張瑞，劉婷，吳建平,2*,梁婷玉，柏妍

1(甘肅農(nóng)業(yè)大學 動物科學技術(shù)學院，甘肅 蘭州，730070) 2(甘肅省農(nóng)業(yè)科學院，甘肅 蘭州，730030)

隨著生活水平的提高，人們對膳食品質(zhì)的要求也越來越高。自然界中，很多食品營養(yǎng)豐富，對人類的身體健康十分有益，但是，在其生產(chǎn)、加工、運輸、儲存及銷售過程中，很容易受到微生物的入侵而發(fā)生酸化腐敗，不僅損壞了食品自身的營養(yǎng)價值，而且給消費者造成了安全威脅。因此，如何安全、有效地減少因腐敗導致的資源浪費以及延長食品的貯存期成了食品界研究的熱點。合成保鮮劑曾一度成為食品制造商的寵兒，但隨著合成保鮮劑引起的食品安全問題的出現(xiàn)，消費者開始質(zhì)疑其安全性[1]。從食品安全和綠色環(huán)保角度出發(fā)，天然保鮮劑被廣泛應用于食品保鮮中。

1 牛至精油的特性

牛至，又名止痢草，土香薰，小葉薄荷等，為唇形科牛至屬，是一種常見的野生植物，可長到90 cm高，莖直立、多毛，葉片暗綠色、卵形，在分枝頂端簇生粉色花朵，有濃郁香味[2]。根據(jù)《藥用植物辭典》的記載，牛至共有8種類型，分布于世界各地。我國只有一個牛至品種，主要分布在西北、華北及長江以南地區(qū)[3]。牛至被認為是中草藥的一種，具有清熱解表、順氣祛濕、利尿消腫等作用，常被用于預防感冒，中暑，腹瀉等[4]。此外，牛至也作為香料調(diào)味品在歐洲廣泛使用[3]。根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部報道，牛至共含有50多種化合物。牛至精油是從牛至中提取的淡黃色液體，可從牛至花中提取，也可在牛至草中提取。從牛至花中提取的精油含有30種化合物，占牛至成分總量的96%，從牛至草中提取的精油含有21種化合物，占總量的94%。但兩者的主要成分相同，均為香荊芥酚和百里香酚(麝香草酚)[5]。牛至因其生長地域、收獲時間的不同而提取的牛至精油的成分和含量也有所差異[6]。

2 牛至精油的作用機制

2.1 牛至精油的抗菌作用

牛至精油中酚類和萜烯類物質(zhì)是主要的抗菌成分，其中香荊芥酚和百里香酚的含量和比例是評價牛至精油抗菌效果的主要指標。根據(jù)MELLENCAMP[7]的報道，牛至精油中香荊芥酚的含量為55%～85%，百里香酚為5%～10%。此外，γ-萜品烯和β-異丙甲苯作為合成香荊芥酚和百里香酚的前體物質(zhì)，也有較高的抑菌活性[8]。牛至精油的抗菌機制為：(1)通過破壞細菌細胞壁和細胞膜來達到抑菌效果。牛至精油具有高度疏水性和脂溶性，可以造成細胞壁松弛，細胞膜通透性增大，胞內(nèi)物質(zhì)外流，使細菌失去保護而失活。(2)阻止細菌蛋白質(zhì)的合成。牛至精油中的酚類物質(zhì)可以使細胞膜中的蛋白質(zhì)變性，也可以通過磷脂反應阻止蛋白質(zhì)的合成以減少細菌的繁衍生殖。(3)酚類和萜烯類物質(zhì)還會抑制菌體核酸的自我復制、合成過程，導致微生物無法生長[3,9]。

2.2 牛至精油的抗氧化作用

牛至精油中起抗氧化作用的主要是酚酸類和萜類物質(zhì)。酚酸類物質(zhì)苯環(huán)上的酚羥基是抗氧化活性基團，萜類易發(fā)生加成反應。牛至精油的抗氧化機制為：(1)終止鏈式反應。酚酸類物質(zhì)上的酚羥基釋放氫離子，與自由基結(jié)合生成穩(wěn)定的化合物，同時，自身通過脫氫反應產(chǎn)生比較穩(wěn)定的化合物來終止鏈式反應。(2)通過加成反應保持膜的完整性。萜類是一種具有異戊二烯骨架的化合物，含有豐富的烯鍵，化學性質(zhì)活潑，易發(fā)生加成反應，保護細細胞膜的完整性[3,9]。

3 牛至精油在食品保鮮中的應用

3.1 牛至精油在果蔬保鮮中的應用

果蔬富含營養(yǎng)物質(zhì)，尤其是維生素含量很高，深受消費者的喜愛。但是，果蔬體內(nèi)水分含量也高，極易引起細菌的繁衍生殖。此外，在運輸與加工過程中，輕微的碰撞也會引起果蔬表面的破損，使得營養(yǎng)物質(zhì)外流，加快微生物的生長，嚴重破壞其營養(yǎng)價值。牛至精油在果蔬保鮮中的保鮮方法為：第一，將牛至精油直接涂抹于果蔬表面，阻斷果蔬體內(nèi)物質(zhì)與外界的交流。第二，使用以牛至精油制成的保鮮材料包裝果蔬，延長貨架期。近年來，國內(nèi)外對牛至精油在果蔬保鮮中的應用研究甚多，并取得了一定成效。薩仁高娃[10-12]等運用可食性涂膜分別在鮮切哈密瓜和蘋果上證明了牛至精油對病原菌單增李斯特菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌以及鼠傷寒沙門氏菌的抑菌效果，這一研究為牛至精油在果蔬保鮮中的進一步應用奠定了理論基礎。王建清[13]將牛至精油、β-環(huán)糊精和殼聚糖的復配溶液涂抹瓦楞紙箱用于草莓保鮮，結(jié)果顯示，與對照組相比，牛至精油顯著降低了草莓的腐爛率。林曉雨等[14]用牛至精油制作保鮮紙貯存鮮杏，結(jié)果表明，牛至精油可達到長期貯存果蔬的效果，但出現(xiàn)的問題是高濃度的牛至精油對鮮杏的香味有一定的影響。KWON等[15]用含有牛至精油的聚乙烯醇膜包裝圣女果，結(jié)果表明，牛至精油對病原菌和腐敗菌都有明顯的抑菌作用，延長了圣女果的貯存時間，且在貯存期間，圣女果的理化特性沒有發(fā)生明顯變化。ELSHAFIE等[16]研究表明，牛至精油可以替代合成殺菌劑用于防止果蔬采摘后的酸敗腐化，保證果蔬的品質(zhì)不被破壞。

3.2 牛至精油在肉制品保鮮中的應用

肉類制品富含脂肪和蛋白質(zhì)，是人體健康成長所需的飲食結(jié)構(gòu)中極為重要的一部分。但在生產(chǎn)與存貯過程中，豐富的脂肪和蛋白質(zhì)極易發(fā)生氧化分解而引起酸敗現(xiàn)象，同時，也可滋長微生物的繁衍。因此，采取安全、有效的措施控制肉制品中細菌和酶的生長，防止其變質(zhì)，延長貨架期顯得尤為重要。近年來，牛至精油在肉制品保鮮中的研究國外已有大量報道，但是，國內(nèi)研究不是很多。

3.2.1 單一使用牛至精油在肉制品保鮮中的應用

單一使用牛至精油用于食品保鮮可分為兩個途徑：第一，將牛至精油作為飼料添加劑飼喂動物，屠宰后研究肉品質(zhì)。一部分研究者發(fā)現(xiàn)牛至精油可以改善肉質(zhì)，延長貨架期，而有些學者發(fā)現(xiàn)牛至精油并沒有影響肉品質(zhì)，對貨架期也沒有作用。鄭宗林等[17]在紅羅非魚飼料中添加不同水平的牛至精油，經(jīng)過20周的飼喂試驗發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，高水平的牛至精油組的貨架期延長到了18 d。但是，SIMITZIS[18]在豬日糧中添加不同水平的牛至精油發(fā)現(xiàn)，牛至精油對肉品質(zhì)沒有產(chǎn)生影響，且對脂質(zhì)氧化速度也沒有抑制作用。第二，制作牛至精油可食性涂膜或?qū)⑷庵破吩谂Ｖ辆腿芤褐薪菘蛇_到延長貨架期的目的。üNAL等[19]在絞碎的牛肉中分別添加2%的牛至、鼠尾草和迷迭香精油，于-4 ℃儲藏10 d，結(jié)果表明，3種精油均降低了牛肉的脂質(zhì)氧化速度，延長了貨架期，但牛至精油表現(xiàn)出了最高的抗氧化活性。

3.2.2 牛至精油結(jié)合其他保鮮技術(shù)在肉制品保鮮中的應用

雖然單一使用牛至精油在肉制品保鮮中有一定的保鮮效果。但是，研究者發(fā)現(xiàn)，牛至精油結(jié)合其他保鮮劑以及包裝技術(shù)可增強保鮮效果，同時，隨著牛至精油濃度的升高，抑菌效果也在不斷增強，但會產(chǎn)生強烈的刺激性氣味，影響肉制品本身的香味。PETROU等[20]分別用牛至精油、殼聚糖以及復配溶液結(jié)合氣調(diào)包裝處理雞胸肉，結(jié)果表明，牛至精油、殼聚糖以及兩者的復配溶液均能抑制微生物的生長，延長貨架期，但是，單獨使用牛至精油和殼聚糖使貨架期延長了6 d，而二者的復配溶液則使貨架期延長了14 d。GIATRAKOU等[21]用牛至精油、氣調(diào)包裝(5% O2/50% CO2/45%N2)、4 ℃常溫儲藏以及0℃冷凍儲藏地中海劍魚魚片，結(jié)果表明，4 ℃常溫儲藏時，劍魚魚片貨架期為5～6 d，牛至精油組為10～11 d，氣調(diào)包裝組為13 d，牛至精油和氣調(diào)包裝結(jié)合組為14 d，這表明牛至精油結(jié)合氣調(diào)包裝可顯著延長貨架期。顧仁勇[22]對冷卻豬肉進行植物精油浸泡試驗，結(jié)果表明，植物精油的有效組合抑制了豬肉微生物的生長，降低了揮發(fā)性鹽基氮含量，保持了肉質(zhì)，延長了貨架期。同時發(fā)現(xiàn)，0.9%牛至精油+0.9%丁香精油+0.9%山蒼子精油+0.9%肉桂精油+0.9%連翹精油的保鮮效果最好，使豬肉的貨架期延長到18 d。KARABAGIAS等[23]用牛至精油、百里香酚結(jié)合氣調(diào)包裝研究在4℃儲藏條件下對新鮮羊肉貨架期的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3 g/L的牛至精油和百里香酚精油對羊肉產(chǎn)生了強烈的刺激性氣味。

3.3 牛至精油在鮮蛋保鮮中的應用

微生物、貯存環(huán)境和鮮蛋本身三者的相互作用引起了鮮蛋變質(zhì)。一方面，鮮蛋產(chǎn)后表面微生物繁多，同時，在貯存過程中，鮮蛋內(nèi)豐富的營養(yǎng)物質(zhì)也可以加快微生物的繁衍生殖。另一方面，鮮蛋貯存環(huán)境的溫度和濕度與鮮蛋變質(zhì)緊密相關(guān)，溫度越高，濕度越大，鮮蛋越容易變質(zhì)。因此，蛋產(chǎn)后如不及時進行保鮮處理，鮮蛋容易發(fā)生腐敗。目前，很多國家都采用涂抹技術(shù)對鮮蛋進行保鮮。保鮮原理為：將保鮮劑涂膜涂在蛋殼表面，封閉蛋殼上數(shù)以萬計的微小氣孔，防止蛋殼內(nèi)外物質(zhì)的交換，也可阻止微生物的入侵，起到保鮮效果。我國主要采用植物精油涂膜進行保鮮。楊秀娟等[24]采用牛至精油、丁香精油、肉桂精油、香薷精油及其復配后的混合精油對新鮮雞蛋進行涂抹，在溫度30 ℃、相對濕度70%的條件下貯存20 d，經(jīng)過分析各項感官指標和內(nèi)部指標的變化，結(jié)果證明牛至精油的保鮮效果最好。謝晶等[25]采用牛至精油、丁香精油、大蒜精油和生姜精油分別制成復配液對新鮮雞蛋進行涂抹，35 d后通過分析其理化特性，結(jié)果證明牛至精油和丁香精油的保鮮效果最好，好蛋率為100%。

3.4 牛至精油在奶酪保鮮中的應用

奶酪俗稱奶豆腐，又稱“干酪”，是通過凝乳酶或其他適宜的促凝劑使牛奶濃縮發(fā)酵而成的乳制品，一般來說，1 kg奶酪制品需要10 kg牛奶濃縮而成。奶酪以水分含量為標準可分為硬質(zhì)奶酪、半硬質(zhì)奶酪和軟質(zhì)奶酪[26]。奶酪富含脂肪、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素，深受歐美消費者和我國少數(shù)名族的青睞[27]。奶酪制作多集中在夏季，且工藝相對比較復雜，冷藏條件下，鮮奶酪的保質(zhì)期僅為1周，因此研究延長奶酪貯存期的技術(shù)是滿足消費者需求的最佳途徑。奶酪含水量較高，其表面水分蒸發(fā)引起的霉菌和青霉菌是其變質(zhì)的主要原因[28]，即使在低溫貯存條件下，細菌繁衍也比較快。奶酪變質(zhì)使其原有的商業(yè)價值和營養(yǎng)價值大跌，給生產(chǎn)者和消費者造成了巨大損失。目前奶酪保鮮主要采用匹馬菌素作為抗菌劑，但匹馬菌素作為合成類抗生素，安全性深受消費者的擔憂。因此，尋求綠色、天然的植物保鮮劑是奶酪保鮮領域亟待解決的問題。美國瓦倫西亞理工大學的研究人員研制出一種可用于軟質(zhì)奶酪外面的涂膜，這種涂膜以牛至精油為主要原料，不僅可以抑制真菌的生長，還可以食用[29]。GURDIAN等[30]將牛至精油復配乳清分離蛋白可食性膜涂在白奶酪表面，發(fā)現(xiàn)涂膜降低了脂質(zhì)氧化速度并阻止了酵母和霉菌的生長。這一結(jié)果證明了牛至精油在奶酪冷凍存儲期間的抗氧化和抗微生物性能。

4 牛至精油在食品保鮮中的問題

單一使用牛至精油雖然可以起到一定的抑菌、抗氧化作用，但是沒有牛至精油與其他溶液復配時的效果明顯，因此，可以考慮將牛至精油與其他天然保鮮劑復配使用，例如，殼聚糖、茶多酚、乳酸鏈球菌素、丁香油等。同時，高濃度的牛至精油會對食品產(chǎn)生強烈的刺激性氣味，破壞食品的感官品質(zhì)，因此采取低濃度的牛至精油與其他天然保鮮劑復配可達到高濃度時的抑菌效果。近年來，牛至精油膠囊包埋技術(shù)也不斷應用于食品行業(yè)，以減少牛至精油對食品感官品質(zhì)的破壞[31]。此外，牛至精油還可以結(jié)合其他包裝技術(shù)以提高保鮮效果，例如，真空包裝、氣調(diào)包裝等，大量的實驗結(jié)果表明，牛至精油結(jié)合氣調(diào)包裝可以大大延長食品的貨架期。

5 總結(jié)與展望

近年來，牛至精油在食品保鮮中的研究應用較多，尤其是在果蔬保鮮中，國內(nèi)外的研究已相當成熟。但是在肉制品保鮮中，因其強烈的氣味和保鮮技術(shù)的限制，在國內(nèi)有待進一步的探討研究，此外，研究牛至精油在其他食品保鮮中的應用也尤為重要?？偟膩碚f，牛至精油作為新型的天然食品保鮮劑，以廣譜的抑菌、抗氧化效果，結(jié)合綠色、環(huán)保、安全、無毒的特性，必將在食品行業(yè)應用前景廣闊。