药用植物提取物在果蔬防腐保鲜上的应用

任艳芳，刘畅，何俊瑜，王思梦

（贵州大学农学院，贵州 贵阳 550025）

药用植物提取物在果蔬防腐保鲜上的应用

任艳芳，刘畅，何俊瑜，王思梦

（贵州大学农学院，贵州 贵阳 550025）

介绍药用植物提取物的抑菌机理，并对其在果蔬防腐保鲜方面的研究现状作一综述，指出目前药用植物在果蔬防腐保鲜应用上面临的问题及展望。

药用植物；果蔬；抑菌保鲜；涂膜

水果、蔬菜因其美味可口，开胃助食，且能够提供人体易缺乏的维生素、矿物质和有机酸等营养物质，保障人们的身体健康，而成为社会食品结构中不可缺少的重要食物。

我国果蔬产量虽大，但长期以来仅重视采前栽培、病虫害的防治，却忽视采后贮运及产地基础设施建设。采收时缺乏可靠的成熟度指标；储运时粗劣的生产处理，引起机械损伤；贮藏时不适当的温度、湿度控制；不适当的病害控制；缺少等级标准等问题，致使水果在采后流通过程中的损失相当严重，果蔬每年损失率为25%～30%，产值约750亿元人民币，据有关部门保守的估计，果蔬采后的腐烂损耗，几乎可以满足2亿人口的基本营养需求[1]。因此依靠先进的科学技术，对果蔬进行保鲜及加工是必不可少的。

目前国内外应用的果蔬贮藏保鲜方法主要有物理法和化学法两类。物理法主要是根据果蔬采后生理特征，降低环境温度和果蔬体温，控制贮藏库中CO2和O2的浓度，从而达到抑制果蔬呼吸、延缓衰老的目的。该方法虽然保鲜效果较好，但是一方面仍有耐低温微生物可以繁衍滋生，影响食用安全；另一方面需要大型的机械设备，一次性投资大，资金回收期长，能耗费用高，技术要求严格，不易被果农掌握，不能产生较高的经济效益。化学法是指利用化学涂层、熏蒸剂、防腐剂等化学试剂，对果蔬进行涂果、熏蒸、浸泡等处理，以达到防腐保鲜的目的。此法虽然操作简便、成本低，但基于环境与健康等因素的考虑，它在果蔬保鲜上的应用越来越受到质疑[2]。因此，开发天然、高效、安全、无毒、性能稳定的天然防腐剂，日益受到人们的普遍关注[3]。

1 药用植物在果蔬防腐保鲜中的研究现状

在身为中草药故乡并历来崇尚药食同源的中国，药用植物提取物被认为是化学杀菌剂替代品最好的开发资源。其中从人们食用的中药和香辛料中提取天然防腐保鲜剂，被认为是食品添加剂研究领域最有前景的发展方向，是开发新型高效果蔬生物防腐保鲜剂的重要途径[4]。

1.1 药用植物的有效成分及其作用机理

中草药是我国的传统医药宝库，其用于食用的安全性已得到充分证实，更兼价廉易得，适应消费者心理。而抑菌作用也早已广泛应用于医药行业，人们从中草药中提取到一大批对病菌具有抑制作用的活性物质，包括生物碱类、类黄酮类、蛋白质类、有机酸类和酚类化合物等，在医学临床上显示了不可估量的潜力[5]。中草药杀菌活性物质对植物病原菌的抗菌、杀菌机理研究较少，已有研究表明，其作用机理主要表现为3方面：破坏菌体的细胞结构；干扰菌体细胞代谢过程；调节植物病原菌的致病系统和加强寄主抗病系统[6]。

药理研究表明：黄连（Coptis chinensis Franch.）中含有多种生物碱，主要是小檗碱（berberine BR），含量高达3.6%以上[7]。鹿蹄草（Pyrola calliantha H.Andr.）中提出的抑菌成分鹿蹄草素，化学名为2-甲基-1，4-苯二酚，又名邻甲基对苯二酚，具有很强的抗菌活性，且抗菌谱较广[8]。大黄（Rheum officinale Baill）、虎杖（Reynoutria japonica Houtt）、决明子（Cassia obtusifolia L.）、何首乌[Fallopia multiflora（Thunb.）Harald.]、茜草（Rubia cordifolia L.）等中草药的抑菌成分主要是它们所含的蒽醌类化合物，这些化合物的存在形式主要是葡萄糖或非葡萄糖甙，亦有一定量的游离态蒽醌。醌与二酚之间的氧化还原互变以及其分子中的大共轭体系极利于电子流动和传输，加之它们是生物新陈代谢的产物，容易参与生物的生化反应，从而促进或干扰某些反应，而表现出多种生物活性，微生物的抑制就是其中的一个明显例证[9]。

食用香辛料植物几乎全都属于中草药范畴[10]，也具有抑菌、抗氧化及生理药理作用，是食品天然防腐剂、杀菌剂及抗氧化剂的重要来源之一[11]。香辛料中真正起作用的是活性物质精油。酚类、醛类物质是香辛料精油抑菌的主要活性成分。有关学者把其主要成分分为4大类：萜类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、含氮含硫化合物。如丁香酚是丁香（Eugenia caryophyllata Thunb）精油的主要抑菌成分，其中丁香酚含量在60%以上。肉桂（Cinnamomum cassia Presl）的主要活性成分是肉桂醛，其中肉桂醛的含量在75%以上[12]。研究表明，丁香酚即2-甲氧基-4-烯丙基苯酚的抗菌机理是其芳香环上的极性基团与微生物的某些酶活性基团结合而破坏其正常代谢功能[13]。宋卫国[14]提出大蒜（Allium Sativum L.）精油中主要成分大蒜素即二烯丙基硫代磺酸酯的抑菌作用机理主要有以下几点：（1）大蒜素能够很快地渗透进入细胞膜与巯基蛋白结合；（2）与生物体内的半胱氨酸、谷胱氨酸等含巯基化合物结合；（3）大蒜素与真菌含巯基的酶（如脱氢酶、RNA聚合酶等）结合后，抑制了其活性，使与酶相关的细胞代谢受到抑制；（4）通过对相关酶的作用抑制脂类的合成。

1.2 药用植物在果蔬防腐保鲜中的研究应用

近年来，利用药用植物的食药兼用和具有较好抑菌作用的特点，研究人员试图从中寻找适宜的防治果蔬采后病害的防腐保鲜剂，并开展了一系列研究。

1.2.1 单一植物提取物对果蔬致病菌的抑制效应

骆焱平等[15]利用丙酮浸提荜茇等11种植物提取物，发现其抑菌效果与化学农药施保功的抑菌效果相当。Wilson等[16]采用微量滴定板快速测定植物提取物及提炼油的抗菌活性，发现供试的345种植物的提取物及香精油均具有抗灰霉的活性。孔秋莲等[17]发现丁香和肉桂的提取物可抑制黑曲霉（Aspergillus sp.）和扩展青霉（Penicillium expansum）孢子的萌发，五倍子（Rhus chinensis Mill）和川芎（Ligusticum chuanxiong Hort.）的提取物则可以抑制黑曲霉和扩展青霉的孢子形成。已有研究还发现，大蒜[18]，韭葱（Allium porrum L.），洋葱（Allium cepa L.）[19]，大葱（Allium fistulosum L.）[20]，生姜（Zingiber offcinale Rosc.）[21]，胡椒（Piper nigrum L.）[22]，山苍子（Litsea cubeba Pers.）[23]，辣椒（Capsicum annuum L.）[24]，丁香，黄芩（Scutellaria baicalensis Georgi）[25]，肉桂[26]等药用植物提取液对各种真菌性病害具有较好的抑制作用。丁香的丙酮提取物对来自香蕉、杧果采后病害的9种病原菌的抑菌率为100%，肉桂和大茴香（Illicium verum Hook.f.）的抑菌率大于90%[27]。丁香、大黄复合提取液较好地抑制了甜椒的呼吸作用、脂质过氧化、以及水分损耗，降低了果实相对电导率，对甜椒起到了保鲜作用[28]。Sivakumar等[29]研究表明将在30 mg/L肉桂精油溶液中浸蘸过的吸水纸放入红毛丹包装内，13.5℃、相对湿度95%条件下14 d可以保持其品质基本不变。

从以上研究可以看出，许多药用植物提取物对果蔬采后病害的发生和病原微生物的生长繁殖起到有效的抑制作用，且可以调节果蔬采后生理代谢，起到延长保鲜期的作用。

1.2.2 复合植物提取物对致病菌抑制的增效作用

人们在开发中草药果蔬保鲜剂的过程中，还发现不同中草药具有不同的应用特点，且一种中草药在实际应用中通常不能起到理想的保鲜效果。因此，人们在研究中尝试将具有不同抑菌谱的中草药以及其它物质适当配合，观察它们是否有防腐协同或增效功能，以开发出高效、广谱的复合型防腐剂。这也是目前中草药果品防腐保鲜的研究热点[30]。不同抑菌植物资源中含有的抑菌成分不同，这些不同的抑菌活性物质之间可存在协同作用，从而增强了抑菌活性。

李丽等[31]研究发现大黄、丁香和连翘3种提取物单独使用时对交链孢菌的抑制率均在45%以下，但混合并加入其它提取物后，复配物的抑菌率达到100%。汪生和周涛[32]发现乌梅、肉桂、八角、丁香复配后的抑菌效果要明显强于单一使用效果，说明复配各成分之间存在协同作用。赖毅东[33]以丁香、高良姜、桂皮、大黄提取物按一定比例配制成保鲜液，用于青梨、葡萄和荔枝的保鲜贮藏，有效的抑制了各种真菌病害的发生。研究表明，壳聚糖和具有抑菌活性的百里香酚复合以后对病原细菌具有增效协同作用[34]。

1.2.3 植物提取物与涂膜剂复配抑菌保鲜

涂膜是果蔬常用的保鲜方法,涂膜是以生物大分子物质(如多糖、蛋白质等)为原料，通过分子间相互作用而形成的具有多孔结构的薄膜，通过浸渍、涂布、喷洒等过程覆盖在食品表面或异质食品内部界面上，作为抑菌保鲜剂的载体。

涂膜剂的种类很多，壳聚糖、虫胶、蜂蜡、石蜡、淀粉、蛋白质及一些人工合成的蜡液等均可采用[35]。因其造价低，又可美化果品和不同程度的微气调抑制水果的呼吸作用和水分的散失，在不少国家得到广泛应用。国内外在涂膜保鲜的研究上已经取得了一定成果，利用一些抑菌剂与涂膜剂复配对果品进行复合涂膜可以对抑菌和保鲜起到增效作用：丁香油-壳聚糖复合物溶液对灰霉菌（Botrytis cinerea）、链格孢（Alternaria alternate）、青霉菌（Penicillium citrinum）、浆孢菌（Emericella nidulans）孢子萌发和菌丝生长的抑制率在85%以上[36]。高海生和李春华[37]报道用百部 [Stemona sessilifolia（Miq）Franch.et.sav.]、虎杖 （Polygonum cuspidatum Sieb.et Zucc.）、高良姜（Alpinia officinarum Hance）、黄连素（Coptis chinensis Franch.）等中草药进行超临界萃取，提取物配以淀粉、魔芋、卵磷脂等制成的中草药复合涂膜保鲜剂，对果蔬具有较好的防腐保鲜作用。宿献贵等[38]利用大黄、高良姜提取液及复合提取液与可溶性淀粉混合处理采后青菜，均可明显降低青菜的呼吸代谢强度，延缓可滴定酸和VC含量的降价速度，且大黄、高良姜复合提取液比其单一提取液具有更显著的保鲜效果。董晓菊等[39]以大黄、高良姜复合提取液制备的涂膜液与可溶性淀粉复配保鲜效果较好，可使甜樱桃在常温下贮藏期达3周，比对照延长7 d。

2 存在的问题和展望

1）对药用植物资源的筛选工作缺乏系统性，植物体内活性物质种类、含量受遗传因素、外界环境等因素的影响。我国拥有丰富的药用植物资源，已经掌握了许多具有抑菌、杀菌作用的药用植物资源，但是在筛选工作上相对集中在若干科、属和固定的产地；并且要注意药用植物活性物质的有效部位和采摘时间等因素。

2）药用植物提取物作为抑菌剂尚未形成完善的产业化生产，在果蔬保鲜方面应用更少，采用合理的提取工艺才能得到纯度高、效果好的抑菌物质，另一方面还要考虑到成本问题。在农产品采后保鲜方面，中国起步较晚，机理研究与应用技术不深入，用于粮食、果蔬、食品领域的保鲜大都是处于试验阶段，尚没有成熟的产品；可在传统的提取方法的基础上应用一些先进的技术方法。但是要注意提取工艺是否容易掌握，价格是否能被接受。这一点对防腐保鲜剂的大面积推广起着重要作用。

3）许多研究都仅停留在离体抑菌试验上，缺乏活体试验的验证。关于天然产物对病原菌的抑制效应研究都是在培养基中进行的，但实践表明在培养基中试验得到的抑菌浓度，在食品中应用时所需的剂量需要增加数倍。然而精油都是疏水性物质，当达到有效浓度时，精油的气味将影响食品和果蔬的风味。另外，目前的大多研究是在单一微生物存在和恒定的环境条件下进行的，在多种微生物存在和变化的环境条件下，根据抗菌特性及与食品成分的相互作用选择合适天然提取物的组合和应用技术条件尚缺乏系统深入研究。

4）虽然关于植物提取物抑制果蔬采后病原菌的研究较多，但关于果蔬贮藏保鲜过程中天然植物提取物应用的系统研究尚缺乏。不同的果蔬主要致病菌、采后生理、贮藏保鲜条件均有一定的差异，确定天然植物提取物在不同果蔬上的最佳应用条件和技术十分必要。另外，果蔬的贮藏保鲜是一个系统工程，涉及到采前管理、采收、环境温度、湿度、气体成分、保鲜剂应用等综合因素，为提高保鲜效果、延长保鲜时间、降低成本、提高综合效益，果蔬保鲜技术正在由单一技术向复合技术方向发展，将天然植物提取物与各种保鲜技术手段综合应用是国际保鲜的流行趋势。

[1]李里特,王颉,丹阳,等.我国果品蔬菜贮藏保鲜的现状和新技术[J].无锡轻工大学学报,2003,22(2):106-107

[2]高海生,刘秀凤,权英.现代果蔬贮藏保鲜技术研究进展[J].中国食品学报,2003(增刊):491-494

[3]李美霞,冯晓元,邓西民,等.植物提取物对桃采后褐腐病（Monilinia.fracticola）的防治研究[J].保鲜与加工,2004,4(3):27-29

[4]关文强,李淑芬.天然植物提取物在果蔬保鲜中应用研究进展[J].农业工程学报,2006,22(7):200-203

[5]邱逸斯,于莉.采后果蔬病害生物防治研究进展[J].中国农学通报,2006,22(9):351-354

[6]段劲升,王梅,胡本进,等.中草药源杀菌剂的研究进展[J].安徽农业科学,2007,35(3):755-778

[7]余园媛,王伯初,彭亮,等.黄连的药理研究进展[J].重庆大学学报:自然科学版,2006,29(2):107-111

[8]吴振宇,王燕,艾启俊.鹿蹄草素对桃褐腐病菌的抑制作用及其抑菌机理[J].中国农业科学,2009,42(8):2784-2792

[9]熊卫东,马庆一.含蒽醌的中草药——一类潜在的天然抑菌防腐剂初探[J].天津中医药,2004,21(2):158-160

[10]章薇,熊国远,吴世义.中草药抗菌抑菌作用在食品保鲜中的应用[J].肉类工业,2009(7):52-54

[11]刘翔,马林,吕东元,等.33种药用及食用香料植物的抑菌活性研[J].安徽农业科学,2009,37(8):3580-3582

[12]田娟娟,豆海港,陈文学,等.香辛料提取物抑菌作用的研究现状及展望[J].食品科技,2007(12):101-104

[13]吴小虎,艾启俊,肖艺.天然中草药果蔬防腐保鲜剂的研究与应用[J].保鲜与加工,2006(2):4-6

[14]宋卫国.大蒜提取液有效成分抑菌活性及其作用机理研究[D].山东:山东农业大学,2004:3-17

[15]骆焱平,郑服丛,杨叶.128种南药植物提取物对6种病原菌的生长抑制作用[J].热带作物学报,2004,25(4):108-111

[16]Wilson C L,Solar J M,Ghaouth A El,et al.Rapid evaluation of plant extracts and essential oils for antifungal activity against Botrytis cinerea[J].Plant Dis,1997,81:204-210

[17]孔秋莲,张明融,章丽丽.中草药提取物对两种果蔬致腐真菌的抑制作用[J].保鲜与加工,2002,2(3):17-18

[18]Damayanti M,Susheela K,Sharma G J.Effect of plant extracts and systemic fungicide on the pineapple fruit-rotting fungus,Ceratocystis paradoxa[J].Cytobios,1996,86(346):155-165

[19]Favaron F,Castiglioni C,Lenna P D.Inhibition of some rot fungi polygalacturonases by Allium cepa L.and Allium porrum L extracts[J].Journal of phytopathology,1993,139:201-206

[20]蒋继志,石娟,吴静,等.天然植物成分对几种植物病原真菌的抑制作用[J].河北大学学报:自然科学版,1999,19(2):184-188

[21]陈燕,周希贵,李淑燕,等.生姜油树脂的抗菌性研究[J].食品与发酵工业,2001,27(4):30-34

[22]Ejechi B O,Nwafor O E,Okoko F J.Growth inhibition of tomato-rot fungi by phenolic acids and essential oil extracts of pepperfruit(Dennettiatripetala)[J].Foodresearchinternational,1999,32(6):395-399

[23]余伯良.山苍子油对霉菌抗菌性及其与黄曲霉产毒关系的研究[J].微生物学通报,1998,25(3):144-147

[24]吴传茂,刘冬生,吴周和.辣椒防腐剂的抑菌作用[J].湖北农业科学,2000(2):53-54

[25]施瑞城,李婷,侯晓东,等.23种中草药提取物对芒果炭疽病菌的抑制作用研究[J].食品研究与开发,2006,27(9):123-126

[26]高兆银,胡美姣,李敏,等.中草药提取物对2种杧果采后病原菌的抑菌活性[J].热带作物学报,2008,29(1):83-87

[27]胡美姣,高兆银,李敏,等.72种中草药提取物对香蕉、杧果果实采后病害病原菌的抑菌活性[J].果树学报,2007,24(3):349-354

[28]闫师杰,梁丽雅,郑伟.中草药提取液贮藏甜椒试验[J].保鲜与加工,2002,2(1):19-21

[29]Sivakumar D,Wilson Wijeratnam R S,Wijesundera R L C,et al.Control of postharvest diseases of rambutan using cinnamaldehyde[J].Crop protection,2002,21(9):847-852

[30]李美霞.植物提取物对水果采后致腐真菌的抑制作用研究[D].北京:中国农业大学,2004:1-7

[31]李丽,蒋继志,孙琳琳.几种植物复方制剂对4种植物病原真菌的抑制作用[J].安徽农学通报,2006,12(9):145-146

[32]汪生,周涛.植物源真菌抑制剂的筛选和复配研究[J].食品科学,2007,28(7):335-338

[33]赖毅东.具有抑菌活性成分中草药的筛选及防腐保鲜应用机理研究[D].广东:华南理工大学,2003:28-36

[34]胡瑛,杜予民,刘慧.壳聚糖-百里香酚复合物的抑菌活性研究[J].武汉大学学报:理学版,2003,49(2):261-265

[35]王晓燕.复合变性醋酸酯淀粉的制备及其在食品涂膜保鲜中的应用研究[D].江苏:江南大学,2006:1-8

[36]杨红,关文强,杨家荣.丁香精油及其与壳聚糖复合物对水果采后病原菌的抑制作用[J].植物保护,2006,32(4):72-73

[37]高海生,李春华.天然果蔬保鲜剂研究进展[J].中国食品学报,2003,3(1):86-91

[38]宿献贵,董晓菊,李文香,等.中草药提取液对青菜保鲜效果的影响[J].陕西农业科学,2008(1):59-61

[39]董晓菊,宿献贵,李文香,等.中草药提取液对甜樱桃保鲜效果的影响[J].北方园艺,2008(9):202-204

Research Advances in Application of Chinese Herb Extracts to Postharvest Preservation of Fruits and Vegetable

REN Yan－fang，LIU Chang，HE Jun－yu，WANG Si－meng
（College of Agriculture，Guizhou University，Guiyang 550025，Guizhou，China）

The antifungal mechanism of medicinal plant extracts and main research development for keeping vegetable and fruit fresh were introduced.And this article also pointed out the problems and prospects of the application of medicinal plants.

medicinal plants；fruit and vegetable；antibacterial fresh；coating

贵州省农业攻关项目（NY20083021）

任艳芳（1976—），女（汉），副教授，博士，研究方向：采后生理与分子生物学。

2011-04-22