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*

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*

(南京农业大学食品科技学院，江苏 南京 210095)

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。

植物精油；果蔬；体外抑菌；机理；保鲜

由病原微生物侵染导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[1]。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[1-3]。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[4-8]，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

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[9]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菌效果明显要好。钱昆等[6]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，如Cox等[10]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，但关于植物精油抗菌机理的研究还不够深入。目前，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[11]发现，800mg/L的锡兰香茅油能够使黑曲霉菌菌丝直径变小，菌丝壁变薄，此外，还导致了细胞膜破裂和线粒体结构的分解。戴向荣等[12]探究了肉桂油中有效成分肉桂醛处理对黄曲霉的抑菌机理，结果发现处理黄曲霉细胞孢子提取液的OD260nm、OD280nm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。Liu等[13]发现百里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，主要原因是由于植物精油成分复杂，组分间的相互作用复杂多变，因此关于植物精油的抑菌机理还有待深入研究。

2 植物精油对果蔬保鲜的作用

2.1 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、匍枝根霉等腐败菌，导致果蔬腐败变质。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，20μL/L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[14]。不同浓度的峨眉含笑精油处理对冬枣的腐烂均有一定的效果，不仅推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[15]。Chu等[16-17]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30mg/L时，灰霉病发病率仅为0.5%，而对照的发病率为35%。Liu等[18]用相同的方法处理李和杏果实，也得到了类似的结果。Hartmans等[19]的研究发现香芹酮可抑制马铃薯在贮藏期间由真菌引起的腐烂。Singh等[20]通过系统筛选研究，发现大多数芳香精油配制成0.1～10 μg/g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腐败性菌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(m e t h y l 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[21]。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[22]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[23]。在20℃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[24]。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菌的生长，同时一些植物精油如MeJA等还可诱导果蔬产生抗病性。

2.2 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[25-26]。王海波等[27]研究发现，10μmol/L 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

而减轻了果实的冷害症状[29]。Fung等[30]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因的转录表达并增强其抗冷性。Ding等[31]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[32]。1μmol/L和10μmol/L MeJA处理水蜜桃，也使水蜜桃果实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[33]。但MeJA减轻果蔬低温冷害的作用机制还有许多不明之处，尚有待在细胞和分子水平上进一步研究和阐述。

2.3 植物精油保持果蔬品质的作用

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[34]。丁香精油和丁香酚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[35]。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处理八成熟草莓果实，能促进贮藏前期可溶性固形物含量的增加，果实红色的发育和总酸含量的下降，且贮藏后期果实品质指标接近于全熟果实[23]。MeJA处理巨峰葡萄果皮，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，同时所有处理葡萄样品平均单粒质量均较对照有所增加[36]。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[37]。Chanjirakul等[38]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、H2O2和单线态氧。综上所述，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，具有开发为新型植物源防腐保鲜剂的潜能。

3 结 语

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，存在抗菌谱窄、效果不佳、产生异味和杂色等问题；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。

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Research Progress in Preservative Effect of Plant Essential Oil on Fruits and Vegetables

ZHOU Xiao-wei，WANG Jing，GU Nie，ZHENG Yong-hua*
(College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

The decay caused by microorganism invasion is the major loss of postharvest fruits and vegetables, which brings huge economic loss. Plant essential oils containing a variety of chemical components are the secondary metabolites extracted from plants. The antibacterial activity and the capability to maintain quality of fruits and vegetables have gained extensive interests. The application of natural plant essential oils in the preservation of fruits and vegetables has become the research focus in recent years. In this paper, antibacterial activity, the effects and possible mechanisms of plant essential oils involved in the preservation of fruits and vegetables are discussed, which is expected to provide a theoretical reference for the development of natural food preservatives for fruits and vegetables.

plant essential oil；fruits and vegetables；antibacterial activity in vitro；mechanism；preservation

TS255.3

A

1002-6630(2010)21-0427-04

2010-07-07

科技部科技人员服务企业行动项目(2009GJC10010)；南京农业大学SRT计划项目(0908A19)

周晓薇(1989—)，女，本科生，研究方向为食品质量与安全。E-mail：1847215@njau.edu.cn

*通信作者：郑永华(1963—)，男，教授，博士，研究方向为农产品贮藏与加工。E-mail：zhengyh@njau.edu.cn