任艷芳，劉暢，何俊瑜，王思夢

（貴州大學農(nóng)學院，貴州 貴陽 550025）

藥用植物提取物在果蔬防腐保鮮上的應用

任艷芳，劉暢，何俊瑜，王思夢

（貴州大學農(nóng)學院，貴州 貴陽 550025）

介紹藥用植物提取物的抑菌機理，并對其在果蔬防腐保鮮方面的研究現(xiàn)狀作一綜述，指出目前藥用植物在果蔬防腐保鮮應用上面臨的問題及展望。

藥用植物；果蔬；抑菌保鮮；涂膜

水果、蔬菜因其美味可口，開胃助食，且能夠提供人體易缺乏的維生素、礦物質和有機酸等營養(yǎng)物質，保障人們的身體健康，而成為社會食品結構中不可缺少的重要食物。

我國果蔬產(chǎn)量雖大，但長期以來僅重視采前栽培、病蟲害的防治，卻忽視采后貯運及產(chǎn)地基礎設施建設。采收時缺乏可靠的成熟度指標；儲運時粗劣的生產(chǎn)處理，引起機械損傷；貯藏時不適當?shù)臏囟?、濕度控制；不適當?shù)牟『刂疲蝗鄙俚燃墭藴实葐栴}，致使水果在采后流通過程中的損失相當嚴重，果蔬每年損失率為25%～30%，產(chǎn)值約750億元人民幣，據(jù)有關部門保守的估計，果蔬采后的腐爛損耗，幾乎可以滿足2億人口的基本營養(yǎng)需求[1]。因此依靠先進的科學技術，對果蔬進行保鮮及加工是必不可少的。

目前國內(nèi)外應用的果蔬貯藏保鮮方法主要有物理法和化學法兩類。物理法主要是根據(jù)果蔬采后生理特征，降低環(huán)境溫度和果蔬體溫，控制貯藏庫中CO2和O2的濃度，從而達到抑制果蔬呼吸、延緩衰老的目的。該方法雖然保鮮效果較好，但是一方面仍有耐低溫微生物可以繁衍滋生，影響食用安全；另一方面需要大型的機械設備，一次性投資大，資金回收期長，能耗費用高，技術要求嚴格，不易被果農(nóng)掌握，不能產(chǎn)生較高的經(jīng)濟效益?；瘜W法是指利用化學涂層、熏蒸劑、防腐劑等化學試劑，對果蔬進行涂果、熏蒸、浸泡等處理，以達到防腐保鮮的目的。此法雖然操作簡便、成本低，但基于環(huán)境與健康等因素的考慮，它在果蔬保鮮上的應用越來越受到質疑[2]。因此，開發(fā)天然、高效、安全、無毒、性能穩(wěn)定的天然防腐劑，日益受到人們的普遍關注[3]。

1 藥用植物在果蔬防腐保鮮中的研究現(xiàn)狀

在身為中草藥故鄉(xiāng)并歷來崇尚藥食同源的中國，藥用植物提取物被認為是化學殺菌劑替代品最好的開發(fā)資源。其中從人們食用的中藥和香辛料中提取天然防腐保鮮劑，被認為是食品添加劑研究領域最有前景的發(fā)展方向，是開發(fā)新型高效果蔬生物防腐保鮮劑的重要途徑[4]。

1.1 藥用植物的有效成分及其作用機理

中草藥是我國的傳統(tǒng)醫(yī)藥寶庫，其用于食用的安全性已得到充分證實，更兼價廉易得，適應消費者心理。而抑菌作用也早已廣泛應用于醫(yī)藥行業(yè)，人們從中草藥中提取到一大批對病菌具有抑制作用的活性物質，包括生物堿類、類黃酮類、蛋白質類、有機酸類和酚類化合物等，在醫(yī)學臨床上顯示了不可估量的潛力[5]。中草藥殺菌活性物質對植物病原菌的抗菌、殺菌機理研究較少，已有研究表明，其作用機理主要表現(xiàn)為3方面：破壞菌體的細胞結構；干擾菌體細胞代謝過程；調(diào)節(jié)植物病原菌的致病系統(tǒng)和加強寄主抗病系統(tǒng)[6]。

藥理研究表明：黃連（Coptis chinensis Franch.）中含有多種生物堿，主要是小檗堿（berberine BR），含量高達3.6%以上[7]。鹿蹄草（Pyrola calliantha H.Andr.）中提出的抑菌成分鹿蹄草素，化學名為2-甲基-1，4-苯二酚，又名鄰甲基對苯二酚，具有很強的抗菌活性，且抗菌譜較廣[8]。大黃（Rheum officinale Baill）、虎杖（Reynoutria japonica Houtt）、決明子（Cassia obtusifolia L.）、何首烏[Fallopia multiflora（Thunb.）Harald.]、茜草（Rubia cordifolia L.）等中草藥的抑菌成分主要是它們所含的蒽醌類化合物，這些化合物的存在形式主要是葡萄糖或非葡萄糖甙，亦有一定量的游離態(tài)蒽醌。醌與二酚之間的氧化還原互變以及其分子中的大共軛體系極利于電子流動和傳輸，加之它們是生物新陳代謝的產(chǎn)物，容易參與生物的生化反應，從而促進或干擾某些反應，而表現(xiàn)出多種生物活性，微生物的抑制就是其中的一個明顯例證[9]。

食用香辛料植物幾乎全都屬于中草藥范疇[10]，也具有抑菌、抗氧化及生理藥理作用，是食品天然防腐劑、殺菌劑及抗氧化劑的重要來源之一[11]。香辛料中真正起作用的是活性物質精油。酚類、醛類物質是香辛料精油抑菌的主要活性成分。有關學者把其主要成分分為4大類：萜類化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、含氮含硫化合物。如丁香酚是丁香（Eugenia caryophyllata Thunb）精油的主要抑菌成分，其中丁香酚含量在60%以上。肉桂（Cinnamomum cassia Presl）的主要活性成分是肉桂醛，其中肉桂醛的含量在75%以上[12]。研究表明，丁香酚即2-甲氧基-4-烯丙基苯酚的抗菌機理是其芳香環(huán)上的極性基團與微生物的某些酶活性基團結合而破壞其正常代謝功能[13]。宋衛(wèi)國[14]提出大蒜（Allium Sativum L.）精油中主要成分大蒜素即二烯丙基硫代磺酸酯的抑菌作用機理主要有以下幾點：（1）大蒜素能夠很快地滲透進入細胞膜與巰基蛋白結合；（2）與生物體內(nèi)的半胱氨酸、谷胱氨酸等含巰基化合物結合；（3）大蒜素與真菌含巰基的酶（如脫氫酶、RNA聚合酶等）結合后，抑制了其活性，使與酶相關的細胞代謝受到抑制；（4）通過對相關酶的作用抑制脂類的合成。

1.2 藥用植物在果蔬防腐保鮮中的研究應用

近年來，利用藥用植物的食藥兼用和具有較好抑菌作用的特點，研究人員試圖從中尋找適宜的防治果蔬采后病害的防腐保鮮劑，并開展了一系列研究。

1.2.1 單一植物提取物對果蔬致病菌的抑制效應

駱焱平等[15]利用丙酮浸提蓽茇等11種植物提取物，發(fā)現(xiàn)其抑菌效果與化學農(nóng)藥施保功的抑菌效果相當。Wilson等[16]采用微量滴定板快速測定植物提取物及提煉油的抗菌活性，發(fā)現(xiàn)供試的345種植物的提取物及香精油均具有抗灰霉的活性。孔秋蓮等[17]發(fā)現(xiàn)丁香和肉桂的提取物可抑制黑曲霉（Aspergillus sp.）和擴展青霉（Penicillium expansum）孢子的萌發(fā)，五倍子（Rhus chinensis Mill）和川芎（Ligusticum chuanxiong Hort.）的提取物則可以抑制黑曲霉和擴展青霉的孢子形成。已有研究還發(fā)現(xiàn)，大蒜[18]，韭蔥（Allium porrum L.），洋蔥（Allium cepa L.）[19]，大蔥（Allium fistulosum L.）[20]，生姜（Zingiber offcinale Rosc.）[21]，胡椒（Piper nigrum L.）[22]，山蒼子（Litsea cubeba Pers.）[23]，辣椒（Capsicum annuum L.）[24]，丁香，黃芩（Scutellaria baicalensis Georgi）[25]，肉桂[26]等藥用植物提取液對各種真菌性病害具有較好的抑制作用。丁香的丙酮提取物對來自香蕉、杧果采后病害的9種病原菌的抑菌率為100%，肉桂和大茴香（Illicium verum Hook.f.）的抑菌率大于90%[27]。丁香、大黃復合提取液較好地抑制了甜椒的呼吸作用、脂質過氧化、以及水分損耗，降低了果實相對電導率，對甜椒起到了保鮮作用[28]。Sivakumar等[29]研究表明將在30 mg/L肉桂精油溶液中浸蘸過的吸水紙放入紅毛丹包裝內(nèi)，13.5℃、相對濕度95%條件下14 d可以保持其品質基本不變。

從以上研究可以看出，許多藥用植物提取物對果蔬采后病害的發(fā)生和病原微生物的生長繁殖起到有效的抑制作用，且可以調(diào)節(jié)果蔬采后生理代謝，起到延長保鮮期的作用。

1.2.2 復合植物提取物對致病菌抑制的增效作用

人們在開發(fā)中草藥果蔬保鮮劑的過程中，還發(fā)現(xiàn)不同中草藥具有不同的應用特點，且一種中草藥在實際應用中通常不能起到理想的保鮮效果。因此，人們在研究中嘗試將具有不同抑菌譜的中草藥以及其它物質適當配合，觀察它們是否有防腐協(xié)同或增效功能，以開發(fā)出高效、廣譜的復合型防腐劑。這也是目前中草藥果品防腐保鮮的研究熱點[30]。不同抑菌植物資源中含有的抑菌成分不同，這些不同的抑菌活性物質之間可存在協(xié)同作用，從而增強了抑菌活性。

李麗等[31]研究發(fā)現(xiàn)大黃、丁香和連翹3種提取物單獨使用時對交鏈孢菌的抑制率均在45%以下，但混合并加入其它提取物后，復配物的抑菌率達到100%。汪生和周濤[32]發(fā)現(xiàn)烏梅、肉桂、八角、丁香復配后的抑菌效果要明顯強于單一使用效果，說明復配各成分之間存在協(xié)同作用。賴毅東[33]以丁香、高良姜、桂皮、大黃提取物按一定比例配制成保鮮液，用于青梨、葡萄和荔枝的保鮮貯藏，有效的抑制了各種真菌病害的發(fā)生。研究表明，殼聚糖和具有抑菌活性的百里香酚復合以后對病原細菌具有增效協(xié)同作用[34]。

1.2.3 植物提取物與涂膜劑復配抑菌保鮮

涂膜是果蔬常用的保鮮方法,涂膜是以生物大分子物質(如多糖、蛋白質等)為原料，通過分子間相互作用而形成的具有多孔結構的薄膜，通過浸漬、涂布、噴灑等過程覆蓋在食品表面或異質食品內(nèi)部界面上，作為抑菌保鮮劑的載體。

涂膜劑的種類很多，殼聚糖、蟲膠、蜂蠟、石蠟、淀粉、蛋白質及一些人工合成的蠟液等均可采用[35]。因其造價低，又可美化果品和不同程度的微氣調(diào)抑制水果的呼吸作用和水分的散失，在不少國家得到廣泛應用。國內(nèi)外在涂膜保鮮的研究上已經(jīng)取得了一定成果，利用一些抑菌劑與涂膜劑復配對果品進行復合涂膜可以對抑菌和保鮮起到增效作用：丁香油-殼聚糖復合物溶液對灰霉菌（Botrytis cinerea）、鏈格孢（Alternaria alternate）、青霉菌（Penicillium citrinum）、漿孢菌（Emericella nidulans）孢子萌發(fā)和菌絲生長的抑制率在85%以上[36]。高海生和李春華[37]報道用百部 [Stemona sessilifolia（Miq）Franch.et.sav.]、虎杖 （Polygonum cuspidatum Sieb.et Zucc.）、高良姜（Alpinia officinarum Hance）、黃連素（Coptis chinensis Franch.）等中草藥進行超臨界萃取，提取物配以淀粉、魔芋、卵磷脂等制成的中草藥復合涂膜保鮮劑，對果蔬具有較好的防腐保鮮作用。宿獻貴等[38]利用大黃、高良姜提取液及復合提取液與可溶性淀粉混合處理采后青菜，均可明顯降低青菜的呼吸代謝強度，延緩可滴定酸和VC含量的降價速度，且大黃、高良姜復合提取液比其單一提取液具有更顯著的保鮮效果。董曉菊等[39]以大黃、高良姜復合提取液制備的涂膜液與可溶性淀粉復配保鮮效果較好，可使甜櫻桃在常溫下貯藏期達3周，比對照延長7 d。

2 存在的問題和展望

1）對藥用植物資源的篩選工作缺乏系統(tǒng)性，植物體內(nèi)活性物質種類、含量受遺傳因素、外界環(huán)境等因素的影響。我國擁有豐富的藥用植物資源，已經(jīng)掌握了許多具有抑菌、殺菌作用的藥用植物資源，但是在篩選工作上相對集中在若干科、屬和固定的產(chǎn)地；并且要注意藥用植物活性物質的有效部位和采摘時間等因素。

2）藥用植物提取物作為抑菌劑尚未形成完善的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，在果蔬保鮮方面應用更少，采用合理的提取工藝才能得到純度高、效果好的抑菌物質，另一方面還要考慮到成本問題。在農(nóng)產(chǎn)品采后保鮮方面，中國起步較晚，機理研究與應用技術不深入，用于糧食、果蔬、食品領域的保鮮大都是處于試驗階段，尚沒有成熟的產(chǎn)品；可在傳統(tǒng)的提取方法的基礎上應用一些先進的技術方法。但是要注意提取工藝是否容易掌握，價格是否能被接受。這一點對防腐保鮮劑的大面積推廣起著重要作用。

3）許多研究都僅停留在離體抑菌試驗上，缺乏活體試驗的驗證。關于天然產(chǎn)物對病原菌的抑制效應研究都是在培養(yǎng)基中進行的，但實踐表明在培養(yǎng)基中試驗得到的抑菌濃度，在食品中應用時所需的劑量需要增加數(shù)倍。然而精油都是疏水性物質，當達到有效濃度時，精油的氣味將影響食品和果蔬的風味。另外，目前的大多研究是在單一微生物存在和恒定的環(huán)境條件下進行的，在多種微生物存在和變化的環(huán)境條件下，根據(jù)抗菌特性及與食品成分的相互作用選擇合適天然提取物的組合和應用技術條件尚缺乏系統(tǒng)深入研究。

4）雖然關于植物提取物抑制果蔬采后病原菌的研究較多，但關于果蔬貯藏保鮮過程中天然植物提取物應用的系統(tǒng)研究尚缺乏。不同的果蔬主要致病菌、采后生理、貯藏保鮮條件均有一定的差異，確定天然植物提取物在不同果蔬上的最佳應用條件和技術十分必要。另外，果蔬的貯藏保鮮是一個系統(tǒng)工程，涉及到采前管理、采收、環(huán)境溫度、濕度、氣體成分、保鮮劑應用等綜合因素，為提高保鮮效果、延長保鮮時間、降低成本、提高綜合效益，果蔬保鮮技術正在由單一技術向復合技術方向發(fā)展，將天然植物提取物與各種保鮮技術手段綜合應用是國際保鮮的流行趨勢。

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Research Advances in Application of Chinese Herb Extracts to Postharvest Preservation of Fruits and Vegetable

REN Yan－fang，LIU Chang，HE Jun－yu，WANG Si－meng
（College of Agriculture，Guizhou University，Guiyang 550025，Guizhou，China）

The antifungal mechanism of medicinal plant extracts and main research development for keeping vegetable and fruit fresh were introduced.And this article also pointed out the problems and prospects of the application of medicinal plants.

medicinal plants；fruit and vegetable；antibacterial fresh；coating

貴州省農(nóng)業(yè)攻關項目（NY20083021）

任艷芳（1976—），女（漢），副教授，博士，研究方向：采后生理與分子生物學。

2011-04-22