南药源提取物食品抗菌应用研究进展

李咏梅

摘 要：随着食品安全领域对非化学合成的抗菌材料的需求日益增加，来自于天然提取物的食品抗菌物质具有无毒、无害和优良的抗菌效果，其开发和应用研究日益受到食品行业的重视。本文介绍了已经在开发利用的南藥源提取物挥发油中活性成分的抗菌活性研究现状，总结了以肉桂、丁香等为代表的南药源食品抗菌剂和抗菌包装材料开发应用研究进展，并探讨了目前南药源抗菌研究面临的现实问题、未来的发展方向和可能面临的挑战。

关键词：南药;提取物;抗菌剂;挥发油;抗菌材料

Abstract：With the need of antibacterial materials for foodstuffs becomes increasingly pronounced in food safety field， in food industry we will gradually attach importance to the position and the action of development and application research on the natural plant extracts， which showed safe nontoxic and antibacterial effect. The paper introduces the present research situation of Southern Chinese herbs extracts， summarizes advances in application studies of derived-Southern-Chinese-herbs antimicrobial and aeptic packaging materials represented by Cinnamomum cassia Presl and Eugenia caryophyllata Thunb， analyzes problems occurred， and discusses development trend and challenge.

Key words： Southern chinese herbs; Etracts; Antimicrobial; Volatile oils; Antibacterial materials

中图分类号：TS202.3

在食品生产加工中，一般采用在原材料中添加具有杀菌和抗菌功能的食品防腐剂或使用具有食品抗菌剂涂层的包装材料去应对微生物污染问题。其中食品防腐剂作为配料添加，食品抗菌剂通常涂抹于包装材料表面或被改良成包装材料[1]。二者均可有效抑制食品表面的微生物，延长食品货架期，保证食品品质。随着人们对食品安全性认识和要求的逐步提高，化学合成类防腐剂受到严峻挑战，大众更倾向于天然的抗菌产品和绿色、环保和可生物降解的抗菌包装材料。

Cowan[2]发现，很多植物的提取物均具有抗菌作用。出于资源性和经济性考虑，各国科技工作者已将植物源食品防腐剂和抗菌剂的研究与开发作为工作重点[3]。南药中含植物挥发油即植物精油药物较多，有砂仁、益智、肉桂、广藿香、高良姜、丁香等。这些药物及其主要成分挥发油及其抗菌抑菌作用是当前研究的热点[4]。本文综述了部分南药挥发油活性成分在食品领域的抗菌研究、抗菌剂开发和应用进展，以期为南药资源的综合开发利用提供参考。

1 南药源活性成分抗菌活性研究现状

植物类抗菌提取物一般呈现植物精油即挥发油的状态，多具有香气，成分复杂。南药源植物精油具有抑菌作用的种类较多，对其提取物的抗菌活性和抗菌机理研究也较多。植物精油的组成成分十分复杂，与其种类、生长环境、采收时节、提取部位、提取方法等密切相关[5]。有关研究表明[6，7-8]，在这些成分复杂的精油中，有效抑菌成分主要是酚类物质、萜烯类物质以及醛酮类物质。植物精油对微生物的抑制作用主要在于对包括细胞膜、细胞壁、某些酶类等的破坏，导致细胞功能丧失、形态发生不可逆的变化，最终导致微生物死亡或呼吸作用被抑制[9，10-11]。

目前国内外学者针对南药提取物的抑菌活性方面的实验研究较多。骆焱平等[12]分析研究了128种南药植物提取物对6种病原菌的生长抑制作用，并进行室内抑菌活性试验，发现有36种南药提取物对病原菌菌丝生长抑制率在60%以上。白丽莎等[13]对比

20种南药植物提取物的抑菌活性并对其进行评价，结果表明，九里香、薄荷、白玉兰、阴香、花椒、三奈和黄皮7种植物提取物的抑菌效果较为显著，抑制率均≥90%。马永全等[14]分析了南药五味子的提取物对大肠杆菌、金黄色葡球菌、乙型副伤寒沙门氏菌3种食品常见致病菌均具有强的抑菌作用，抑菌圈直径均在20 mm以上。陈新等[15]分析了益智果实挥发油的活性成分并开展了抗菌研究，发现其对金黄色葡萄球菌有抑制作用。八角茴香挥发油对多种革兰阳性菌和阴性菌有抗菌效果，如金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、白色念珠菌等[16-17];紫苏叶挥发油对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌都有较强抗菌作用[18];肉豆蔻挥发油可以抑制金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌等，是一种天然广谱抗菌药[19];此外，广藿香、丁香、姜黄等南药中的挥发油成分也具有此方面的药理作用[20，21-22]。

李京晶等[23]对比了丁香和肉桂两种挥发油及其主要成分和目前常用化学防腐剂苯甲酸钠和山梨酸钾对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、沙门氏菌和志贺氏菌5株食品中常见污染菌的抗菌作用。结果表明这两种挥发油及其主要成分丁香酚和肉桂醛的抗菌作用均强于两种化学防腐剂，其中肉桂油与其主要成分肉桂醛表现出的抗菌活性最强。美国Linda[24]研究发现，肉桂醛占肉桂挥发油总量的80%左右，具有很强的杀菌作用，现代研究表明，肉桂挥发油对革兰阳性菌及革兰阴性菌均有良好的体外抑菌效果，但相比之下前者效果略好。

部分南药提取物抗菌活性成分见表1[15，20-28]。不同活性成分之间还存在抗菌性的协同增效作用，杜世祥等[29]发现紫苏醛与丙二醛之间存在协同抗菌作用斯里兰卡肉桂的抑菌性比较好，是因为它既含有桂醛，且桂醛使主要成分，次要成分丁香酚，這两者存在协同增效作用。香兰素与桂醛也有协同效应。钱昆等[30]研究了种植物香辛料的抑菌作用，并对其醇提取液的抑菌效果进行比较，得到抑菌作用较强的黄连、甘草、丁香、肉豆蔻4种原料。再进行复配抑菌实验，利用正交实验确定最佳配比，黄连、甘草、丁香、肉豆蔻4种提取液复配抑菌效果最好的两组配比为8∶5∶2∶8和1∶4∶4∶4。同时利用数理统计进行显著性分析，两组抑菌效果较其他组显著。复配的各因素间存在协同或拮抗作用。

Singh等[31]人对比了丁香等精油在热狗香肠和食品模型中抗单核细胞李斯特氏菌的效果，结果表明，丁香精油可降低香肠中李斯特菌含菌量。在食品模型抑菌圈试验中，丁香等精油对李斯特氏菌具有显著的杀菌作用。食品中的成分会与精油成分相互作用，影响抗菌效力。梅林琳[32]研究了肉桂在肉脯加工中的抑菌作用，发现肉桂油对供试的种细菌、种酵母、种霉菌有较强的抑菌活性，抑菌最低有效浓度酵母<霉

菌<细菌，并在研究中探讨了食品中成分和pH对肉桂抑菌活性的影响，初步分析了肉桂油的热稳定性。

2 南药源食品抗菌剂和抗菌材料研究现状

中国肉桂油、肉桂醛、丁香花蕾油、广藿香油等都已在我国和不同国家作为食品添加剂进行使用，但目前主要是将其归入食品香料类别。基于此，目前对已列入食品添加剂名录和药食同源名单的南药抑菌抗菌活性研究较多，利用中草药资源研发抗菌剂和抗菌材料是近年新涌起的研究方向和热点。

2.1 肉桂

含肉桂油的海藻酸钠溶液已被用于食品涂膜保鲜研究[33-34]，且肉桂油已被添加到壳聚糖[35]、酪蛋白酸钠[36]和海藻酸钠-苹果泥[37]等可食性薄膜中。曾少甫等[38]将肉桂醛添加到壳聚糖基膜中制成壳聚糖-肉桂醛复合膜，研究肉桂醛体积分数对复合膜的物理性质、力学性能、水蒸气透过系数、官能团结构、结晶程度、微观结构以及抗菌性能的影响，复合膜的抑菌性能也随着肉桂醛体积分数的增大而显著增大。姚永杰等[39]将肉桂醛、Nisin、茶多酚等复配食品保鲜剂应用于水晶肴肉中7 d和15 d的细菌总数抑制率分别为86%、74%。吕飞等[40]以添加肉桂油到海藻酸钠膜液中制成的肉桂油/海藻酸钠抗菌薄膜为研究对象，开发新型可降解抗菌包装材料，研究结果表明，当膜液中肉桂油体积分数为0.8%时，薄膜具有较好的抗菌效果和物理性能。岳淑丽等[41]采用β-环糊精包埋肉桂精油，并以聚乙烯醇（PVA）作为基材制备抗菌剂涂布于纸张上，该纸张对圣女果具有良好的保鲜抑菌效果。

武迪蒙等[42]用肉桂油、丁香油、广藿香油、八角茴香油、山梨酸等制成一种源于天然产物的抗菌物，其抗菌效果好，并将其制备成包装抗菌涂层。毕全中[43]制备了一种蔬菜基安全环保食品用包装纸，采用新鲜包菜与新鲜芹菜搅碎加水制成浆料，加入适量的红薯淀粉、魔芋胶等成分，通过超声波振荡形成造纸浆料，再将肉桂醛与壳聚糖等复配制成混合填料添加到纸浆中，显著提高了制成纸张的抑菌性。Wu J等[44]合成了含肉桂醛、氧化锌、大豆分离蛋白的生物抗菌复合膜，研究了肉桂醛添加前后薄膜样品的物理和抗菌性能，发现添加肉桂醛后抗真菌性能提升1.56倍。

2.2 丁香

刁文睿[45]对公丁香油脂开展了抑菌活性分析，高浓度时精油和油树脂可完全抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等8种常见食品致病菌的生长，低浓度时可有效抑制其生长。崔海英等[46]将丁香精油加入到4种豆制品中开展抑菌研究，发现一定浓度的丁香精油作用24 h后细菌致死率均达到了99.99%以上，显示了较好的保鲜效果。Arfat等[47]以聚乳酸为基材，加入丁香精油（15%～30%）和氧化石墨烯（1%），开发出一种抗菌纳米级复合膜，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有良好的抗菌活性。

2.3 其他

杨子明等[48]以天然抗菌剂广藿香油为芯材，天然聚合物壳聚糖和明胶为壁材，采用复凝聚法制备缓释型微胶囊食品保鲜剂;项德花[49]以黄芩、虎杖、决明子、何首乌等按一定配比炮制溶解提取浓缩，得到天然食品防腐剂。都凤珍[50]以黄连、黄柏、白芷、甘草、茯苓、溶菌酶、乳酸链球菌素等为原料经配比混合，以纯天然的中草药提取物为活性成分制备而成食品防腐剂，具有防腐、防霉、保鲜、护色的功效，对毛霉、软腐菌、青霉、白腐菌、褐腐菌、黑曲霉均有很强的抑制作用，添加在食品中可长期保持抗菌活性。吴小禾等[51]采用乳酸链球菌素、八角茴香、壳聚糖、溶菌酶、双乙酸钠等制备用于肉制品的复配天然防腐剂，添加量为0.5～20 g·kg-1，能有效抑制甚至杀灭细菌、霉菌、酵母菌等，延长肉制品保质期。

3 结语

在我国天然植物源食品抗菌剂的研究中，对南药之一的肉桂研究较多，肉桂精油及其有效成分肉桂醛的抑菌保鲜作用已有很多研究报道，肉桂油薄膜抗菌材料开发也形成研究热点。开发南药源食品抗菌剂和抗菌材料，尤其是药食同源的南药抗菌剂，可以在控制微生物污染问题的同时满足人们对天然、绿色、健康食品的需要。

但在研究中发现单一使用的天然活性成分抑菌谱较窄，并且需要用量较大才可以达到防腐效果，用量大时又可能影响食品的感官品质，且易发生超标问题[52]。复配型食品抗菌剂是通过不同性能的抗菌剂适当配合而成，具有协同作用，可以增宽单一成分的抑菌谱并增强其抗菌作用。此外由于精油大多具有刺激性的气味，直接添加到食品中会对食品风味产生较大影响，而具有协同作用的两种精油合用能大大降低其有效用量，因而能有效降低精油对食品风味的不良影响，扩大其使用范围[53]。现阶段研究多停留在实验室层面，未来对天然抗菌剂的提取方法、最优添加剂剂量、复合膜基材等的探究逐步深入，将会更好地应用于食品安全领域。

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