黄酮化合物的抑菌性及在畜禽水产防腐保鲜中的应用

陶海腾，董宇晴，张春江，崔波，*

（1.齐鲁工业大学（山东省科学院）生物基材料与绿色造纸国家重点实验室，食品科学与工程学院，山东济南250353；2.中国农业科学院农产品加工研究所，农业农村部农产品加工重点实验室，北京100193）

畜禽、水产等动物性食品富含蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质等，在生长发育、新陈代谢中发挥着重要的作用，是维持机体健康的重要食品。但由于多汁、营养丰富，未经处理很容易滋生细菌，发黏、变色影响感官品质，甚至腐败变质，影响食用安全性。以往畜禽水产产品中常用的苯甲酸、山梨酸及其钾盐、双乙酸钠、脱氢乙酸及其钠盐等化学防腐剂，具有明显的抑菌、护色作用，可有效延长产品的货架寿命。但经过研究发现，长期食用这些化学防腐剂，会造成肥胖、心血管病等慢性代谢病，以及引发畸形、癌变等危害，严重影响人体健康。

近年来，随着“绿色”、“天然”、“营养”、“健康”的发展新动向，以富含功能活性成分的提取物防腐剂受到广泛关注，与化学防腐剂相比，黄酮化合物不仅能防腐而且还可以在一定程度上改善产品品质，目前在发达国家发展迅速。黄酮化合物无毒无害，是一类重要的生物活性物质，不仅抗氧化功能显著，而且具有较好的抑菌效果。大部分黄酮化合物的抑菌活性主要通过破坏细胞壁及细胞膜的完整性，改变细胞膜渗透性，影响细胞膜的功能，从而发挥抑菌作用。还有部分黄酮通过抑制核酸合成以及抑制细菌能量代谢来抑制细菌生长[1]。本文通过论述银杏叶、竹叶、蜂胶、甘薯叶、柑橘等不同来源黄酮化合物的抑菌特性，以及在畜禽水产保鲜中的研究进展，为将来规模化使用提供理论依据。

1 银杏叶黄酮

银杏叶的药用历史悠久，黄酮类化合物作为其主要活性成分，含量丰富，约为17 mg/g左右，大多数为黄酮糖苷，目前发现的银杏叶黄酮苷主要有7种，分别为槲皮素（quercetin）、山萘酚（kaempferol）、异鼠李素（isorhamnetin）、木樨草素（luteolin）、三粒小麦黄酮（tricetin）、杨梅素（myricetin）和洋芹素（apigenin），其中以槲皮素、山萘酚和异鼠李素含量最高。

银杏叶黄酮具有广谱抑菌性，Sati等[2]发现银杏叶不同溶剂提取物对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、放线菌及真菌均有抑制作用，对细菌作用最强，黄酮含量越高抑菌效果最好。曲莉等[3]发现银杏叶黄酮对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌具有明显的抑菌作用。王倩等[4]、张楠楠等[5]发现银杏叶黄酮对水产品常见的腐生葡萄球菌也有良好的抑菌效果，银杏叶黄酮破坏腐生葡萄球菌细胞壁的完整性，细胞膜通透性随之提高；由扫描电镜微观观察表明，出现细胞变形、胞间粘结等现象，菌体结构受到影响。

银杏叶黄酮不仅能抑制病菌滋生，对感官品质也有一定的影响。王婷等[6]、蓝蔚青等[7]发现冰藏鲳鱼经银杏黄酮处理后，有效抑制了氧化酶的活性，减少了胺类物质的生成，9 d后仍保持较好的感官品质，并且维持较好的保水性能，抑制鱼肉蛋白质变性，延缓其腐败变质，可延长货架期6 d左右。庞彩霞等[8]发现银杏叶黄酮处理过的冷藏金线鱼鱼丸样品细菌生长受到明显抑制，可使货架期延长到第15天，还可以有效地减缓脂肪氧化，减缓鱼丸蛋白变质，使pH值升高缓慢，硬度下降缓慢，且使鱼丸维持较好的弹性，而对白度影响不大。Kobus-Cisowska等[9-10]将银杏叶黄酮添加到饺子肉馅、猪肉丸中，不仅没有造成产品感官品质的负面变化，而且可以有效抑制肉制品的脂质氧化过程，阻止胆固醇过氧化物的形成，在一定程度上改善肉馅的品质。秦凤贤等[11]发现银杏叶黄酮能抑制鹿肉在储藏过程中总的细菌总数增长，降低鹿肉在储藏过程中的挥发性盐基氮（total volatile base-nitrogen，TVB-N）值，延缓肉色变化，从而有效提高鹿肉的保质期，冰鲜鹿肉保质期长达62 d。

2 竹叶黄酮

竹叶在民间具有悠久的药用和食用历史，《本草求真》、《本草逢原》等古代医学著作均有详尽记载。以黄酮为主要功能成分的竹叶抗氧化物（antioxidant of bamboo，AOB）已被批准列入 GB 2760-2011《中华人民共和国食品添加剂使用标准》中。竹叶中黄酮类化合物含量约为2%左右，主要是黄酮糖苷，有碳苷和氧苷两种，碳苷黄酮指其中的糖基通过C-C键与黄酮母核相连，氧苷黄酮则是通过O-C键与黄酮母核相连。碳苷黄酮相比于氧苷黄酮结构稳定。竹叶中的碳苷黄酮主要有荭草苷（orientin）、异荭草苷（homoorientin）、牡荆苷（vitexin）和异牡荆苷（isoviextin）。

竹叶黄酮对部分食品致病菌具有显著的抑制作用，如细菌、霉菌和酵母菌等，其中对细菌的抑制作用尤为强烈。方菊[12]发现竹叶黄酮对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、β-嗜碱芽孢杆菌有显著抑制作用，最小抑菌浓度分别为 0.029、0.018 0、0.070 0 mg/mL，而对酵母菌无明显的抑制作用。竹叶黄酮浓度越高，抑菌率越高。Vijay等[13]利用滤纸片抑菌圈法对竹叶的乙醚、苯、氯仿、乙酸乙酯、乙醇、水的提取物抑菌效果进行了评价，供试菌种为大肠杆菌、芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌，结果显示各种溶剂的提取物对金黄色葡萄球菌均有抗菌效果，而水和乙醇的富含黄酮提取物较其他溶剂提取物相比，对霉菌的抑菌效果更明显。

竹叶黄酮具有优良的抗氧化活性，能有效抑制脂质过氧化，对脂质过氧化产物丙二醛的生成具有明显的抑制作用。孙立娜等[14]将羊肉经0.15 g/100 mL的竹叶黄酮溶液浸泡后，在贮藏过程中其感官、细菌总数、pH值以及挥发性盐基氮指标均为最好，保鲜时间比对照组样品延长5 d～7 d。楼鼎鼎等[15]将竹叶黄酮用于中式香肠的研究表明，它能有效地清除亚硝酸盐，进一步阻断强致癌物N-亚硝基的合成，它还可抑制食品中丙烯酰胺的形成。王健[16]用壳聚糖/淡竹叶黄酮提取物复合薄膜包装油炸胖头鱼，随着淡竹叶黄酮提取物含量的增加，保质期由7 d延长到28 d，水分流失显著减少，pH值下降速度和脂肪的氧化程度得到延缓。结合其他辅助方法，可以有效提高竹叶黄酮的保鲜效果，王正云等[17]利用竹叶黄酮结合气调包装提高了鱼丸的品质，使鱼丸的货架期延长至39 d以上。

3 蜂胶黄酮

蜂胶是蜜蜂将采集来的树脂混入上鄂腺分泌物和蜂蜡等混合而成的具有芳香气味的胶状物质。蜂胶黄酮类化合物品种和含量之丰富，非植物药物所能相比，含量约4%左右，包含70多种，其中含量较高有8种：芸香贰、懈皮素、高良姜素、杨梅素、柯因、松属素、山奈酚、芹菜素。

蜂胶有着极强的广谱杀菌性，有“天然抗生物质”之称。蜂群一般都维持在几万只左右，拥挤的生活在阴暗潮湿、空间狭小的蜂巢内，同时还有大量营养丰富的蜂蜜，非常适合细菌生长繁殖，但是蜂巢内却没有发生任何霉变，这在很大程度上归功于蜂胶很强的抗菌作用。蜂胶中发挥抗菌作用的主要是黄酮类化合物，高良姜素、松属素被确认是对细菌作用最强。早在1947年，前苏联喀山兽医学院首先研究了蜂胶乙醇提取物对39种细菌和39种植物致病真菌的抑菌作用。结果证明，蜂胶对25种细菌和20种真菌有抑制作用，其中革兰氏阳性菌和抗酸菌对蜂胶提取物最敏感[18]。张伟等[19]研究表明，蜂胶乙醇提取物对食品中常见致病菌包括伤寒沙门氏菌、志贺氏菌、魏氏梭菌、肉毒梭菌、蜡状芽孢杆菌、小肠结膜炎耶尔森菌、金黄色葡萄球菌有明显抑制作用，对各致病菌的作用规律是：相同时间内，浓度越高，抑菌率也就越高；同一浓度，作用时间越长，抑菌率也就越高。

蜂胶黄酮可以有效防止在肉和鱼地氧化，有利于保持产品的质构特性，但蜂胶独特的风味和香气，可能会对感官产生影响[20]。汤凤霞等[21]用蜂胶乙醇提取液对新鲜猪肉进行保鲜试验，鲜度由12 h可延长到36 h，且高浓度组比低浓度组作用显著。蜂胶黄酮作为一种天然营养食品，也可以直接添加到产品中，低浓度蜂胶的乙醇提取物可以有效抑制蛋白质水解、脂肪分解微生物群的生长，以及香肠、牛肉饼中的霉菌和酵母地生长，从而有效延长货架期[22-25]。Hassanin等[26]、Mahecha等[27]发现，蜂胶中含有的多种生物活性化合物，可以减少冷藏过程中鱼肉中的脂肪劣变和微生物污染，延长保存期限。对于蜂胶的强烈气味，采用喷雾干燥法将蜂胶微胶囊化加以掩盖，Spinelli等[28]将5%（体积分数）喷雾干燥的蜂胶掺入鱼肉汉堡中，改善了其感官性能，使鱼肉汉堡具有良好的可接受性。

4 甘薯叶黄酮

由于甘薯能在高温、高湿度、贫痔的土壤中生存，抗虫抗病能力强，与其它叶菜型蔬菜相比，使用化肥农药很少，故甘薯叶被作为绿色蔬菜。甘薯叶营养保健功能显著，有降血糖、降血脂、降血压、提高免疫力等功能，美国已将甘薯叶列为极具开发前景的保健长寿菜之一。黄酮类化合物是甘薯叶的主要功能成分，含量丰富，约为10%左右，主要成分有：槲皮素-3-O-B-D-葡萄糖-（6-1）-O-D-2-鼠李糖苷、4，7-二甲氧基山奈酚、槲皮素-3-O-B-D-葡萄糖苷和槲皮素。

甘薯叶黄酮对大部分食品腐败菌有抑制作用，谢丽玲等[29]研究了6个品种甘薯叶黄酮对细菌的抑制作用，发现对白色葡萄球菌、普通变形杆菌均有明显的抑制作用。高莹等[30]发现甘薯叶黄酮对细菌的抑制效果很明显，对酵母菌也有一定的抑制，但对霉菌的抑制效果较弱。被抑制的细菌中既有革兰氏阳性菌也有革兰氏阴性菌；既有球菌也有杆菌。史高峰等[31]发现甘薯叶黄酮对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌均具有明显的抑制作用。

甘薯叶黄酮在防腐保鲜上应用属于起步阶段，应用在畜禽水产上更少。徐洪宇等[32]将新鲜猪肉用甘薯叶提取液浸泡10 min，放入4℃冰箱中冷藏，发现甘薯叶黄酮能有效减缓冷却肉的pH值、硫代巴比妥酸反应 物 （thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值、高铁肌红蛋白含量、TVB-N和菌落总数的增加，延长冷却肉的保鲜期。甘薯广泛栽培产生的大量甘薯叶，原料资源丰富，甘薯叶黄酮的保鲜应用前景广阔。

5 柑橘黄酮

柑橘是世界产量第一的水果种类，含有丰富的黄酮类化合物，按其结构的不同可分为黄烷酮、黄酮、黄酮醇、黄烷酮醇和花色苷5大类，一般以糖基化苷的形式存在，其中黄烷酮含量最丰富。柑橘果皮中主要有橙皮苷、柚皮苷黄酮配基-多甲氧基黄酮，其中多氧甲基黄酮是柑橘类水果的特征成分，含量虽低，却具有很高的生物活性，目前分离鉴定超过20种，其中以川陈皮素（nobiletin）、橘皮素（tan-geretin）和橙黄酮（sinensetin）最为常见。

马庆一等[33]发现橙皮苷对大肠杆菌、葡萄球菌、枯草杆菌、青霉、黑曲霉、根霉和毛霉都有显著抑制作用。Zhi等[34]研究了陈皮中提取的类黄酮与橙皮苷、蜜橘黄酮、柑橘黄酮对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、伤寒沙门氏菌、阴沟肠杆菌、粪肠球菌、表皮葡萄球菌这6种菌具有抑制作用，其中类黄酮、橙皮苷抗菌作用较强，而蜜橘黄酮和柑橘黄酮抑菌作用较低。陆蓓等[35]采用试管稀释法测定柑橘黄酮的抑菌作用，对5种常见细菌的最低抑菌浓度进行了测定。结果：柑橘黄酮体外抑菌实验显示，对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌作用最强；对大肠埃希菌、铜绿假单胞菌及乙型副伤寒沙门菌次之。

与甘薯叶黄酮一样，对柑橘黄酮的防腐保鲜研究较少。姚晓琳等[36]将多甲氧基黄酮提取物对鲜猪肉进行涂膜处理，与乙醇对照组相比，经多甲氧基黄酮处理后的冷却肉其pH值、TVB-N值、细菌总数和假单胞菌数等指标均变化缓慢，且对肉色无不良影响，可使冷却肉保质期延长至8 d。柑橘黄酮浓重的黄色，在一定程度上限制了其在防腐保鲜方面的应用范围，但有些产品需要着色增效提质，因此可以针对性地开发具有防腐保鲜和天然着色双重功效的柑橘黄酮产品。

6 其他黄酮

除了上述几种黄酮外，有部分学者对其他来源的黄酮防腐保鲜研究进行了探讨。吴秋敏[37]将黄秋葵花的黄酮粗提液、黄酮的酵母微胶囊溶液应用于冷鲜猪肉的保鲜，通过汁液损失率、菌落总数、挥发性盐基氮及感官评定比较保鲜效果，黄酮组可保鲜7 d左右、胶囊组9 d左右，与空白相比均延长了货架期。王春幸等[38]研究费菜黄酮对冷却猪肉的保鲜效果，结果表明：费菜黄酮对试验菌有不同程度的抑制作用，其中对于气单胞菌的抑制性最强，乳酸菌抑制性最差。在4℃贮藏条件下，黄酮处理组组织结构、pH值、持水力、TVB-N值等品质指标均优于对照组。陈瑾等[39]研究了在0℃～4℃冷藏过程中枸杞叶黄酮提取物对复合羊肉糜脂肪酸相对含量的影响，结果表明：枸杞叶黄酮提取物对n-亚麻酸、花生四烯酸、亚油酸、月桂酸、十五烷酸、肉豆蔻酸具有显著的抗氧化效果，能够对复合羊肉糜起到较好的抗脂肪酸氧化的作用。李钟美[40]用高良姜黄酮粗提物、纯化物和山梨酸钾分别处理虾肉糜、鱼肉糜，均比对照组平均延长了3 d～5 d的保鲜期。在相同的浓度下，高良姜黄酮粗提物的保鲜效果与山梨酸钾相当，纯化物效果明显好于山梨酸钾组，说明高良姜黄酮类物质的保鲜效果较好。

7 展望

黄酮类化合物由于其显著的抗氧化功效，已经广泛应用于功能食品的加工。随着对抑菌活性的深入认识，作为天然保鲜防腐剂的开发，将会是黄酮化合物应用研究的另一个重要领域。除了细菌滋生造成腐败，由于畜禽水产类动物性产品富含脂肪，很容易发生脂质氧化，影响食用品质，而黄酮类化合物卓越的抗氧化功能，可以有效抑制脂质氧化的发生，因此黄酮化合物将是畜禽水产类产品防腐保鲜应用的新发展方向。与此同时，有些问题不能忽视，如黄酮类固有的淡黄色、特殊的气味，可能会对产品的感官品质有一定的负面影响，不能停留在提取液的初级形式，还需要综合复配、微胶囊包埋、保鲜膜制备等技术与方法，并针对不同来源、类型的动物类产品，寓防腐保鲜与增效提质于一体，进行深入系统性科学研究，开发专用、高效的天然防腐保鲜剂，才能实现黄酮化合物在畜禽水产保鲜领域地广泛应用。