植物源天然食品防腐剂的研究现状_存在问题及前景_周建新

收稿日期：２００５－０２－２８作者简介：周建新（１９６４－），男，副教授，硕士，研究方向为食品微生物。

植物源天然食品防腐剂的研究现状、存在问题及前景周建新（南京财经大学　江苏省粮油品质控制及深加工技术重点实验室，江苏　南京 ２１０００３）摘 要：回顾了近年来国内外开发利用植物源天然食品防腐剂的情况和最新研究进展，分析了目前开发植物源天然食品防腐剂过程中存在的问题，并展望了植物源天然防腐剂在食品保藏中的应用前景。

关键词：植物源天然食品防腐剂；食品保鲜；研究进展；存在问题；应用前景Ｒｅｖｉｅｗｓ　ｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ，　Ａｃｔｕａｌ　Ｐｒｏｂｌｅｍ　ａｎｄ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｎ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｆｏｏｄ　Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅｓ　ｆｒｏｍ　Ｐｌａｎｔ　ＭａｔｅｒｉａｌｓＺＨＯＵ　Ｊｉａｎ－ｘｉｎ（Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌｓ　ａｎｄ　Ｄｅｅｐ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｎ　Ｇｒａｉｎ　ａｎｄ　Ｏｉｌ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｆｉｎａｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，　Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ　：Ｒｅｖｉｅｗｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｕｐｄａｔｅｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｆｏｏｄ　ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅｓ　ｅｘｔｒａｃｔｅｄ　ｆｒｏｍ　ｐｌａｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ　ｗｅｒｅ　ｅｌｕｃｉｄａｔｅｄ．　Ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｉｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｎａｔｕｒａｌ　ｆｏｏｄ　ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅｓｆｒｏｍ　ｐｌａｎｔ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．　Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅｓ　ｆｒｏｍ　ｐｌａｎｔ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｎ　ｆｏｏｄ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｗｅｒｅ　ｖｉｓｕａｌｉｚｅｄ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎａｔｕｒａｌ　ｆｏｏｄ　ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅｓ　ｆｒｏｍ　ｐｌａｎｔ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｆｏｏｄ　ｓｔｏｒａｇｅ；ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ；ａｃｔｕａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ中图分类号：ＴＳ２０２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－６６３０（２００６）０１－０２６３－０６７农业在我国国民经济中占有重要地位，而以农产品为基础原料的食品加工的关键问题之一是食品的防腐保鲜，在食品中添加防腐剂，因其简便有效而应用广泛。

目前国内外实际使用的食品防腐剂仍以化学合成物如苯甲酸（钠）为主，在常规使用量下，其防腐效果并不十分理想，而且近年来，国外专家对一些合成防腐剂的安全性不断提出质疑，对自然界的生态环境也会产生不利影响［１］。

随着社会的发展进步和人民生活水平的提高，对食品安全提出更高的要求，追求添加剂的天然、营养和功能化。

鉴于此，寻求安全、高效的天然食品防腐剂一直是食品科学、生物领域及中药学中的重要课题。

天然食品防腐剂可来自微生物和动植物组织。

目前国内外对植物源天然食品防腐剂的研究异常活跃，并且取得了可喜的成果［２］，究其原因是自然界具有丰富资源的植物中存在许多生理活性物质，具有抗菌、抗氧化和其它生理作用，并且符合国内外一贯提倡的“天然、营养、多功能”的食品添加剂的发展方针［３］，尽管目前在植物源天然食品防腐剂开发中还存在一些问题，但从植物中提取多功能的天然食品防腐剂的前景仍然十分广阔。

１植物源天然食品防腐剂的研究进展１．１香辛料香辛料一般指生长在热带的芳香植物的根、树皮、种子或果实，具有调味增香的作用，其中不少种还有程度不同的抑菌防腐作用，而且早已被古人所利用：紫苏叶洗净晾干后浸渍于装有酱油的容器中，具有很好的防腐效果，还可增加酱油的醇香味；月桂树干叶加到猪肉罐头内，不仅能起到防腐作用，还能使猪肉增加特殊的香味。

目前开发防腐保鲜剂的食用香料植物主要有：芸香科的九里香属植物；樟科的樟属植物；菊科的蒿属植物；禾本科的香茅、芸香草；桃金娘科桉属中的柠檬桉、窿缘桉、蓝桉等；姜科的砂仁属、姜黄属中某些种；唇形花科的紫苏等。

但重点研究与开发天然防腐剂的香辛料不过几十种［４］。

Ｈｏｆｆｍａｎ等［２］研究发现芥菜籽、丁香、茴香和肉桂具有几乎相等的防腐效果，添加０．５ｇ芥菜籽于１００ｇ苹果汁中，可防腐保存４个月。

周建新等［５］通过试验表明：丁香、白胡椒、豆蔻等粉末对食品中常见的腐败菌和产毒菌的生长均有不同程度的抑制作用，其中丁香的抑菌作用最佳，最低抑菌浓度为０．５％，０．３５％的丁香粉末添加到酱油中，可使酱油夏季敞口存放一个月而不产生白花变质，并赋予酱油特殊良好的风味。

这些香辛料能抑菌防腐，真正起作用的是其精油，而目前研究与开发食品防腐剂使用的大多也是香辛料的精油或提取物。

多年来，众多学者对香辛料中抗菌活性成分的提取、抗菌效果的评价、作用机制及应用范围进行了广泛的研究。

Ｒｉｐｐｔｔｏｒ和Ｗｉｓｅ研究证明，从芥菜籽、丁香、桂皮和小豆蔻、芫荽籽、众香子、百里香等提取的精油都有一定的防腐作用［４］；余伯良等［６］采用平板法测定了辣椒、花椒、生姜、大蒜、黑胡椒和丁香油树脂对几种霉菌、酵母菌和细菌的最低抑制浓度，余伯良［７］报道在培养基ｐＨ４．５时山苍子油对多数霉菌的最低抑制浓度为１．７７ｍｇ／ｍｌ，与山梨酸钾的抑菌强度相近，比苯甲酸钠强，ｐＨ范围为４．５～８．５时，山苍子油抑菌效果受影响很小，山苍子油用脂肪酸蔗糖酯乳化，其抗菌效力增强一倍，在实践中可用于粮食的防霉。

吉野知子等以香辛料提取物为主要成分，制成水产制品保鲜剂，只要很少的添加量，即对水产制品分离菌及腐败原因菌显示很强的抗菌活性，效果优于山梨酸钾［４］。

陈燕等［８］以超临界ＣＯ２流体萃取技术制备的生姜油树脂对测试菌的最低抑制浓度分别为桔青霉３．９１ｍｇ／ｍｌ，酿酒酵母７．８１ｍｇ／ｍｌ，金黄色葡萄球菌１５．６３ｍｇ／ｍｌ，大肠杆菌６２．５０ｍｇ／　ｍｌ，对真菌的抑制作用明显强于山梨酸钾。

张红艳等［９］报道说茴芹的挥发油中的茴芹脑可抑制霍乱弧菌、大肠杆菌及葡萄球菌等病菌。

香辛料成分之间存在着抗菌性的协同增效作用。

余世望等［１０］采用连续稀释法对六十余种香料或中药材进行了抗１９种常见食品腐败菌的研究，表明丁香、花椒和高良姜酒精提取液有明显的抗菌作用，上述提取液混合后抗菌作用得到增强。

吴传茂等［１１］用滤纸片法比较了二十余种香料或中药材的抑菌效力，对其中抑菌效力较强的辣椒、丁香、迷迭香、乌梅、甘草提取液进行适当配合，用于酱油及汽水防腐，３～６个月后检查，细菌指标合格。

乔昕等［１２］在研究了甘草、乌梅、丁香、花椒四种香料或中药材酒精提取物的抑菌作用及它们与糖的协同抑菌作用。

在此基础上，通过正交试验将复合天然防腐剂（浓度：甘草１．０ｇ／ｍｌ，乌梅０．０６３ｇ／ｍｌ，丁香０．１２６ｇ／ｍｌ）添加到薏苡奶中，在室温下储存６个月，未发现有腐败变质现象。

国外也有这方面的报道，日本曾用香草醛和肉桂醛混合物作为有效的防腐成分，取得了良好的防腐效果。

斯里兰卡肉桂的抑菌性比较好，就是因为它既含有桂醛主要成分，又有含量少的次要成分丁香酚，这两者存在协同增效作用。

Ｋａｎｇ发现紫苏醛与蓼二醛之间存在协同抗菌作用以及香兰素与肉桂醛之间也有协同增效作用。

例如，单独使用肉桂醛和香兰素抑制黑曲霉的有效浓度分别是０．０５％和０．５％，同时混合使用时这二者的有效浓度分别降为０．００２５％和０．０５％［２］。

有关香辛料抗菌成分及抗菌机理的研究，陆志科［２］、杨荣华等［１３］已有综述：香辛料的抗菌成分主要有丁香酚、丁香酚乙酸酯、异硫氰酸烯内酯、百里酚、香芹酚、异冰片、茴香脑、肉桂醛、香草醛、辣椒素和水杨醛等。

Ｋｎｏｂｌｏｃｈ等对芳香植物精油的抗菌性能进行了研究，认为在水相中的溶解度与精油中有效成分透过细胞而进入菌体的能力直接相关，而抗菌性则基于抗菌剂在菌体细胞膜双层磷脂中的溶解度；精油中的类萜类降低生物膜的稳定性，从而干扰了能量代谢的酶促反应。

Ｇｏｃｈｏ对来源于植物的２６种芳香族化合物的抗菌效果进行了研究，根据对湿孢子有效而干孢子无效的实验结果，认为桂醛、茴香脑等有效芳香抗菌成分的抗菌性是基于孢子对抗菌剂的吸收而起作用。

１．２中草药中药包括一般的草药在内，已达５０００余种，而常用的约有７００～８００种，其中绝大部分为植物药。

中药历来就被公认为既有益于健康又有特定治疗效果，利用具有悠久食用历史的中药作为食品防腐剂具有低毒、更容易为消费者接受的优点。

多年来，国内外学者对中草药抗菌作用进行了大量研究工作。

周邦靖［１４］、王世强［１５］、余世望［１０］、王青牡［１６］等报道，对２００余种中草药进行了抑菌试验，发现有１００多种中草药具有抑菌作用，其抑菌范围广，对常见病原菌如淋病球菌、白念球菌、痢疾杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、伤寒沙门氏菌以及黑曲霉、黄曲霉、日本曲霉、杂色曲霉、产黄青霉、毛壳菌、弯孢霉、枝孢霉、桔青霉等霉菌都有较强的抑制作用。

目前中草药抑菌试验中发现黄连的抑菌能力最强，其次为大黄、黄苓、大青叶、艾叶、鱼腥草等，再其次为黄柏、玄参、连翘、知母、马鞭草、乌梅、白头翁、茵陈、蒲公英等。

甘草来源于豆科甘草属多种植物的根和根茎，是一种非常重要的药材，还是医药、食品、烟草等工业的常用原料和风味添加剂。

姚兆斌等［１７］从提取甘草酸后的甘草渣中筛选出了抗菌成分，发现甘草渣提取物对黑曲霉、米曲霉、黑根霉、毛霉、拟青霉具有较好的抑制作用，并利用薄层层析法初步判定抗霉的关键成分是甘草黄酮类化合物。

吴周和等［１８］报道八角食用乙醇提取物对青霉抑制作用不明显，但对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌及黑曲霉有较强的抑制作用，对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的最低抑菌浓度为１２．５ｍｇ／ｍｌ，对大肠杆菌和汉逊氏酵母为２５ｍｇ／ｍｌ，对黑曲霉及青霉等分别为５０ｍｇ／ｍｌ和１００ｍｇ／ｍｌ，对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的抑菌活性ｐＨ范围为４～６，对大肠杆菌为４～５。

王维华等［１９］报道，采用几种不同的溶剂，提取连翘中的抗菌有效成分，通过抑菌试验筛选出抗菌作用最强的制剂—乙醇提取物，然后通过对鲜鱼制品的保存试验和新鲜度的常规检测，证实主要抗菌成分为连翘酚，５％乙醇连翘提取物能有效延长鲜鱼丸的保质期。

连翘是一种较普通的中药，价格便宜，使用时安全性高，对食品的风味影响很小，且不受剂量、ｐＨ值限制。

有学者［２］用大黄与厚朴的提取物混合加在食品、药品中长期保存，抗菌活性不受温度（１００℃以下）、ｐＨ的影响，而且水溶性好，添加方便。