周曉薇，王 靜，顧 鎳，鄭永華*

植物精油對(duì)果蔬防腐保鮮作用研究進(jìn)展

周曉薇，王 靜，顧 鎳，鄭永華*

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095)

病原微生物引起的腐爛是造成果蔬采后損失的主要原因，由此帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。植物精油是植物體內(nèi)的次生代謝產(chǎn)物，化學(xué)組成較為復(fù)雜，因其具有抑菌和保持果蔬品質(zhì)等多方面的作用，引起了食品研究人員的極大興趣。近年來，植物精油在果蔬保鮮上的應(yīng)用已成為研究熱點(diǎn)。本文就植物精油的抑菌活性、對(duì)果蔬防腐保鮮的作用及其機(jī)理等方面進(jìn)行綜述及分析，以期為高效、安全的食品天然防腐保鮮劑的開發(fā)和植物精油在果蔬保鮮中的應(yīng)用提供參考。

植物精油；果蔬；體外抑菌；機(jī)理；保鮮

由病原微生物侵染導(dǎo)致的腐爛是造成果蔬采后損失的主要原因之一。目前，化學(xué)防腐劑在果蔬采后貯藏保鮮中的應(yīng)用已十分廣泛，但許多人工合成的化學(xué)防腐劑存在誘癌性、致畸性和易引起食物慢性中毒等不安全問題，因此，研究開發(fā)天然安全的食品防腐劑顯得尤為重要[1]。植物精油，又稱香精油、芳香油和揮發(fā)油，屬于植物體內(nèi)的次生代謝物質(zhì)，是一類可隨水蒸氣蒸餾，具有一定芳香氣味且能在常溫下?lián)]發(fā)的油狀物質(zhì)的總稱，同時(shí)它還是一種GRAS(generally recognized as safe)物質(zhì)。植物精油由萜烯類、芳香族、脂肪族和少量的含氮含硫化合物組成，研究表明，植物精油不僅能夠矯正食品的異味，賦予香氣，還有著色、抗菌、抗病毒、抗氧化等多方面的生物活性，可作為天然防腐劑的重要來源之一，在食品保鮮中具較好的應(yīng)用前景[1-3]。本文就植物精油的抑菌活性、對(duì)果蔬保鮮的作用及其機(jī)理等方面進(jìn)行綜述，以期為高效、安全的食品天然防腐保鮮劑的開發(fā)和植物精油在果蔬保鮮中的應(yīng)用提供參考。

1 植物精油對(duì)病原菌離體生長(zhǎng)的抑制作用及其抑菌機(jī)理

植物群體是一個(gè)含有自然殺菌物質(zhì)的巨大資源庫，許多研究都表明一些植物精油對(duì)病菌有明顯的抑制作用，且由于其組成復(fù)雜，較難使病原菌產(chǎn)生抗性。研究發(fā)現(xiàn)[4-8]，篙屬植物精油可以抑殺水果致病病原菌；九里香屬植物精油大多能抑殺常見的霉菌；樟油、肉桂油可以抑制番茄灰霉病菌菌絲生長(zhǎng)；而柑桔屬果皮精油對(duì)柑桔類水果的青綠霉病的病原菌有很強(qiáng)的抑殺作用；羅

勒屬植物及黃連、甘草、肉豆蔻對(duì)細(xì)菌、霉菌、酵母都有一定的抑制作用；香菜精油、百里香精油、肉桂、桂皮、牛至能很好的抑制大腸桿菌；雪松、肉桂、香茅、茴香、天竺葵、百里香、山雞椒、冬青、檸檬草、山蒼子油、薄荷油、桂皮油和香茅油能完全抑制白色念珠菌；羅勒和山蒼子油能完全抑制金黃色葡萄球菌；而雪松、香茅、天竺葵、百里香和檸檬草能完全抑制枯草芽孢桿菌。Chami等[9]研究植物精油抑菌作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)抑菌作用主要由其中的一種或幾種主要成分決定。此外，精油各組分間存在協(xié)同作用，Lachowicz等[4]在比較全組分植物精油和其主要組分的任意組合的抑菌效果時(shí)，發(fā)現(xiàn)全組分植物精油的抑菌效果明顯要好。錢昆等[6]的研究也發(fā)現(xiàn)精油合理復(fù)配后的抑菌效果要明顯強(qiáng)于單獨(dú)使用。有些精油組分間也會(huì)存在拮抗作用，如Cox等[10]發(fā)現(xiàn)茶樹精油中非氧合的萜類會(huì)降低其主要抗菌成分4-萜烯醇的水溶性，其獨(dú)自使用反而比茶樹精油全組分的抗菌活性高。

雖然對(duì)于植物精油抗菌性研究的成果顯著，但關(guān)于植物精油抗菌機(jī)理的研究還不夠深入。目前，人們對(duì)于植物精油抗菌機(jī)理的假設(shè)主要有：植物精油通過損傷酵母和細(xì)菌等的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和細(xì)胞器的質(zhì)膜，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物的泄露或細(xì)胞內(nèi)外離子梯度變化而最終造成微生物的死亡。部分研究也證明了這種設(shè)想，如Billerbeck等[11]發(fā)現(xiàn)，800mg/L的錫蘭香茅油能夠使黑曲霉菌菌絲直徑變小，菌絲壁變薄，此外，還導(dǎo)致了細(xì)胞膜破裂和線粒體結(jié)構(gòu)的分解。戴向榮等[12]探究了肉桂油中有效成分肉桂醛處理對(duì)黃曲霉的抑菌機(jī)理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)處理黃曲霉細(xì)胞孢子提取液的OD260nm、OD280nm值都增大，丙二醛(MDA)含量上升，表明肉桂醛能通過損傷黃曲霉細(xì)胞質(zhì)膜而進(jìn)入細(xì)胞，使胞內(nèi)大分子空間結(jié)構(gòu)改變并且有序的新陳代謝被破壞，導(dǎo)致抑制黃曲霉的生長(zhǎng)。Liu等[13]發(fā)現(xiàn)百里香精油可以濃度依賴性的抑制病原菌孢子萌發(fā)，從而能有效抑制病原菌的繁殖。目前，植物精油的抑菌機(jī)理還沒有被完全闡明，主要原因是由于植物精油成分復(fù)雜，組分間的相互作用復(fù)雜多變，因此關(guān)于植物精油的抑菌機(jī)理還有待深入研究。

2 植物精油對(duì)果蔬保鮮的作用

2.1 植物精油對(duì)果蔬的防腐作用

其外，有些植物果蔬大多呈酸性，極易滋生灰霉、匍枝根霉等腐敗菌，導(dǎo)致果蔬腐敗變質(zhì)。將植物精油應(yīng)用到果蔬采后保鮮中，能夠減輕采后果蔬腐爛，延長(zhǎng)果蔬貨架期。研究發(fā)現(xiàn)，20μL/L的桂葉油、大蒜精油、肉桂油、丁蕾油和丁香葉油能顯著抑制采后杏果實(shí)在室溫高濕條件下的腐爛變質(zhì)[14]。不同濃度的峨眉含笑精油處理對(duì)冬棗的腐爛均有一定的效果，不僅推遲了果實(shí)腐爛出現(xiàn)的時(shí)間，同時(shí)降低了爛果率，其作用呈現(xiàn)出濃度相關(guān)性[15]。Chu等[16-17]用麝香草酚(百里酚)對(duì)甜櫻桃果實(shí)進(jìn)行熏蒸處理，發(fā)現(xiàn)可以有效抑制灰霉病和褐腐病的發(fā)生，顯著降低爛果率，當(dāng)處理質(zhì)量濃度為30mg/L時(shí)，灰霉病發(fā)病率僅為0.5%，而對(duì)照的發(fā)病率為35%。Liu等[18]用相同的方法處理李和杏果實(shí)，也得到了類似的結(jié)果。Hartmans等[19]的研究發(fā)現(xiàn)香芹酮可抑制馬鈴薯在貯藏期間由真菌引起的腐爛。Singh等[20]通過系統(tǒng)篩選研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)芳香精油配制成0.1～10 μg/g的水乳劑對(duì)果蔬進(jìn)行浸洗處理后均可一定程度地控制自然界腐敗性菌群和食源性致病菌的生長(zhǎng)。顯然，應(yīng)用植物精油抑制果蔬采后腐爛與其對(duì)病菌具直接抑制作用有關(guān)。此外，有些植物精油還能誘導(dǎo)果蔬過氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)等抗性相關(guān)酶活性的上升，提高果蔬對(duì)病菌的抗性，從而抑制果蔬腐爛。如茉莉?qū)偎剀盎ㄏ憔椭械闹饕煞周岳蛩峒柞?m e t h y l jasmonate，MeJA)具廣譜的生理學(xué)效應(yīng)，可作為信號(hào)分子參與生物體對(duì)病菌的防御反應(yīng)[21]。用MeJA處理采后綠熟期番茄，能有效地抑制病害癥狀的發(fā)展，降低了果實(shí)發(fā)病率。石慧等[22]認(rèn)為MeJA可能是誘導(dǎo)了果實(shí)中病程相關(guān)蛋白的合成，從而增強(qiáng)果實(shí)對(duì)不良代謝的調(diào)控能力，降低病害的發(fā)生。MeJA還可顯著抑制八成熟草莓貯藏程中果實(shí)腐爛發(fā)生，但對(duì)全熟草莓果實(shí)腐爛發(fā)生無顯著影響[23]。在20℃和25℃分別用低濃度肉桂精油處理有傷櫻桃番茄和無傷口櫻桃番茄5d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種條件下均顯著增加櫻桃番茄抗鏈格孢菌(Alternaria alternata)的能力[24]。綜上所述，植物精油抑制果蔬防腐的機(jī)理，可能是由于其直接抑制病原菌的生長(zhǎng)，同時(shí)一些植物精油如MeJA等還可誘導(dǎo)果蔬產(chǎn)生抗病性。

2.2 植物精油對(duì)減輕果蔬低溫冷害的作用

冷藏是果蔬保鮮最基本和有效的手段，但不適當(dāng)?shù)牡蜏貤l件會(huì)引發(fā)冷敏果蔬的冷害，造成嚴(yán)重?fù)p失。研究表明，采用MeJA處理能提高木瓜、桃等果實(shí)活性氧清除相關(guān)酶的活性，防止過多的活性氧造成膜脂過氧化和破壞膜系統(tǒng)，從而提高果實(shí)的抗冷性，減輕果實(shí)冷害癥狀，保持果實(shí)品質(zhì)[25-26]。王海波等[27]研究發(fā)現(xiàn)，10μmol/L MeJA能延緩低溫下香蕉果皮細(xì)胞膜透性的升高，提高NADPH氧化酶和Ca2+-ATPase活性，誘導(dǎo)香蕉果皮活性氧猝發(fā)并作為信號(hào)分子參與采后香蕉抗冷性的誘導(dǎo)，從而減輕冷害指數(shù)。MeJA處理采后黃瓜，則能提高果實(shí)中CAT活性，降低POD活性，并通過影響活性氧代謝和酚類物質(zhì)的代謝緩解黃瓜的冷害[28]。采用MeJA處理枇杷果實(shí)，則可維持果實(shí)中較高的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性及細(xì)胞膜中不飽和脂肪酸亞油酸、亞麻酸含量，并減少果實(shí)內(nèi)活性氧的積累并抑制膜脂過氧化，從

而減輕了果實(shí)的冷害癥狀[29]。Fung等[30]的研究發(fā)現(xiàn)，MeJA處理能誘導(dǎo)增強(qiáng)甜辣椒果實(shí)中交替氧化酶基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)并增強(qiáng)其抗冷性。Ding等[31]使用MeJA處理番茄時(shí)，發(fā)現(xiàn)其可顯著誘導(dǎo)果實(shí)中熱激蛋白基因的轉(zhuǎn)錄，同時(shí)減輕了5℃貯藏時(shí)的冷害癥狀。此外，MeJA處理還能抑制冷藏枇杷果實(shí)中半纖維素和纖維素的積累，保持果實(shí)中較高的水溶性和離子結(jié)合果膠及較低的共價(jià)結(jié)合果膠，從而保持果實(shí)較高的出汁率，減輕果實(shí)木質(zhì)化冷害癥狀[32]。1μmol/L和10μmol/L MeJA處理水蜜桃，也使水蜜桃果實(shí)0℃冷藏時(shí)正常后熟軟化，促進(jìn)果實(shí)著色，從而防止果實(shí)冷害發(fā)生，保持果實(shí)食用品質(zhì)[33]。但MeJA減輕果蔬低溫冷害的作用機(jī)制還有許多不明之處，尚有待在細(xì)胞和分子水平上進(jìn)一步研究和闡述。

2.3 植物精油保持果蔬品質(zhì)的作用

植物精油對(duì)果蔬品質(zhì)的保持具有顯著功效。如采用肉桂精油處理碭山酥梨，能推遲果實(shí)呼吸和乙烯高峰出現(xiàn)的時(shí)間，從而延緩果實(shí)后熟衰老，保持果實(shí)的品質(zhì)和風(fēng)味[34]。丁香精油和丁香酚能抑制采后蘋果呼吸強(qiáng)度和褐變指數(shù)的上升，延緩可溶性固性物、可滴定酸含量和硬度的下降，減輕果實(shí)生理衰老，從而保持果實(shí)品質(zhì)[35]。MeJA則能從營(yíng)養(yǎng)成分、風(fēng)味、質(zhì)地和抗氧化能力等方面綜合影響果蔬采后品質(zhì)。用MeJA處理八成熟草莓果實(shí)，能促進(jìn)貯藏前期可溶性固形物含量的增加，果實(shí)紅色的發(fā)育和總酸含量的下降，且貯藏后期果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)接近于全熟果實(shí)[23]。MeJA處理巨峰葡萄果皮，則能促進(jìn)果實(shí)中花青素的積累，使成熟期提前，并提高了果實(shí)的糖酸比，同時(shí)所有處理葡萄樣品平均單粒質(zhì)量均較對(duì)照有所增加[36]。另有研究表明，MeJA與乙醇混合處理采后草莓，可以提高草莓中總酚和花青素含量高，增加貯藏期間的揮發(fā)性化合物如乙酸甲酯、乙酸異戊酯、己酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸己酯的含量，還能增強(qiáng)果實(shí)的抗氧化活性[37]。Chanjirakul等[38]也發(fā)現(xiàn)MeJA處理可提高草莓和黑莓果實(shí)中的抗氧化能力，有效的清除過量的超氧陰離子自由基、羥自由基、H2O2和單線態(tài)氧。綜上所述，植物精油可以從多方面保持貯藏期間果蔬的品質(zhì)和可食用性，提高果蔬的商品性，具有開發(fā)為新型植物源防腐保鮮劑的潛能。

3 結(jié) 語

我國(guó)地大物博，植物種類繁多，植物精油資源相當(dāng)豐富。植物精油作為一種安全、高效的天然果蔬防腐保鮮劑已受到人們的廣泛關(guān)注，國(guó)內(nèi)外研究均顯示植物精油在果蔬保鮮方面具有良好的保鮮抑菌效果，并且能夠減少冷害的發(fā)生，保持果實(shí)品質(zhì)。然而，植物精油在果蔬保鮮中的商品應(yīng)用還很少，其原因主要有以下幾點(diǎn)：1)植物精油成分存在不確定性，其有效成分含量常隨著植物生長(zhǎng)季節(jié)和地理環(huán)境而改變；2)一些植物精油在果蔬保鮮應(yīng)用時(shí)，存在抗菌譜窄、效果不佳、產(chǎn)生異味和雜色等問題；3)對(duì)植物精油的作用機(jī)理、藥理和毒理評(píng)價(jià)等研究得不夠深入。針對(duì)這些問題，應(yīng)在精油資源植物生產(chǎn)加工過程標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量控制、植物精油的作用機(jī)制和安全性評(píng)價(jià)等方面開展進(jìn)一步研究。相信隨著這些方面研究的深入，植物精油在果蔬保鮮中將顯示出廣闊的應(yīng)用前景。

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Research Progress in Preservative Effect of Plant Essential Oil on Fruits and Vegetables

ZHOU Xiao-wei，WANG Jing，GU Nie，ZHENG Yong-hua*
(College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

The decay caused by microorganism invasion is the major loss of postharvest fruits and vegetables, which brings huge economic loss. Plant essential oils containing a variety of chemical components are the secondary metabolites extracted from plants. The antibacterial activity and the capability to maintain quality of fruits and vegetables have gained extensive interests. The application of natural plant essential oils in the preservation of fruits and vegetables has become the research focus in recent years. In this paper, antibacterial activity, the effects and possible mechanisms of plant essential oils involved in the preservation of fruits and vegetables are discussed, which is expected to provide a theoretical reference for the development of natural food preservatives for fruits and vegetables.

plant essential oil；fruits and vegetables；antibacterial activity in vitro；mechanism；preservation

TS255.3

A

1002-6630(2010)21-0427-04

2010-07-07

科技部科技人員服務(wù)企業(yè)行動(dòng)項(xiàng)目(2009GJC10010)；南京農(nóng)業(yè)大學(xué)SRT計(jì)劃項(xiàng)目(0908A19)

周曉薇(1989—)，女，本科生，研究方向?yàn)槭称焚|(zhì)量與安全。E-mail：1847215@njau.edu.cn

*通信作者：鄭永華(1963—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工。E-mail：zhengyh@njau.edu.cn