期：冲年( 月1 7 口 学位论文版权使用授权书 布学位论文作者完全了解安徽农业大学有关保留使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 文件，允许论文被奄阅和借阅本人授权安徽农业大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印缩印或扫 描等复制手段保存汇编学位论文( 保密的学位论文在解密后适用本授 权书) 学位论文作者签名： 签字日期：w 7 年 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通信地址： 指导教师签名：叠兰盟 签字日期：幻7 年么局乎佰 电话： 邮编： 文献综述 在食品工业中，为了防止食品因微生物生长而腐败变质，延长食品保存期，往往 需要使用食品防腐剂。食品防腐剂是类能防止食品由微生物引起的腐败变质作用， 延长食品贮藏期的食品添加剂。食品防腐剂一般不包括不能直接加入食品中使用的 消毒剂、杀菌剂、防虫剂、杀虫剂。种理想的防腐剂，应符合高效、广谱、低毒、 长效、稳定、便于使用、环境帽容性好、市场潜力大等条件【2 】。食品防腐剂的应用己 越来越普遍，食品防腐剂方面的研究也非常活跃，近年来，随着追求绿色、天然食品 的需求，寻找广谱、高效、低毒、天然的食品防腐剂成为食品科学等相关领域研究的 一个热点。 1 目前应用于食品中的主要防腐法 目前在食品中应用的主要防腐方法有物理法、化学法、生物法三类。 1 1 物理方法防腐抗霉 为了防止食品等腐败霉变，可以采用热力、辐射、微波等物理因素对其进行灭菌， 但是这些方法可以导致食品营养价值、质地、外观、风味等发生不可逆改变，而且耗 能大，因此在食品等的保藏中常采用抑菌的方法。由于水分( 湿度) 、温度、气体是 影响微生物代谢活动的三个至关重要的环境因素，因此目前的主要物理方法大都是通 过采用控制环境温度、湿度和气体成分的方法来抑制微生物生长。如在粮食的储藏中 常常保持温度在5 1 5 c ，可导致浸染菌生长发育缓慢，甚至停滞；通过降低粮食含 水量，使微生物生长丧失必要的活化水( a c t i v a t e d w a t e r , a w ) ；绝大多数霉菌是好氧 的生物，人为排除贮藏物中的原有气体，引入某些非微生物生长需要或抑制生长的 c 0 2 、n 2 等气体，甚至将食品进行真空包装以隔绝氧气达到防腐抗霉的目的【3 q l 。 物理防腐抗霉方法虽然效果很好，但是由于在操作条件上繁琐，且成本较高，因 此不是主要的防腐抗霉方法。 1 2 化学防腐抗霉剂【6 咽 采用化学类防腐剂是现阶段采用的最广泛的防腐抗霉手段。目前食品行业所普遍 采用的有以下几种化学防腐剂。 1 2 1 臭氧 臭氧是一种广谱杀菌剂，可以在短时间内达到杀灭大肠杆菌、蜡杆菌、霉菌等多 种微生物的作用1 6 j 。 1 2 2 固体二氧化氯 稳定的二氧化氯溶液是被世界卫生组织列为i a 级安全高效广谱防腐剂，以吸水 树脂聚丙烯酸为载体制得固体二氧化氯不仅安全高效，广谱杀菌且无色，无味，无毒 副作用。由于其自身扩散能力强，活性高不借助任何设备，不与食品接触，不对食品 造成二次污染。 1 2 3 富马酸二甲酯 富马酸二甲酯是当前国内外大力发展的新型防霉保鲜剂，能抑制3 0 多种霉菌和 酵母菌，且其抗菌性能不受p h 值的影响，具有高效广谱、安全性高、价格低廉等优 点。其综合抗菌防腐性能优于目前常用的苯甲酸、山梨酸、丙酸及盐、脱氧醋酸等同 类防腐剂。它具有很强的生物活性，因升华而具有熏蒸性，因而具有接触杀菌与熏蒸 杀菌双重作用。其毒性低，该物质进入人体后很快变成人体代谢的正常成分富马酸。 富马酸二甲酯在蔬菜、水果、中草药- 烟草、化妆品、纺织品、胶卷、磁带、软盘、 皮革、纸张、图书资料的防腐、防霉、防虫方面也有广泛的应用。富马酸二甲酯在食 品保鲜中具有极大的应用价值和良好的经济效益，尤其是在高温、高湿的条件下，可 避免食品的变质腐化及外观上出现干裂、老化、口感差等严重影响生产和市场销售的 情况发生 7 1 。 1 2 4 苯甲酸及其钠盐 苯甲酸又名安息香酸，稍溶于水，可溶于乙醇，在酸性条件下对多种微生物( 酵 母、霉菌、细菌) 有明显抑菌作用，但对产酸菌作用较弱。 1 2 5 对羟基苯甲酸酯类 对羟基苯甲酸酯又名“尼泊金酯”，其防腐效果优于苯甲酸及其钠盐。在p h 值4 8 范围中都有良好效果。缺点是水溶性较差，常需用醇类溶解后使用。 ， 1 2 6 山梨酸及其盐类 山梨酸( 2 ，4 乙二烯酸) ，又名花歉酸，微溶于水，易溶于乙醇，对光、热稳定， 长期放置易氧化着色，对霉菌、酵母菌和好气性细菌均有抑菌作用，但对嫌气性细菌、 芽孢杆菌和嗜酸乳杆菌几乎无效。山梨酸是酸性防腐剂，适用范围在p h 值5 5 以下， 而毒性为苯甲酸的1 4 ，有逐步取代苯甲酸及其钠赫的趋判引。 1 3 天然生物防腐抗霉剂【9 q 8 】 化学防腐剂虽然抗霉效果显著，但是因其组分单一，长期使用能产生生物产生抗 药性，使其失去抑制作用：其次只起抑制霉菌生长而不能杀菌和清除原料中已有的霉 菌毒素：其三，尽管采用限量使用，但每种化学防霉剂都有一定安全指标和期限，使 用时间过长或过量均能使人和家畜产生积累性毒害。而天然生物防腐剂因其具有天 然、高效低度或无毒及不破坏食品的原有风味等优点，在当前追求绿色、高效、广谱 抗霉剂的时代潮流下，从天然抗菌物质中寻找防腐抗霉剂成为当前各国从事食品及农 产品贮藏研究的主流和热点。 目前天然生物防腐剂的主要来源有植物、微生物和动物三类。 1 3 1 植物来源的生物防腐抗霉剂 植物自古以来就是一个宝库，其组分中具有很多重要的天然抗菌物质，目前植物 来源中的生物防腐剂主要的也是最重要的一个来源就是从食用香辛料中提取的。 ( 1 ) 香辛料 香辛料般指生长在热带的芳香植物的根、树皮、种子或果实，具有调味增香的 作用，其中不少种还有程度不同的抑菌防腐作用，而且早已被古人所利用。这些香辛 料能抑菌防腐，真正起作用的是其精油，而目前研究与开发食品防腐剂使用的大多也 是香辛料的精油或提取物。多年来，众多学者对香辛料中抗菌活性成分的提取、抗菌 效果的评价、作用机制及应用范围进行了广泛的研究。关于这方面的研究进展将在本 综述下面作为个重点内容详细论述。 ( 2 ) 中草药来源 中药包括般的草药在内，已达5 0 0 0 余种，而常用的约有7 0 0 8 0 0 种，其中 绝大部分为植物药。中药历来就被公认为既有益于健康又有特定治疗效果，利用具有 悠久食用历史的中草药作为食品防腐剂具有低毒、更容易为消费者接受的优点。1 9 9 6 年r 本批准使用的天然食品添：b n i y u 中有很多是中药的提取物，如当归提取液、连翘提 取物等，而它们又大多作为防腐保鲜剂使用。可见中草药以其天然的药用价值成为天 然防腐剂的理想来源。多年来，国内外学者对中草药抗菌作用进行了大量研究工作。 甘草来源于豆科甘草属多种植物的根和根茎，是一种非常重要的药材，还是医药、 食品、烟草等工业的常用原料和风味添加剂。姚兆斌等从提取甘草酸后的甘草渣中筛 选出了抗菌成分，发现甘草渣提取物对黑曲霉、米曲霉、黑根霉、毛霉、拟青霉具有 较好的抑制作用，并利用薄层层析法初步判定抗霉的关键成分是甘草黄酮类化合物。 吴仲儿等从甘草渣中提取出甘草酮类化合物，对霉菌有较好的抑制作用。 吴周和等报道八角食用乙醇提取物对青霉抑制作用不明显，但对金黄色葡萄球 菌、大肠杆菌及黑曲霉有较强的抑制作用，对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的最低 抑菌浓度为1 2 5 m g m l ，对大肠杆菌和汉逊氏酵母为2 5 m g m l ，对黑曲霉及青霉等分 别为5 0 m g m l 和1 0 0 m g t m l ，对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的抑菌活性p h 范围 为4 6 ，对大肠杆菌为4 5 。 连翘提取物在日本已经批准作为防腐剂使用。它的主要成分连翘酚。王维华等报 道，采用几种不同的溶剂，提取连翘中的抗菌有效成分，通过抑菌试验筛选出抗菌作 用最强的制剂一乙醇提取物，然后通过对鲜鱼制品的保存试验和新鲜度的常规检测， 证实主要抗菌成分为连翘酚，5 乙醇连翘提取物能有效延长鲜鱼丸的保质期。连翘 是一种较普通的中药，价格便宜，使用时安全性高，对食品的风味影响很小，且不受 剂量、p l q 值限制。王南周等人采用不同的溶剂提取连翘的有效抗菌成分，测定提取 物的抗菌活性发现连翘提取物对常见食品污染菌均有较强的作用，最低抑菌浓度m i c 都小于1 0 0 0 p p m ，还不受p h 的限制。 银杏叶提取物含有很多活性物成分，如银杏酮、银杏酸等。周建新等研究发现银 杏叶提取物抗菌作用明显，对细菌和真菌的最低抑菌浓度为1 2 5 和5 o ，在p h5 9 范围有抑菌活性，且具有埘高湿短时处理的能力。宫霞经研究认为银杏叶提取物中 多种长链酚类物质是主要的抗菌物质，如白果酚和漆树酸。石香薷全草含挥发油2 ， 主要的抗菌成分为百里酚、石荆芥酚和对聚伞花素等，有很强的广谱抗菌作用。卢成 英等发现湘西虎杖提取成分对金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌、酿酒酵母在p h 2 8 有较 好的抑菌效果。有学者用大黄与厚朴的提取物混合加在食品、药品中长期保存，抗菌 活性不受温度( 1 0 0 以下) 、p h 的影响，而且水溶性好，添加方便。 目前中草药中抑菌实验发现黄连的抑菌作用最强，其次为大黄、黄苓、大青叶、 丁香、艾叶、鱼腥草等，再其次为黄柏、苦参、连翘、知母、马鞭草、白头翁、蒲公 英等。 中草药除了自身的抑菌作用外，药物成分之间也存在抗菌性是协同增效作用。毛 琼等研究发现单一药材与其他草药配伍后，有的抑菌活性增加，有的下降。例如黄苓 与其他中草药配伍对大肠杆菌的抑制作用降低，但对r 1 2 酵母菌的抑制作用增加。 张卫红等利用中草药及其配伍进行抑菌作用研究，发现适当混合使用可提高抗菌效 果，不仅降低了抑菌浓度，而且抗菌范围更加广泛。顾芯等用壳聚糖与中草药复合制 剂对米饭、泡菜、午餐肉、豆沙、土豆泥、果汁饮料、果酱、水果罐头等八种食品的 保鲜效果优于苯甲酸钠、山梨酸钾。周浩等从2 0 余种有抗菌作用的中草药中筛选出 5 种能显著抑制果蔬常见病害霉菌生长的药种：大黄、白鲜皮、知母、桉叶和茴香， 将添加这些天然防腐剂的涂料对几种水果进行了保鲜贮存试验。常温下其最佳保鲜期 限为苹果4 5 个月，梨3 4 个月，保鲜效果明显优于多菌灵涂膜样。池淑君等报道 湖北中兴科教发展公司从厚朴、大黄等中研制提取出具有广谱抑抗菌作用的纯天然复 合防腐剂，可广泛用于医药、饮食、化妆品等诸方面。他们的研究对中草药的配伍抗 菌防腐保鲜剂的开发有一定的指导意义。 在中草药天然食品防腐剂抗菌成份的安全性评价方面，文献较少。池淑君等研究 表明厚朴主要抗菌成份是厚朴酚，为食用安全性起见，作了急性毒性和致突变一系列 试验，结果表明：该防腐剂急性毒性试验属实际无毒物质ia m g s 、微核、精子畸形 等致突变性试验结果均为阴性。周绪霞等对中草药抗菌机理进行了综述，普遍认为中 草药中存在的小分子有机化合物大多数是疏水的，而且对微生物细胞膜组织具有干扰 作用甚至使其溶破，从而对微生物起到抑制或杀死作用。 ( 3 ) 果蔬来源 人们在贡菜加工过程中，发现贡菜虽然营养丰富，但是室温下长时问存放却不易 4 腐烂。甄清等人研究发现贡菜醇提取物含有黄酮类化合物，对细菌有抑制杀灭能力。 而且对抵抗力强的细菌芽孢及霉菌孢子均有较强抑制杀灭能力，抑菌效果比苯甲酸 好。k y t m g 和f l e m i n g 研究发现，不含辛辣成分的白菜汁液在酸性条件下对乳酸菌也 有一定的抑菌效果。对荷叶提取物的抑菌作用研究表明，8 0 乙醇提取物对细菌及 酵母等具有明显的抑制作用，且抑菌效果在弱碱条件下最强；对大多数细菌及酵母来 说，荷叶提取物的m i c 不超过8 。郝淑贤等发现马蹄皮的粗提物中含有具有抗菌 作用的生物碱和酚，且在中性p h 条件下有较好的抑菌效果，热稳定性也较好，抗菌 效果明显强于山梨酸钾。日本学者m u m i 和k u b o 对绿茶、苹果、腰果中数十种有抗 菌作用的风味成分进行分离、鉴定及抗菌活力 贝| l 定，发现苹果中最有效的抗菌成分是 己烯醛，绿茶中是橙花叔醇，腰果中主要是2 己烯醛、壬醛、2 一己醇，其中以2 = 己烯 醛和壬醛的抗菌活性最强，最低抗菌浓度仅为o 5 o 7 m o l l 。大量的实验表明高效 抗菌成分主要存在于果蔬植物风味物质中。果蔬的其他成分也有抗菌作用，如果胶， 果胶在食品工业中广泛作为增稠剂和胶凝剂使用，研究发现果胶的酶分解物在酸性条 件下具有抗菌作用，在中性及碱性条件下抗菌性能下降。 ( 4 ) 野生植物及其他来源 一 民间使用蜡梅茶防治感冒、抗菌消炎已有几百年历史。程东庆利用蜡梅嫩芽进行 水提和醇提实验，发现蜡梅提取物对常见菌均有抑制作用。李云燕研究板栗壳的醇提 溶液，发现提取液中含有黄酮类物质和可水解单宁，一定浓度提取物对常见腐败致病 菌有较明显的抑制作用，且热处理对提取物的抑菌效果无影响。周建新测定花生壳乙 醇提取物对食品中常见污染菌的抗菌活性，发现花生壳醇提取液中含有较多的木犀草 素( 黄酮类化合物1 ，具有抗菌、抗病毒、抗氧化及降血脂和胆固醇的作用。其浓度为 i ：3 5 0 0 0 0 时，可抑制葡萄球菌和枯草杆菌的生长，对卡他菌、白色念菌、变形杆菌 也有抑制作用，具有广阔的应用前景。 1 3 2 微生物来源的生物防腐抗霉剂 微生物来源的生物防腐剂是由微生物代谢产生的抗菌物质，主要是一些有机酸、 多肽或前体肽。其作用机制主要是在细胞膜上形成微孔，导致细胞膜通透性增加和能 量产生系统破坏，从而抑制微生物的生长。目前已被批准并在全球广泛应用的微生物 防腐剂有乳酸链球菌肽、曲酸和纳他霉素，这些都是发酵工程的重要产品。 ( 1 ) 细菌素：细菌素是某些细菌在代谢过程中通过核糖体合成机制产生的一类 具有抑菌活性的多肽或前体多肽，抑菌范围不局限于同源细菌，产生菌对其细菌素有 自身免疫性。细菌素的主要代表为n i s i n 。 ( 2 ) 放线菌素：放线菌素主要包括有：溶菌酶( l y s o z y m e ) 、纳他霉素 烈a t a m y c i n ) 、泰乐菌素( t y l o s i n ) 和聚溶素( p o l y l y s i n ) 。 ( 3 ) 酵母菌嗜杀毒素：酵母中有杀菌活性物质是1 9 8 3 年从酿酒酵母中首次发 现的，以后又发现假丝酵母属、克鲁维氏酵母属等也能分泌杀菌物质，把这类物质叫 嗜杀毒素。 ( 4 ) 曲酸：曲酸是由米曲霉、黄曲霉、白色曲霉等多种霉菌在生长过程中经糖 代谢产生的一种弱酸性化合物。曲酸具有抗菌作用、抗氧化作用、护色作用以及安全