新型植物源天然食品防腐劑及其抑菌性能_圖文

1、新 型 植 物 源 天 然 食 品 防 腐 劑 及 其 抑 菌 性 能吳京平(北京聯(lián)合大學(xué)師范學(xué)院,北京 100011摘要:食品發(fā)生腐敗變質(zhì)會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,目前常采用的防腐措施就是添加食品防腐劑。食品 防腐劑是食品加工、貯藏過(guò)程中必不可少的添加劑,要 求具有無(wú)毒、少殘留、高效、對(duì)人體無(wú)害等特點(diǎn)。食品防腐劑分為化學(xué)防腐劑、 天然防腐劑和復(fù)合型防腐劑。天然食品防腐劑按其不同 的來(lái)源又可分為植物源天 然防腐劑、動(dòng)物源天然防腐劑以及微生物源天然防腐劑等類(lèi)型。天然植物源食品防腐劑由于其本身的優(yōu)越性,越來(lái)越受到人們的青睞。本文主要對(duì)六種新型植物源天然食品防腐劑 (即香辛料提取物、中草藥提取物、蘆薈

2、提取物、竹葉提取物及荸薺皮提取物 的抑菌成分、抑菌機(jī)理和抑菌性能等進(jìn)行了較為詳盡的論述。旨在為我國(guó)新型、安全、高效、天然植物源食品防腐劑的研究和開(kāi)發(fā)提供參考。關(guān)鍵詞:植物源天然食品 防腐劑;抑菌成分 ;抑菌機(jī)理;抑 菌性能中 圖分 類(lèi)號(hào) :嗍. 3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006 2513(2009 03 0061一 04R eV i ew SO nnat Ur al pI ant f O O d pr eSen , a t i V e Sand t hei r ant i ba Ct er i al abi Ii t i eS W U Ji IIg-咖 g(N om l alC ol l

3、ege of Bei j i nguni onU ni V ers i 哆, B ei j i ng 100011A b 劬 I ct :F ood 8叫 l agecau 即 sahugeec 仰砌 c l 8. Food 印溯刑 l ti v 髑 a 陀嘲 e 塒 alad di dve s i n t l l ep 玎 D ce s8i I l g 蚰 dst om g e 0f f bod8t opr e ventf 曲 d 硒 m d|粥 om p i t i onby t l l e m i cr nbi a l 孕 ow t h ors poi l age dl lr i ng

4、t l l et r an8por t at i on . T I l e 陀am t l l ree I nai n l ci nd 80ff 砌 pr e nratives chelnicals ynt he8i 8p 陀 8en ,撕 v 鴨, m I t l l r al pm s en ,鰣 veB 粕 d com p t m nd pr e-眥 6v 偽. The 瑚脅 r alf 曲 d pr e 鴕 n , adve8ar e 山 ssi fi ed b 嬲 e d o n t l l e80ur c :p 鼬, aI li m al “ I ni cr obial . The

5、 tI l Ia lpkm t fbod 舯瞎 enr at i vei 8h 沁 om i I l g mom aI I d m o 陀 f 刪 bype opl e . hlt hi spape r , t I I esi 】【 m w 衄 t I l 】 df oodp 陀一serval i v 如 m pl 姐 t 8舭 dm ei 瑁枷 b 舵 teri alcom p i t i o n ,蚰 t i b 們 t e 五 alm eck 面 8m ,枷 hl cter i alef fect sw em 8um m a-r ized . T he 弛 pM sen , a i v

6、am 啪 m ati cs e 硼 oI li ng 明 【扭 t 8, he 小 a 【 t r j 擾 t s , al oee 】【廿 t 8, bmlb leave8婦協(xié)蛐 dw 蝴 ches tpeel 哪:位 協(xié). T he 8t I ldy pm 、 ri ded e “ den ce f 撕 t l l e 坤 s eam h 粕 d deve l 叩 m e nt 0f s af e , l I i gh df ect i 、他觚 d m Lt-Il ralpl 趴 t f 曲 d pr en r at iv .K I ey wor 凼:砸 t I l |f al b 刪 c

7、 f 曲 d pm n , at i v 偽;明曲船 t er i alc 砌 po$it i ; a 塒 bact eri alm echl I i 8m ;枷 b t 耐 al -60n隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高,人 們對(duì)食品安全性的要求越來(lái)越高,食品防腐劑的 安全衛(wèi)生條件日益受到人們關(guān)注。食品防腐劑就是一類(lèi)能夠殺滅微生物或抑制其增殖作用,減輕食品在生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷(xiāo)售等過(guò)程中因微生物而引 起腐敗的食品添加劑。食品企業(yè)中使用的防腐劑收稿 日期:2009一叭一 29作者簡(jiǎn)介:吳京平 (1957一 ,副教授,主要研究向?yàn)樘?然食品添加劑等。主要分為化學(xué)合成與天然防腐劑兩大類(lèi)。目前, 使用的

8、仍以化學(xué)合成防腐劑居多,而化學(xué)合成防 腐劑的誘癌性、致畸性和易引起食物中毒等問(wèn)題 讓人們繼續(xù)尋求廣譜、高效、低毒的天然食品防 腐劑。天然食品防腐劑一直是近年來(lái)研究開(kāi)發(fā)的重 點(diǎn),也是今后防腐劑發(fā)展的主要方向。目前已經(jīng) 開(kāi)發(fā)和正在開(kāi)發(fā)的天然防腐劑按其不同的來(lái)源可 分為植物源天然防腐劑、動(dòng)物源天然防腐劑、微 生物源天然防腐劑以及天然有機(jī)化合物等類(lèi)型。 自然界天然植物中存在許多生理活性物質(zhì),具有 抗菌作用。許多植物精油、大蒜、洋蔥、生姜 汁、綠茶、蘋(píng)果、腰果、苦瓜、竹葉、林蘺葉、 荸薺、蘆薈、銀杏葉等都存在抗菌成分。許多動(dòng) 物也是提取天然防腐劑的良好來(lái)源,動(dòng)物成分的 抗菌物質(zhì)有蟹、蝦得來(lái)的殼聚糖、大馬

9、哈魚(yú)及鯡 魚(yú)的魚(yú)精蛋白抽提物魚(yú)精蛋白、牡蠣殼烘成 的鈣等。另外微生物也是一種不可忽視的天然防 腐劑的來(lái)源,現(xiàn)已從微生物中得到的天然防腐荊 有細(xì)菌素類(lèi)的乳酸菌素和小菌素、放線菌類(lèi)的納 他霉素 (Nat 鋤 yci n 、霉菌類(lèi)的米曲霉發(fā)酵產(chǎn)生 的曲酸以及某些酵母菌、真菌和食用菌等。目前 國(guó)內(nèi)外對(duì)植物源天然食品防腐劑的研究異常活 躍,并已取得了可喜的成果【 I J 。1香辛料提取物1. 1可開(kāi)發(fā)利用的種類(lèi)香辛料作為調(diào)味劑和防腐劑,應(yīng)用于食品可 謂是歷史悠久,近年來(lái)人們開(kāi)始從香辛料中提取 有效成分作為食品防腐劑,并獲得良好結(jié)果?，F(xiàn) 已開(kāi)發(fā)防腐保鮮劑的食用香料植物主要有:蕓香 科的九里香屬植物,樟科的

10、樟屬植物,菊科的蒿 屬植物,禾本科的香茅、蕓香草,桃金娘科桉屬 中的檸檬桉、窿緣桉、藍(lán)桉等,姜科的砂仁屬、 姜黃屬中某些種,唇形花科的紫蘇等。但重點(diǎn)研 究與開(kāi)發(fā)天然防腐劑的香辛料也不過(guò)幾十種舊 J 。 1. 2抑菌成分及機(jī)理香辛料能夠具有抑菌防腐作用,其中真正起 作用的是香精油。香精油是指一般生長(zhǎng)在熱帶的 芳香植物的根、樹(shù)皮、種子或果實(shí)的提取物。而 目前研究與開(kāi)發(fā)食品防腐劑一般使用的也是香辛 料的精油或提取物。香辛料的抗菌成分主要有丁 香酚、丁香酚乙酸酯、異硫氰酸烯內(nèi)酯、百里 酚、香芹酚、異冰片、茴香腦、肉桂醛、香草 醛、辣椒素和水楊醛等【 3“ J 。有研究者 (Knobl och 等人 對(duì)

11、芳香植物精油 的抗菌性能進(jìn)行了考察和研究,分析其結(jié)果表 明:在水相中的溶解度與精油中有效成分透過(guò)細(xì) 胞而進(jìn)入菌體的能力,具有直接的相關(guān)性,而抗 菌性則基于抗菌劑在菌體細(xì)胞膜雙層磷脂中的溶 解度;精油中的類(lèi)萜類(lèi)降低生物膜的穩(wěn)定性,從 而干擾了能量代謝的酶促反應(yīng)。還有研究者 (G ocho 對(duì)二十六種植物性芳香族化合物的抗菌 效果進(jìn)行了研究比較,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這些芳香化合物 僅對(duì)濕孢子有抗菌效果而對(duì)干孢子卻無(wú)效,據(jù)此 認(rèn)為桂醛、茴香腦等有效芳香抗菌成分的抗菌性 是基于孢子對(duì)抗菌劑的吸收而起的作用。另有一 些研究表明,植物中具有很多種天然抗菌成分, 但最有效的抗菌活性物質(zhì)主要存在于風(fēng)味物質(zhì) 中。1. 3抑

12、菌的協(xié)同作用香辛料成分之間存在著抑菌性的協(xié)同增效作 用。國(guó)外曾有這方面的研究報(bào)道,日本有人將香 草醛和肉桂醛混合物作為有效的防腐成分,取得 了良好的防腐效果。斯里蘭卡肉桂的抑菌性較 強(qiáng),就是由于它既含有桂醛主要成分,又有含量 較低的次要成分丁香酚,這兩種物質(zhì)共存起到協(xié) 同增效作用。我國(guó)吳傳茂等人 "1采用濾紙片法對(duì) 20多種香料或中藥材的抑菌效力進(jìn)行了比較,并 就其中抑菌效力較好的迷迭香、辣椒、丁香、烏 梅及甘草提取液適當(dāng)復(fù)配,分別應(yīng)用于醬油及汽 水的防腐,結(jié)果三至六個(gè)月后細(xì)菌指標(biāo)均達(dá)到合 格標(biāo)準(zhǔn)。喬昕等人帕 1對(duì)烏梅、丁香、甘草和花椒 四種香料或中藥材酒精提取物的抑菌作用及它們 與

13、糖的協(xié)同抑菌作用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并經(jīng)正交 試驗(yàn)將丁香、烏梅及甘草組成的復(fù)合天然防腐劑 添加到薏苡奶中,室溫下儲(chǔ)存半年,未出現(xiàn)腐敗 變質(zhì)現(xiàn)象。2中草藥提取物2. 1可開(kāi)發(fā)利用的種類(lèi)我國(guó)中草藥品種繁多,資源十分豐富,研究和利用的歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。多年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)中 草藥的抗菌作用進(jìn)行了大量的研究和探討,已對(duì) 二百余種中草藥展開(kāi)過(guò)抑菌試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其中一百 余的抑菌作用較好且廣泛,顯示出對(duì)多種常見(jiàn)病 原菌均有較強(qiáng)的抑制作用。中草藥抑菌試驗(yàn)中還 發(fā)現(xiàn)黃連的抑菌能力最強(qiáng),其次為大黃、黃苓、 大青葉、艾葉、魚(yú)腥草等,再其次為黃柏、玄 參、連翹、知母、馬鞭草、烏梅、白頭翁、茵 陳、蒲公英等。2. 2抑菌成分及機(jī)理

14、由于中草藥種類(lèi)繁多,提取液成分復(fù)雜,故 對(duì)其抑菌有效成分的分析和機(jī)理的研究都較困 難,但在此方面仍然有一些相關(guān)的研究報(bào)道。有 人發(fā)現(xiàn)銀杏葉的醇一水提取物對(duì)食品常見(jiàn)微生 物,包括一些革蘭氏陰性菌和陽(yáng)性菌,都有強(qiáng)烈 的抑制作用。并認(rèn)為提取物中多種長(zhǎng)鏈酚類(lèi)物質(zhì) 如白果酸、白果酚及連有不同烴基側(cè)鏈的漆樹(shù)酸 是抗菌的主要物質(zhì)。姚兆斌等人 o ¨從提取甘草酸 后的甘草渣中,篩選出了對(duì)黑曲霉、米曲霉、黑 根霉、毛霉、擬青霉具有較好抑制作用的抗菌成 分,并利用薄層層析法初步判定抗霉的關(guān)鍵成分 是甘草黃酮類(lèi)化合物。王維華等人【 81選用不同的 溶劑,提取連翹中的抗菌有效成分,經(jīng)抑菌試驗(yàn) 篩選出抗菌作用

15、最強(qiáng)的是乙醇提取物,并通過(guò)對(duì) 鮮魚(yú)制品的保存試驗(yàn)和新鮮度的常規(guī)檢測(cè),證實(shí) 其主要抗菌成分為連翹酚。池淑君等人【 9o 的研究 表明厚樸的主要抗菌成分是厚樸酚。目前一般認(rèn) 為中草藥主要的抑菌成分有醛、酮、酯、醚、 酸、萜類(lèi)及內(nèi)酯等¨0|,對(duì)抗菌機(jī)理的研究普遍認(rèn) 為中草藥中存在的小分子有機(jī)化合物大多數(shù)是疏 水性的,而且對(duì)微生物細(xì)胞膜組織具有干擾作用 甚至使其溶破,從而對(duì)微生物起到抑制或殺死的 作用。2. 3抗菌的協(xié)同作用中草藥成分之間存在較好的抗菌性能的協(xié)同 增效作用。有研究者¨¨利用殼聚糖與中草藥復(fù)合 制劑對(duì)午餐肉、泡菜、米飯、土豆泥、豆沙、果 汁飲料、果醬、水果罐

16、頭等八種食品的保鮮效果 進(jìn)行研究,結(jié)果均優(yōu)于化學(xué)合成防腐劑苯甲酸鈉 和山梨酸鉀。另有對(duì)中草藥及其配伍進(jìn)行抑菌作 用研究的專(zhuān)門(mén)報(bào)道【 l 2|,結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同成分適當(dāng)混 合后使用,可有效提高抗菌效果,不僅降低了抑 菌濃度。而且抗菌范圍也更加廣泛。3蘆薈、竹葉及荸薺皮提取物3. 1蘆薈提取物蘆薈是百合科植物,品種很多,據(jù)統(tǒng)計(jì)約有 三百余種。蘆薈的組成復(fù)雜,現(xiàn)已研究清楚化學(xué) 成分的有 100余種,其中蘆薈酊和蘆薈素 A 等均 具有很強(qiáng)的抑菌作用。蘆薈汁對(duì)大腸桿菌、金黃 色葡萄球菌、綠膿桿菌、變形桿菌、富氏痢疾桿 菌等具有抑菌作用。而對(duì)枯草芽孢桿菌則無(wú)抑制 作用。姚淑敏等人【 l 糾用蘆薈提取物對(duì)幾種常

17、見(jiàn)微 生物進(jìn)行抑菌活性測(cè)定,結(jié)果表明蘆薈提取物能 有效地抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。對(duì)蘆薈的抑菌溫度及熱穩(wěn) 定性的研究發(fā)現(xiàn),在 121以?xún)?nèi)蘆薈汁的抑菌作 用都很強(qiáng),其抑菌能力經(jīng) 12l 高溫濕熱處理后 基本不變,這說(shuō)明蘆薈汁中的抗菌有效成分的熱 穩(wěn)定性較好¨4。引。3. 2竹葉提取物竹類(lèi)植物是我國(guó)南方地區(qū)的重要植物之一, 品種繁多,資源豐富。目前,日本中山食品技術(shù) 研究所從竹葉中提取出高效天然防腐劑,其活性 成分主要是有機(jī)酸類(lèi)和酚類(lèi)化合物。另有研究者 發(fā)現(xiàn)竹葉中含有黃酮類(lèi)、酚類(lèi)及酯類(lèi)等成分,具 有抗氧化、抑菌等作用。張偉等人¨刮的抑菌實(shí)驗(yàn) 表明,竹葉防腐劑對(duì)細(xì)菌、霉菌、酵母菌均有強(qiáng) 烈的

18、抑制作用,特別是對(duì)細(xì)菌的抑制作用更顯 著,可用作廣譜抗菌劑。特別值得關(guān)注的是與一 些只能在酸性條件下才能抑菌的防腐劑相比,它 在中性條件下就可抑菌,具有明顯的優(yōu)勢(shì)。將不 同濃度不同浸漬時(shí)間的竹葉提取液應(yīng)用于肉、豆 腐及肉汁的防腐試驗(yàn),也同樣證明一定濃度的竹 葉提取液能有效地抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖。竹葉 提取物還有很好的熱穩(wěn)定性,且經(jīng)高溫處理后抑 菌效果不但沒(méi)有減弱反而會(huì)明顯加強(qiáng)。3. 3馬蹄皮提取物馬蹄 (荸薺 是莎草科多年生草本植物的地 下球莖,是一種優(yōu)良的藥食兼用的果蔬類(lèi)食品, 馬蹄皮是以馬蹄為原料進(jìn)行食品加工過(guò)程中產(chǎn)生 的廢棄物。為了廢物利用,減少環(huán)境污染,許多 人對(duì)馬蹄皮提取物進(jìn)行了抗菌

19、性和應(yīng)用效果的研 究。曾瑩等人 】 卜 191采用水煮、乙酸乙酯萃取、高懸制粼童笙堡蘭 C A 伽口 FD D d A ddi t i yes 蘭:! :=:=95%乙醇溶液及酸、醇溶液浸提等不同方法進(jìn)行 提取,對(duì)提取液用濾紙片法測(cè)定抑菌圈,結(jié)果說(shuō) 明用酸、醇液作提取劑制得的馬蹄皮提取物是抗 菌效力最強(qiáng)的制劑。將該制劑應(yīng)用于醬油、鮮 奶、豆奶、豆腐、土豆泥和熟肉制品等,可明顯 抑制細(xì)菌生長(zhǎng),使食品的保質(zhì)期延長(zhǎng)。與常用的 化學(xué)防腐劑 (苯甲酸鈉、山梨酸鉀 比較,在近 中性的食品中馬蹄皮提取物的抑菌效果更好。研 究還表明,馬蹄皮提取物的熱穩(wěn)定性相當(dāng)好, 100以下溫度處理抗菌性似乎根本不受影響,經(jīng)

20、 12l 、 15m i n 處理后也仍具有較強(qiáng)的抗菌效力。 目前,食品添加劑的發(fā)展趨向是天然、營(yíng)養(yǎng) 和功能化。雖然天然防腐劑由于抑菌效果、穩(wěn)定 性、價(jià)格等原因還不能完全取代化學(xué)合成防腐 劑,但是天然防腐劑正以它抗菌性強(qiáng)、安全無(wú) 毒、熱穩(wěn)定性好、作用范圍廣等無(wú)可比擬的獨(dú)特 優(yōu)點(diǎn)在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域飛速發(fā)展著。從安全 性、資源性和經(jīng)濟(jì)性考慮,在我國(guó)開(kāi)發(fā)植物源天 然食品防腐劑應(yīng)成為首選。雖然現(xiàn)階段由于植物 源天然食品防腐劑的價(jià)格、雜色、抑菌效果等方 面的限制,還不能完全取代化學(xué)合成防腐劑,但 以發(fā)展的眼光從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)看,科學(xué)技術(shù)的進(jìn) 步、生活水平的提高和安全意識(shí)的增強(qiáng),必將促 使人們逐步將天然防腐劑

21、完全取代化學(xué)合成防腐 劑。參考文獻(xiàn):1陸志科,謝碧霞. 植物源天然食品防腐 劑的研究進(jìn)展【 J . 食品工業(yè)科技, 2003, 24(1:94 962林進(jìn)能.食用香料植物及其開(kāi)發(fā)應(yīng)用 M.北京:輕工業(yè) 出版社。 199l 3陸志科,謝碧 霞.植物源天 然食品防腐劑的 研究進(jìn)展 J. 食品工業(yè) 科技, 2003, 24(1:94 964楊榮華,林家蓮.香辛料的抗菌性 J .中國(guó)調(diào)味品, 1999. (12:l 一 35吳傳茂,吳周和,曾瑩,等. 從植物中提取天然防腐劑的研 究 J 】.食品科學(xué), 2000, 2l (9:24 276喬聽(tīng),陳雄,馬麗,等.復(fù)合 天然防腐劑應(yīng)用于慧苡奶的研 究 J .食品工業(yè)科技, 2002, 23(9 :32 347姚兆斌,吳東兵.甘草有效成分的防腐性能