植物精油对果蔬防腐保鲜作用研究进展

1、 良晶科学专题论述2010,V0131，No21 427 植物精油对果蔬防腐保鲜作用研究进展 周晓薇，王静，顾镍，郑永华宰 (南京农业大学食品科技学院，江苏南京 210095)摘 要：病原微生物引起的腐烂是造成果蔬采后损失的主要原因，由此带来巨大的经济损失。植物精油是植物体内的次生代谢产物，化学组成较为复杂，因其具有抑菌和保持果蔬品质等多方面的作用，引起了食品研究人员的 极大兴趣。近年来，植物精油在果蔬保鲜上的应用已成为研究热点。本文就植物精油的抑菌活性、对果蔬防腐保 鲜的作用及其机理等方面进行综述及分析，以期为高效、安全的食品天然防腐保鲜剂的开发和植物精油在果蔬保鲜中的应用提供参考。 关键词

2、：植物精油；果蔬；体外抑菌；机理；保鲜 Research Progress in Preservative Effect of Plant Essential Oil on Fruits and VegetablesZHOU Xiaowei，WANG Jing，GU Nie，ZHENG Yonghua+ (College of Food Science and融hnology，Nanjing AgricIlltural University，Nanjing 210095，China)Abstract：The decay caused by microorganism invasion is t

3、he major loss of postharvest fruits and vegetables，which brings huge economic lossPlant essential oils containing a variety of chemical components are the secondary metabolites extractedfrom plantsThe antibacterial activity and the capabili哆to maintain quality of fruits and vegetables have gained ex

4、tensive interests The applicationofnamralplantessentialoilsinthepreservationoffruits andvegetableshasbecometheresearchfocus in recent yearsIn this paper,antibacterial activity，the effects and possible mechanisms of plant essential oils involved in the preservation of fruits and vegetables are discus

5、sed,which is expected tO provide a theoretical reference for the development of naBital food preservatives for fruits and vegetables Key words：plant essential oil；fruits and vegetables；antibacterial activity in vitro：mechanism：preservation 中图分类号：TS2553 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2010)210427-04 由病原微生物侵染导

6、致的腐烂是造成果蔬采后损失的主要原因之一。目前，化学防腐剂在果蔬采后贮藏保鲜中的应用已十分广泛， 但许多人工合成的化学防腐剂存在诱癌性、致畸性和易引起食物慢性中毒等不安全问题，因此，研究开发天然安全的食品防腐剂显得尤 为重要【11。植物精油，又称香精油、芳香油和挥发油， 属于植物体内的次生代谢物质，是一类可随水蒸气蒸 馏，具有一定芳香气味且能在常温下挥发的油状物质的 总称，同时它还是一种GRAS(generally recognized as safe) 物质。植物精油由萜烯类、芳香族、脂肪族和少量的含氮含硫化合物组成，研究表明，植物精油不仅能够矫正食品的异味，赋予香气，还有着色、抗菌、 抗病

7、毒、抗氧化等多方面的生物活性，可作为天然防 腐剂的重要来源之一，在食品保鲜中具较好的应用前 景【1-，】。本文就植物精油的抑菌活性、对果蔬保鲜的作 用及其机理等方面进行综述，以期为高效、安全的食品天然防腐保鲜剂的开发和植物精油在果蔬保鲜中的应 用提供参考。 1植物精油对病原菌离体生长的抑制作用及其抑菌 机理 植物群体是一个含有自然杀菌物质的巨大资源库， 许多研究都表明一些植物精油对病菌有明显的抑制作 用，且由于其组成复杂，较难使病原菌产生抗性。研 究发现【481，篙属植物精油可以抑杀水果致病病原菌：九 里香属植物精油大多能抑杀常见的霉菌；樟油、肉桂油 可以抑制番茄灰霉病菌菌丝生长；而柑桔属果皮

8、精油对 柑桔类水果的青绿霉病的病原菌有很强的抑杀作用；罗 收稿日期：20100707 基金项目：科技部科技人员服务企业行动项I弓(2009GJCl0010)；南京农业大学SRT计划项Ij(0908A19) 作者简介：周晓薇(1989 1，女，本科生，研究方向为食品质量与安全。Email：1847215njaueducn 通万信方作数者：据郑永华(1963一)，男，教授，博士，研究方向为农产品贮藏与加工。Email：zhengyhnjaueducn 食品科学争题论述 4282010,VoL 31，No21勒属植物及黄连、甘草、肉豆蔻对细菌、霉菌、酵母都有一定的抑制作用；香菜精油、百里香精油、肉

9、桂、桂皮、牛至能很好的抑制大肠杆菌；雪松、肉桂、香茅、茴香、天竺葵、百里香、山鸡椒、冬青、柠檬草、山苍子油、薄荷油、桂皮油和香茅油能完全抑制白色念珠菌；罗勒和山苍子油能完全抑制金黄色葡萄球菌；而雪松、香茅、天竺葵、百里香和柠檬草能完全抑制枯草芽孢杆菌。Chami等【，】研究植物 精油抑菌作用时，发现抑菌作用主要由其中的一种或几 种主要成分决定。此外，精油各组分间存在协同作用， Lachowicz等【4】在比较全组分植物精油和其主要组分的任意组合的抑菌效果时，发现全组分植物精油的抑荫效果明显要好。钱昆等161的研究也发现精油合理复配后的抑菌效果要明显强于单独使用。有些精油组分间也会存在拮抗作用，

10、如Cox等【to】发现茶树精油中非氧合的萜类会 降低其主要抗菌成分4萜烯醇的水溶性，其独自使用反而比茶树精油全组分的抗菌活性高。 虽然对于植物精油抗菌性研究的成果显著，但关于 植物精油抗荫机理的研究还不够深入。日前，人们对 于植物精油抗菌机理的假设主要有：植物精油通过损伤酵母和细菌等的细胞壁、细胞膜和细胞器的质膜，导致细胞内容物的泄露或细胞内外离子梯度变化而最终造成微生物的死亡。部分研究也证明了这种设想， 如Billerbeck等till发现，800mgL的锡兰香茅油能够使黑曲霉菌菌丝直径变小，菌幺幺壁变薄，此外，还导致了细 胞膜破裂和线粒体结构的分解。戴向荣等112】探究了肉桂油中有效成分肉

11、桂醛处理对黄曲霉的抑菌机理，结果发 迟了果实腐烂出现的时间，同时降低了烂果率，其作 用呈现出浓度相关性1151。Chu等【16-6”I用麝香草酚(百里酚) 对甜樱桃果实进行熏蒸处理， 发现可以有效抑制灰霉病和褐腐病的发生，显著降低烂果率，当处理质量浓度 为30mgL时，灰霉病发病率仅为05，而对照的发病 率为35。Liu等I-8】用相同的方法处理李和杏果实，也得到了类似的结果。Hartmans等119l的研究发现香芹酮可 抑制马铃薯在贮藏期间南真菌引起的腐烂。Singh等【z01 通过系统筛选研究，发现大多数芳香精油配制成0110lagg的水乳剂对果蔬进行浸洗处理后均可一定程度地控制自然界性菌

12、群和食源性致病菌的生长。显然，应 用植物精油抑制果蔬采后腐烂与其对病菌具直接抑制作 用有关。此外，有些植物精油还能诱导果蔬过氧化物 酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)等抗性相关酶活性的上升， 提高果蔬对病菌的抗性，从而抑制果蔬腐烂。如茉莉 属 素 馨 花 香 精 油 中 的 主 要 成 分 茉 莉 酸 甲 酯 (methYl jasmonate，MeJA)具广谱的生理学效应，可作为信号 分子参与生物体对病菌的防御反应【2I】。用MeJA处理采后绿熟期番茄，能有效地抑制病害症状的发展，降低 了果实发病率。石慧等122】认为MeJA可能是诱导了果实中病程相关蛋白的合成，从而增强果实对不良代谢的调控

13、能力，降低病害的发生。MeJA还可显著抑制八成熟 草莓贮藏程中果实腐烂发生，但对全熟草莓果实腐烂发 生无显著影响1231。在20。C和25分别用低浓度肉桂精油 处理有伤樱桃番茄和无伤口樱桃番茄5d，结果发现，两种条件下均显著增加樱桃番茄抗链格孢菌(Alternaria alternata)的能力241。综上所述，植物精油抑制果蔬防 腐的机理，可能是由于其直接抑制病原莴的生长，同 现处理黄曲霉细胞孢子提取液的OD：60。一OD2so。值都 增大，丙二醛(MDA)含量上升，表明肉桂醛能通过损 伤黄曲霉细胞质膜而进入细胞，使胞内大分子空间结构 改变并且有序的新陈代谢被破坏，导致抑制黄曲霉的生长。Li

14、u等【”】发现百罩香精油可以浓度依赖性的抑制病 原菌孢子萌发， 从而能有效抑制病原菌的繁殖。目前， 植物精油的抑菌机理还没有被完全阐明，主要原冈是由于植物精油成分复杂，组分间的相互作用复杂多变，因时一些植物精油如MeJA等还町诱导果蔬产生抗病性。 22植物精油对减轻果蔬低温冷害的作用 冷藏是果蔬保鲜最基本和有效的手段，但不适当的 低温条件会引发冷敏果蔬的冷害，造成严重损失。研 究表明，采用MeJA处理能提高木瓜、桃等果实活性氧清除相关酶的活性，防止过多的活性氧造成膜脂过氧化和破坏膜系统，从而提高果实的抗冷性，减轻果实 冷害症状，保持果实品质25-2 61。王海波等1271研究发现， 10 la

15、molL MeJA能延缓低温下香蕉果皮细胞膜透性的升高，提高NADPH氧化酶和Ca2+ATPase活性，诱导香 植物精油对果蔬保鲜的作用 2蕉果皮活性氧猝发并作为信号分子参与采后香蕉抗冷性 的诱导，从而减轻冷害指数。MeJA处理采后黄瓜，则 能提高果实中CAT活性，降低POD活性，并通过影响 21植物精油对果蔬的防腐作用 其外，有些植物果蔬大多呈酸性，极易滋生灰 霉、匍枝根霉等菌，导致果蔬变质。将植物精油应用到果蔬采后保鲜中，能够减轻采后果蔬腐烂， 延长果蔬货架期。研究发现，20LL的桂叶油、大 蒜精油、肉桂油、丁蕾油和丁香叶油能显著抑制采后 杏果实在室温高湿条件下的腐烂变质141。不同浓度的

16、峨 眉含笑精油处理对冬枣的腐烂均有一定的效果，不仅推活性氧代谢和酚类物质的代谢缓解黄瓜的冷害【28】。采用MeJA处理枇杷果实，则可维持果实中较高的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性及细胞膜中不饱和脂肪酸亚油酸、亚麻酸含 量，并减少果实内活性氧的积累并抑制膜脂过氧化，从 良晶科学譬题论述2010,V0131，No21 429 而减轻了果实的冷害症状【29】。Fung等f30J的研究发现， MeJA处理能诱导增强甜辣椒果实中交替氧化酶基冈的转 常随着植物生长季节和地理环境而改变；2)一些植物精油在果蔬保鲜应用时，存在抗莳谱窄、效果不佳、产 生异味和杂

17、色等问题；3)对植物精油的作用机理、药理和毒理评价等研究得不够深入。针对这些问题，应在 录表达并增强其抗冷性。Ding等f，11使用MeJA处理番茄时，发现其可显著诱导果实中热激蛋白基因的转录，同时减轻了5贮藏时的冷害症状。此外，MeJA处理还 精油资源植物生产加工过程标准化和质量控制、植物精 油的作用机制和安全性评价等方面开展进一步研究。相 信随着这些方面研究的深入，植物精油在果蔬保鲜中将 显示出广阔的应用前景。 能抑制冷藏枇杷果实中半纤维素和纤维素的积累，保持果实中较高的水溶性和离子结合果胶及较低的共价结合果胶，从而保持果实较高的出汁率，减轻果实木质化冷害症状321。1 pmolL和10

18、lamolL MeJA处理水，参考文献：也使水果实0冷藏时正常后熟软化，促进果实着 色，从而防止果实冷害发生，保持果实食用品质I 3 疏秀林。施庆珊，欧阳友生，等植物精油的抗菌特性及在食品工业中应用研究新进展【J】生物技术，2006，16(6)：8992 钟瑞敏，手羽梅，曾庆孝，等芳香精油在食品保藏中的应用性研究进展【J】食品与发酵I：业，2005，3l(3)：9398 王广要，蒯虎，曾晓峰植物精油应用研究进展【J】食品科技2006 (5)：1I-14 fI】31。 但MeJA减轻果蔬低温冷害的作用SLSU还有许多不明之处，尚有待在细胞和分子水平上进一步研究和阐述。 23 植物精油保持果蔬品质

19、的作用 【2】f3】植物精油对果蔬品质的保持具有显著功效。如采用肉桂精油处理砀山酥梨，能推迟果实呼吸和乙烯高峰出现的时间，从而延缓果实后熟衰老，保持果实的品质 和风味1341。丁香精油和丁香盼能抑制采后苹果呼吸强度和褐变指数的上升，延缓可溶性固性物、可滴定酸含 量和硬度的下降，减轻果实生理衰老，从而保持果实 品质135。MeJA则能从营养成分、风味、质地和抗氧化能力等方面综合影响果蔬采后品质。用MeJA处理八 【4】LACHOWICZ K J，JONES G P，BRIGGS D R et a1The synergisticpceservativeeffectsoftheessentialoi

20、lsofsweetbasil(Ocimurabasilicum L)against acid-tolerant food microfloraJLett Appl Microbi011998， 26(3)：209214 王宏，江志利，冯俊涛，等7种植物精油对番茄灰霉病的抑制效果闭植物保护。2007，33(5)：1 1 1-1 14 钱昆，蒯涛复配植物抑菌物的超临界萃取及其抑菌特性研究阴食 晶科学。2006，27(1 1)：369371 陆占国，郭红转，刘向阳香菜挥发油功能惟研究fJ】北京工商大学学报，2007，25(2)：5-8 吴慧清，父清甲，右立三，等植物精油对微生物的抑菌效果评估研阎【6

21、】【7】成熟草莓果实，能促进贮藏前期可溶性固形物含量的增 【8】加，果实红色的发育和总酸含最的下降，且贮藏后期 果实品质指标接近于全熟果实123。MeJA处理巨峰葡萄 究【J】食品科学，2008，29(12)：8386 CHA 缸 N，BENNIS S，CHAMI F，et a1Study of anticandidal activity of carvacrol and eugenoln vitro and in vivoJOral Microbiol lmmmol, 2005，20(2)：1061 17 【9】果皮，则能促进果实中花青素的积累，使成熟期提前， 并提高了果实的糖酸比，同时所有

22、处理葡萄样品半均单 粒质最均较对照有所增加136】。另有研究表明，MeJA与 乙醇混合处理采后草莓，可以提高草莓中总酚和花青素 含量高，增加贮藏期间的挥发性化合物如乙酸甲酯、乙【10COX S D，MANN C M，MARKHAM J L et a1Interactions between components of the essential oil of Melaleuca alternifoaIJJ Appl Microbiol，2001，9l(3)：492-499 BILLERBEcK V GROQUES C G，BESS皿哐J M，et a1Effects of Cymbopogon

23、 nardus(L)WWatson esnfiM oil on the growth and morphogenesis 0f印ergl盯w nigerJCan J Microbiol，2001。47(1)： 917 【1 1】酸异戊酯、己酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸己酯的含量， 还能增强果实的抗氧化活性137J。Chanjirakul等【38i也发现MeJA处理可提高草莓和黑莓果实中的抗氧化能力， 有效的清除过量的超氧阴离子自由基、羟自由基、H 20 2 戴向荣，蒋立科，罗曼肉桂醛抑制黄曲霉机理初探【J】食品科学。 2008，29(1)：36-40 13】LIU Xia,WANG Lianping

24、，LI Yiehen，et a1Antifungal activity ofthyme oil against Geotrichum cirri aurantii in vitro and in vivoJJ Appl Microbiol，2009，107(5)：14501456 【l 2】和单线态氧。综j：所述，植物精油可以从多方面保持贮藏期间果蔬的品质和可食用性，提高果蔬的商品性， 霞，张兴，刘亚敏，等植物精油对杏果果实防腐保鲜的研究初报【J】_保鲜加工，2007(6)：26-29 【14】具有开发为新犁植物源防腐保鲜剂的潜能。 刘芳，张小青，吴三林峨眉含笑精油对冬枣保鲜的研究【J】长春师

25、 范学院学报2008，27(3)：6569 【15】3结 语【16】CHU Chunltmg，LIU WeitangZHOU TingFumigation of sweet chef- ties with thymol and acetic acid to reduce post harvest bmwn rot and blue mold rotlJlFruits，2001，56(2)：123130 C咖Chunlung，LIU Weitang，ZHOU Tiag，et a1Control of postharvestgray mold rot of modified annosphefc

26、packaged swcet cherries by fumigation with山ymol and acetic acidJCan J Plant Sei， 1999 ， 79 ： 685 689 我国地大物博，植物种类繁多，植物精油资源相当丰富。植物精油作为一种安全、高效的天然果蔬防 腐保鲜剂已受到人们的广泛关注，国内外研究均显示植物精油在果蔬保鲜方面具有良好的保鲜抑菌效果，并且能 够减少冷害的发生，保持果实品质。然而，植物精 油在果蔬保鲜中的商品应用还很少，其原因主要有以下 几点：1)植物精油成分存在不确定性，其有效成分含量 【171【18】LIU Weitang，CHU Chunlu

27、ng，ZHOU TingThymol and acetic acid vapors reduce post harvest brown rot of apricot and plumsHort Set, reduces chilling injury and enhances antioxidant enzyme activity in postharvest loquat fruitJFood Chem，2009，1 15(4)：14581463 FUNGRWM，WANGCY，SMITHDL，ct a1 MeSAandMeJA20()237：151-156 【19】HARTMANS K J，

28、D弹ENHORST PBAKKER W。吐a111他uofgarvone in agriculture：sprout suppression of potatoes and antifungal activity against potato tuber and other plant diseases叨Ind Crop Prod, 1995，41)：3-13 incIase steadystatetranscriptlevelsofdtemabveoxidaseandresistanceagainst chillinguIy in sweet peppers(Capsicum绷棚姗L)mPl

29、ant Sci，2004，166：71 1-719 SINGH N，SINGH R l【BHUNIA A l【et a1Efficacy of chlorine DING C K WANG C Y，GROSS K C。et a1Jasmonate and salicylate induce the expression ofpathogenesis-related-proteins genes and increase resistance to chilting删ury in啪丑10 fraibIJPlanta,2002214(6)： 895901 dioxide，ozone and thy

30、me essential oil or a sequential washing in kining Escherichia coli 0157：H7 On lettace and baby car-l傩11LWT2002, 35(8)：720-729 【3l】王妮妍蒋德安茉莉酸及其甲酯与植物诱导抗病性【J】植物生理 学通讯2002，38(3)：279284 石慧，励映聪。罗云波等外源茉莉酸甲酯处理对采后绿熟番茄果 实根霉果腐病抗病性的影响们食晶科技，2008(5)：255258 21】CAOShifeng ， ZHENGYoaghua,WANGKaltuo,etal Effectofmeth

31、yl jasmonate on cell wall modification of loquat in relation to chilling 蝎ury after姐rvmtFood Chera,2010，118(3)：641647 冯磊，郑永华。汪峰，等菜莉酸甲酯处理对冷藏水 品质的影响 【J】食品科学，2003，24(9)：135139 苟亚峰，冯俊涛。张兴，等肉桂精油及其复配物对砀山酥梨保鲜效果J】农业=r：程学报，2008，24(8)：298-301 唐双双。郑永华，汪开拓等菜莉酸甲酯处理对不同成熟度草莓果 实采后腐烂和品质的影响m食晶科学，2008，29(6)：448-452 口3】FENG Wu，ZHENG XiaodongEssential oils to control Al缸rnaria alte麟in vitroandin vivoOFoodControl，2c|0仉18(9)：1126-1130 oDN丑E玉AGUR,AR G气BUTA J G，WANG C YMethyl jfl$mona忙【35霞，邵世达，冯俊涛，等丁香精油和丁香酚对苹果贮藏期病害及果实品质的影响【J】农业T程学报，2006，22(6)：173176 肖永英，甘市军。夏凯茉莉酸酯类和6-BA对葡萄果实品质的影响 【J】江苏农业科技。2008(6)：15