新型植物源天然食品防腐剂及其抑菌性能_图文

1、新 型 植 物 源 天 然 食 品 防 腐 剂 及 其 抑 菌 性 能吴京平(北京联合大学师范学院,北京 100011摘要:食品发生腐败变质会造成巨大的经济损失,目前常采用的防腐措施就是添加食品防腐剂。食品 防腐剂是食品加工、贮藏过程中必不可少的添加剂,要 求具有无毒、少残留、高效、对人体无害等特点。食品防腐剂分为化学防腐剂、 天然防腐剂和复合型防腐剂。天然食品防腐剂按其不同 的来源又可分为植物源天 然防腐剂、动物源天然防腐剂以及微生物源天然防腐剂等类型。天然植物源食品防腐剂由于其本身的优越性,越来越受到人们的青睐。本文主要对六种新型植物源天然食品防腐剂 (即香辛料提取物、中草药提取物、芦荟

2、提取物、竹叶提取物及荸荠皮提取物 的抑菌成分、抑菌机理和抑菌性能等进行了较为详尽的论述。旨在为我国新型、安全、高效、天然植物源食品防腐剂的研究和开发提供参考。关键词:植物源天然食品 防腐剂;抑菌成分 ;抑菌机理;抑 菌性能中 图分 类号 :嗍. 3文献标识码:A 文章编号:1006 2513(2009 03 0061一 04R eV i ew SO nnat Ur al pI ant f O O d pr eSen , a t i V e Sand t hei r ant i ba Ct er i al abi Ii t i eS W U Ji IIg-咖 g(N om l alC ol l

3、ege of Bei j i nguni onU ni V ers i 哆, B ei j i ng 100011A b 劬 I ct :F ood 8叫 l agecau 即 sahugeec 仰砌 c l 8. Food 印溯刑 l ti v 髑 a 陀嘲 e 埘 alad di dve s i n t l l ep 玎 D ce s8i I l g 蚰 dst om g e 0f f bod8t opr e ventf 曲 d 硒 m d|粥 om p i t i onby t l l e m i cr nbi a l 孕 ow t h ors poi l age dl lr i ng

4、t l l et r an8por t at i on . T I l e 陀am t l l ree I nai n l ci nd 80ff 砌 pr e nratives chelnicals ynt he8i 8p 陀 8en ,撕 v 鸭, m I t l l r al pm s en ,鲥 veB 粕 d com p t m nd pr e-眦 6v 伪. The 瑚胁 r alf 曲 d pr e 鸵 n , adve8ar e 山 ssi fi ed b 嬲 e d o n t l l e80ur c :p 鼬, aI li m al “ I ni cr obial . The

5、 tI l Ia lpkm t fbod 舯瞎 enr at i vei 8h 沁 om i I l g mom aI I d m o 陀 f 删 bype opl e . hlt hi spape r , t I I esi 】【 m w 衄 t I l 】 df oodp 陀一serval i v 如 m pl 姐 t 8舭 dm ei 瑁枷 b 舵 teri alcom p i t i o n ,蚰 t i b 们 t e 五 alm eck 面 8m ,枷 hl cter i alef fect sw em 8um m a-r ized . T he 弛 pM sen , a i v

6、am 啪 m ati cs e 硼 oI li ng 明 【扭 t 8, he 小 a 【 t r j 扰 t s , al oee 】【廿 t 8, bmlb leave8妇协蛐 dw 蝴 ches tpeel 哪:位 协. T he 8t I ldy pm 、 ri ded e “ den ce f 撕 t l l e 坤 s eam h 粕 d deve l 叩 m e nt 0f s af e , l I i gh df ect i 、他觚 d m Lt-Il ralpl 趴 t f 曲 d pr en r at iv .K I ey wor 凼:砸 t I l |f al b 删 c

7、 f 曲 d pm n , at i v 伪;明曲船 t er i alc 砌 po$it i ; a 埘 bact eri alm echl I i 8m ;枷 b t 耐 al -60n随着社会经济的发展和生活水平的提高,人 们对食品安全性的要求越来越高,食品防腐剂的 安全卫生条件日益受到人们关注。食品防腐剂就是一类能够杀灭微生物或抑制其增殖作用,减轻食品在生产、运输、销售等过程中因微生物而引 起腐败的食品添加剂。食品企业中使用的防腐剂收稿 日期:2009一叭一 29作者简介:吴京平 (1957一 ,副教授,主要研究向为天 然食品添加剂等。主要分为化学合成与天然防腐剂两大类。目前, 使用的

8、仍以化学合成防腐剂居多,而化学合成防 腐剂的诱癌性、致畸性和易引起食物中毒等问题 让人们继续寻求广谱、高效、低毒的天然食品防 腐剂。天然食品防腐剂一直是近年来研究开发的重 点,也是今后防腐剂发展的主要方向。目前已经 开发和正在开发的天然防腐剂按其不同的来源可 分为植物源天然防腐剂、动物源天然防腐剂、微 生物源天然防腐剂以及天然有机化合物等类型。 自然界天然植物中存在许多生理活性物质,具有 抗菌作用。许多植物精油、大蒜、洋葱、生姜 汁、绿茶、苹果、腰果、苦瓜、竹叶、林蓠叶、 荸荠、芦荟、银杏叶等都存在抗菌成分。许多动 物也是提取天然防腐剂的良好来源,动物成分的 抗菌物质有蟹、虾得来的壳聚糖、大马

9、哈鱼及鲱 鱼的鱼精蛋白抽提物鱼精蛋白、牡蛎壳烘成 的钙等。另外微生物也是一种不可忽视的天然防 腐剂的来源,现已从微生物中得到的天然防腐荆 有细菌素类的乳酸菌素和小菌素、放线菌类的纳 他霉素 (Nat 锄 yci n 、霉菌类的米曲霉发酵产生 的曲酸以及某些酵母菌、真菌和食用菌等。目前 国内外对植物源天然食品防腐剂的研究异常活 跃,并已取得了可喜的成果【 I J 。1香辛料提取物1. 1可开发利用的种类香辛料作为调味剂和防腐剂,应用于食品可 谓是历史悠久,近年来人们开始从香辛料中提取 有效成分作为食品防腐剂,并获得良好结果。现 已开发防腐保鲜剂的食用香料植物主要有:芸香 科的九里香属植物,樟科的

10、樟属植物,菊科的蒿 属植物,禾本科的香茅、芸香草,桃金娘科桉属 中的柠檬桉、窿缘桉、蓝桉等,姜科的砂仁属、 姜黄属中某些种,唇形花科的紫苏等。但重点研 究与开发天然防腐剂的香辛料也不过几十种旧 J 。 1. 2抑菌成分及机理香辛料能够具有抑菌防腐作用,其中真正起 作用的是香精油。香精油是指一般生长在热带的 芳香植物的根、树皮、种子或果实的提取物。而 目前研究与开发食品防腐剂一般使用的也是香辛 料的精油或提取物。香辛料的抗菌成分主要有丁 香酚、丁香酚乙酸酯、异硫氰酸烯内酯、百里 酚、香芹酚、异冰片、茴香脑、肉桂醛、香草 醛、辣椒素和水杨醛等【 3“ J 。有研究者 (Knobl och 等人 对

11、芳香植物精油 的抗菌性能进行了考察和研究,分析其结果表 明:在水相中的溶解度与精油中有效成分透过细 胞而进入菌体的能力,具有直接的相关性,而抗 菌性则基于抗菌剂在菌体细胞膜双层磷脂中的溶 解度;精油中的类萜类降低生物膜的稳定性,从 而干扰了能量代谢的酶促反应。还有研究者 (G ocho 对二十六种植物性芳香族化合物的抗菌 效果进行了研究比较,实验发现这些芳香化合物 仅对湿孢子有抗菌效果而对干孢子却无效,据此 认为桂醛、茴香脑等有效芳香抗菌成分的抗菌性 是基于孢子对抗菌剂的吸收而起的作用。另有一 些研究表明,植物中具有很多种天然抗菌成分, 但最有效的抗菌活性物质主要存在于风味物质 中。1. 3抑

12、菌的协同作用香辛料成分之间存在着抑菌性的协同增效作 用。国外曾有这方面的研究报道,日本有人将香 草醛和肉桂醛混合物作为有效的防腐成分,取得 了良好的防腐效果。斯里兰卡肉桂的抑菌性较 强,就是由于它既含有桂醛主要成分,又有含量 较低的次要成分丁香酚,这两种物质共存起到协 同增效作用。我国吴传茂等人 "1采用滤纸片法对 20多种香料或中药材的抑菌效力进行了比较,并 就其中抑菌效力较好的迷迭香、辣椒、丁香、乌 梅及甘草提取液适当复配,分别应用于酱油及汽 水的防腐,结果三至六个月后细菌指标均达到合 格标准。乔昕等人帕 1对乌梅、丁香、甘草和花椒 四种香料或中药材酒精提取物的抑菌作用及它们 与

13、糖的协同抑菌作用进行了实验研究,并经正交 试验将丁香、乌梅及甘草组成的复合天然防腐剂 添加到薏苡奶中,室温下储存半年,未出现腐败 变质现象。2中草药提取物2. 1可开发利用的种类我国中草药品种繁多,资源十分丰富,研究和利用的历史源远流长。多年来国内外学者对中 草药的抗菌作用进行了大量的研究和探讨,已对 二百余种中草药展开过抑菌试验,发现其中一百 余的抑菌作用较好且广泛,显示出对多种常见病 原菌均有较强的抑制作用。中草药抑菌试验中还 发现黄连的抑菌能力最强,其次为大黄、黄苓、 大青叶、艾叶、鱼腥草等,再其次为黄柏、玄 参、连翘、知母、马鞭草、乌梅、白头翁、茵 陈、蒲公英等。2. 2抑菌成分及机理

14、由于中草药种类繁多,提取液成分复杂,故 对其抑菌有效成分的分析和机理的研究都较困 难,但在此方面仍然有一些相关的研究报道。有 人发现银杏叶的醇一水提取物对食品常见微生 物,包括一些革兰氏阴性菌和阳性菌,都有强烈 的抑制作用。并认为提取物中多种长链酚类物质 如白果酸、白果酚及连有不同烃基侧链的漆树酸 是抗菌的主要物质。姚兆斌等人 o ¨从提取甘草酸 后的甘草渣中,筛选出了对黑曲霉、米曲霉、黑 根霉、毛霉、拟青霉具有较好抑制作用的抗菌成 分,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。王维华等人【 81选用不同的 溶剂,提取连翘中的抗菌有效成分,经抑菌试验 筛选出抗菌作用

15、最强的是乙醇提取物,并通过对 鲜鱼制品的保存试验和新鲜度的常规检测,证实 其主要抗菌成分为连翘酚。池淑君等人【 9o 的研究 表明厚朴的主要抗菌成分是厚朴酚。目前一般认 为中草药主要的抑菌成分有醛、酮、酯、醚、 酸、萜类及内酯等¨0|,对抗菌机理的研究普遍认 为中草药中存在的小分子有机化合物大多数是疏 水性的,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的 作用。2. 3抗菌的协同作用中草药成分之间存在较好的抗菌性能的协同 增效作用。有研究者¨¨利用壳聚糖与中草药复合 制剂对午餐肉、泡菜、米饭、土豆泥、豆沙、果 汁饮料、果酱、水果罐

16、头等八种食品的保鲜效果 进行研究,结果均优于化学合成防腐剂苯甲酸钠 和山梨酸钾。另有对中草药及其配伍进行抑菌作 用研究的专门报道【 l 2|,结果发现不同成分适当混 合后使用,可有效提高抗菌效果,不仅降低了抑 菌浓度。而且抗菌范围也更加广泛。3芦荟、竹叶及荸荠皮提取物3. 1芦荟提取物芦荟是百合科植物,品种很多,据统计约有 三百余种。芦荟的组成复杂,现已研究清楚化学 成分的有 100余种,其中芦荟酊和芦荟素 A 等均 具有很强的抑菌作用。芦荟汁对大肠杆菌、金黄 色葡萄球菌、绿脓杆菌、变形杆菌、富氏痢疾杆 菌等具有抑菌作用。而对枯草芽孢杆菌则无抑制 作用。姚淑敏等人【 l 纠用芦荟提取物对几种常

17、见微 生物进行抑菌活性测定,结果表明芦荟提取物能 有效地抑制细菌生长。对芦荟的抑菌温度及热稳 定性的研究发现,在 121以内芦荟汁的抑菌作 用都很强,其抑菌能力经 12l 高温湿热处理后 基本不变,这说明芦荟汁中的抗菌有效成分的热 稳定性较好¨4。引。3. 2竹叶提取物竹类植物是我国南方地区的重要植物之一, 品种繁多,资源丰富。目前,日本中山食品技术 研究所从竹叶中提取出高效天然防腐剂,其活性 成分主要是有机酸类和酚类化合物。另有研究者 发现竹叶中含有黄酮类、酚类及酯类等成分,具 有抗氧化、抑菌等作用。张伟等人¨刮的抑菌实验 表明,竹叶防腐剂对细菌、霉菌、酵母菌均有强 烈的

18、抑制作用,特别是对细菌的抑制作用更显 著,可用作广谱抗菌剂。特别值得关注的是与一 些只能在酸性条件下才能抑菌的防腐剂相比,它 在中性条件下就可抑菌,具有明显的优势。将不 同浓度不同浸渍时间的竹叶提取液应用于肉、豆 腐及肉汁的防腐试验,也同样证明一定浓度的竹 叶提取液能有效地抑制微生物的生长繁殖。竹叶 提取物还有很好的热稳定性,且经高温处理后抑 菌效果不但没有减弱反而会明显加强。3. 3马蹄皮提取物马蹄 (荸荠 是莎草科多年生草本植物的地 下球茎,是一种优良的药食兼用的果蔬类食品, 马蹄皮是以马蹄为原料进行食品加工过程中产生 的废弃物。为了废物利用,减少环境污染,许多 人对马蹄皮提取物进行了抗菌

19、性和应用效果的研 究。曾莹等人 】 卜 191采用水煮、乙酸乙酯萃取、高悬制粼童笙堡兰 C A 伽口 FD D d A ddi t i yes 兰:! :=:=95%乙醇溶液及酸、醇溶液浸提等不同方法进行 提取,对提取液用滤纸片法测定抑菌圈,结果说 明用酸、醇液作提取剂制得的马蹄皮提取物是抗 菌效力最强的制剂。将该制剂应用于酱油、鲜 奶、豆奶、豆腐、土豆泥和熟肉制品等,可明显 抑制细菌生长,使食品的保质期延长。与常用的 化学防腐剂 (苯甲酸钠、山梨酸钾 比较,在近 中性的食品中马蹄皮提取物的抑菌效果更好。研 究还表明,马蹄皮提取物的热稳定性相当好, 100以下温度处理抗菌性似乎根本不受影响,经

20、 12l 、 15m i n 处理后也仍具有较强的抗菌效力。 目前,食品添加剂的发展趋向是天然、营养 和功能化。虽然天然防腐剂由于抑菌效果、稳定 性、价格等原因还不能完全取代化学合成防腐 剂,但是天然防腐剂正以它抗菌性强、安全无 毒、热稳定性好、作用范围广等无可比拟的独特 优点在食品、医药等领域飞速发展着。从安全 性、资源性和经济性考虑,在我国开发植物源天 然食品防腐剂应成为首选。虽然现阶段由于植物 源天然食品防腐剂的价格、杂色、抑菌效果等方 面的限制,还不能完全取代化学合成防腐剂,但 以发展的眼光从长远的观点看,科学技术的进 步、生活水平的提高和安全意识的增强,必将促 使人们逐步将天然防腐剂

21、完全取代化学合成防腐 剂。参考文献:1陆志科,谢碧霞. 植物源天然食品防腐 剂的研究进展【 J . 食品工业科技, 2003, 24(1:94 962林进能.食用香料植物及其开发应用 M.北京:轻工业 出版社。 199l 3陆志科,谢碧 霞.植物源天 然食品防腐剂的 研究进展 J. 食品工业 科技, 2003, 24(1:94 964杨荣华,林家莲.香辛料的抗菌性 J .中国调味品, 1999. (12:l 一 35吴传茂,吴周和,曾莹,等. 从植物中提取天然防腐剂的研 究 J 】.食品科学, 2000, 2l (9:24 276乔听,陈雄,马丽,等.复合 天然防腐剂应用于慧苡奶的研 究 J .食品工业科技, 2002, 23(9 :32 347姚兆斌,吴东兵.甘草有效成分的防腐性能