邵慧珊，朱麗云,2,*，陳俞苡，錢愷亮，金 斐，高永生,2

（1.中國計量大學現(xiàn)代科技學院芳香工程技術研發(fā)中心，浙江 杭州 310018；2.杭州伊韻詩生物科技有限公司，浙江 杭州 310018）

水果生產存在季節(jié)性、區(qū)域性和易腐性3大特點，目前常用的水果保鮮方法有物理方法和化學方法兩大類。物理方法主要通過低溫、氣調、低劑量輻射、高壓、涂膜等方式，而化學方法主要采用山梨酸鉀、苯甲酸鈉等化學防腐劑進行保鮮。由于化學方法在實際應用中存在一定的安全隱患，因此尋求一種天然、安全的廣譜抑菌植物防腐劑是研究者們關注的熱點之一。精油是植物自身的次級代謝產物[1]，因具有穿透力強、抑菌效率高、分子量小、易吸收和成分復雜不易產生耐藥性等特點，在食品、化妝品、醫(yī)藥等行業(yè)具有廣泛的應用前景[2-3]。

1 水果腐敗常見微生物分析

水果在貯藏早期，霉菌的生長繁殖速度較慢，但通常情況下三分之二的水果腐爛是由青霉屬、曲霉屬、葡萄孢屬和鏈格孢屬等霉菌侵染引起的。

從表1中可知，柑橘、蘋果、楊梅等常見水果在貯藏過程中常受到青霉菌、小叢殼屬、展青霉、鏈格孢、炭疽菌、根霉等不同霉菌的侵染，導致水果出現(xiàn)不同程度的腐爛，降低食用價值。霉菌引起的較明顯病癥是產生霉狀物、粉狀物，可能出現(xiàn)凹陷、水漬狀病斑等。有些水果雖未被侵染得很嚴重，但表面已存有病斑。部分水果致腐菌（如心腐型）使果實從中心開始爛，逐漸向外皮蔓延，等發(fā)現(xiàn)時已經徹底腐爛失去價值。柑橘鏈格孢根據(jù)感染水果種類和部位不同，可分為心腐型、蒂腐型、黑腐型、干疤型，表現(xiàn)出不同的病癥。霉菌侵染水果表面是水果腐爛的主要原因，且一旦腐爛，病癥難以消失，需提前預防，如在倉儲時噴灑抑菌藥劑或在水果表面覆膜等，延長水果貯藏期。

表1 水果腐敗常見微生物及其特征Table 1 Common microorganisms and their characteristics in fruit putrefaction

2 植物精油對水果霉菌的抑制作用研究

植物精油是從植物不同組織（如花、果實、莖、葉等）中提取的揮發(fā)性次生代謝產物，具有多種生物活性功能[17]。據(jù)報道，丁香、艾蒿等植物精油對水果中多種霉菌均具有一定的抑制作用，是潛在的天然水果保鮮劑、防腐劑。具有保鮮、防腐活性的植物精油種類、主要成分、作用對象及效果如表2所示。

從表2中可知，不同精油對不同霉菌的抑菌效果各不相同，如對柑橘常見腐敗菌——意大利青霉和指狀青霉的抑菌作用由大到小為：肉桂精油＞丁香精油＞牛至精油＞百里香精油[20]，而蔣志國等[36]則認為，丁香精油的防腐保鮮效果優(yōu)于肉桂精油，因其除了抑制青霉菌外，還能激發(fā)宿主防御反應，抑制丙二醛（MDA）的積累，有效地控制由青霉菌引發(fā)的柑橘類水果其他發(fā)病率[37]。綜合植物精油對不同霉菌的最低抑菌濃度（MIC）和最低殺菌濃度（MBC）測定結果，牛至精油抑菌作用強弱依次為：意大利青霉＞指狀青霉＞赤霉菌＞白地霉菌＞毛霉菌[22-23]；肉桂精油抑菌作用強弱依次為：意大利青霉=指狀青霉＞白地霉菌=赤霉菌＞黑曲霉＞毛霉菌[22-23,26]；丁香精油抑菌作用強弱依次為：意大利青霉=白地霉菌＞冬棗青霉＞毛霉菌＞枝孢樣枝孢霉＞赤霉菌[20-23]；百里香精油抑菌作用強弱依次為：膠孢炭疽＞毛霉＞灰霉=根霉=黑曲霉＞意大利青霉=指狀青霉[29,31]；芥末精油抑菌作用強弱依次為：灰霉菌＞鏈格孢菌＞青霉菌[35]；山蒼子精油抑菌作用強弱依次為：白地霉菌=赤霉菌＞黑曲霉=繩狀青霉＞毛霉菌[23,26-27]；橙皮精油對雜色曲霉和產黃曲霉抑菌作用類似，而對青霉菌相對較弱。

表2 植物精油的抗霉菌活性研究Table 2 Anti-mold activity of essential oils from plants

3 精油單體成分的抑菌機理研究

3.1 香芹酚

香芹酚又名2-甲基-5-異丙基苯酚，是牛至、百里香、肉桂等許多植物的天然有效成分，也是植物精油中具有抗菌活性的單體成分之一，由于其有益的生物活性，尤其是具有止痛、抑菌、抗氧化活性而備受關注，表3列舉了香芹酚對部分霉菌的抗菌機理。

由表3可見，香芹酚的抗菌機理主要有以下幾個方面：①精油中的脂溶性物質進入細胞膜，破壞細胞膜的結構，導致內容物泄漏，影響胞液的體積、蛋白質含量、pH等，因細胞器膜的成分與細胞膜相似，溶酶體等細胞器內容物也可外泄；②降低孢子萌發(fā)率，影響菌絲正常生長；③孢子表面出現(xiàn)凹陷、穿孔，菌絲發(fā)生扭轉、斷裂；④影響細胞內遺傳物質合成；⑤影響細胞的呼吸作用和抗氧化酶活性。

表3 香芹酚對不同霉菌的抗菌機理Table 3 Anti-mold mechanism of Parsley

3.2 檸檬醛

檸檬醛又名2,6-二甲基-2,6-辛二烯醛，呈濃郁檸檬香味，存在于檸檬、馬鞭草等植物中，具有較強的抑菌、抗氧化活性，表4列舉了檸檬醛對部分霉菌的抗菌機理。

根據(jù)檸檬醛對黃曲霉、煙曲霉、互隔交鏈孢等霉菌的抑菌研究（表4）發(fā)現(xiàn)，檸檬醛的抗菌機理主要有以下幾個方面：①破壞微生物的氧化還原反應系統(tǒng)，DNA和RNA的合成速度變慢，而RNA分解速度不變，導致細胞中的DNA、RNA含量變少，細胞代謝變慢，產生能量的速度也變慢；②對能量代謝進行限制，孢子梗的分化受到影響，從而抑制菌體的生長；③影響孢子膜內外物質的交換，從而引發(fā)孢子體內活性氧和MDA的過度積累，導致孢子膜脂過氧化；④麥角甾醇含量下降。

表4 檸檬醛對不同霉菌的抗菌機理Table 4 Anti-mold mechanism of citral

3.3 肉桂醛

肉桂醛通常稱為桂醛，又名苯基丙烯酸，天然存在于斯里蘭卡肉桂油、桂皮油、藿香油、風信子油和玫瑰油等精油中，一般常見的是反式肉桂醛，為植物精油中具有抗菌活性的單體成分之一，表5列舉了肉桂醛對部分微生物的抗菌機理。

表5 肉桂醛對不同微生物的抗菌機理Table 5 Anti-antimicrobial mechanism of cinnamaldehyde

從肉桂醛對酵母和黃曲霉、黑曲霉、煙曲霉、灰霉病菌、稻曲霉這幾種霉菌的抗菌機理研究發(fā)現(xiàn)，肉桂醛主要破壞霉菌等微生物細胞膜、細胞壁的完整性，使細胞液外流，干擾氧化還原系統(tǒng)，使菌體能量枯竭，其抗菌機理和檸檬醛、香芹酚等單體相似，但也具獨特性：通過改變細胞內一些重要的代謝平衡、調節(jié)基因的表達，從而影響脂肪酸的氧化水平和超氧化物歧化酶（SOD）活性，使超氧自由基濃度上升，菌體加速衰老，膜蛋白交聯(lián)失去作用，膜蛋白作為膜內外物質交流的門戶，其結構被破壞，精油的抑菌成分更易進入細胞，使膜內物質流失更迅速，最后導致菌體破裂死亡。

3.4 百里酚

百里酚又名2-異丙基-5-甲基苯酚，是香芹酚的同分異構體，具顯著的防腐作用，表6列舉了百里酚對灰葡萄孢、尖鐮孢、灰霉菌、腐皮鐮孢和匍枝根霉5種霉菌的抗菌作用機理。

由表6可知，百里酚主要通過以下方面起抑菌作用：①破壞細胞膜、細胞壁，導致內容物流出；②影響真核細胞質膜成分糖鞘脂的生物合成和代謝，影響糖鞘脂調控細胞增殖作用[58]；③線粒體膜電勢超級化，抑制TCA循環(huán)關鍵酶，造成線粒體功能障礙、促進細胞氧化損傷。

表6 百里酚對不同霉菌的抗菌機理Table 6 Anti-mold mechanism of thymol

3.5 丁香酚

丁香酚又稱4-烯丙基-2-甲氧基苯酚，具有較強的抑菌作用，廣泛存在于丁香、肉桂葉、肉桂皮、樟樹、肉豆蔻等芳香植物中，表7列舉了丁香酚對幾種霉菌的抗菌機理。

表7 丁香酚對不同霉菌的抗菌機理Table 7 Anti-mold mechanism of eugenol

丁香酚對霉菌的抑菌作用主要表現(xiàn)在：①破壞細胞膜透性，使蛋白質等胞內物質泄漏，引起菌絲變形；②引起細胞質聚沉，影響TCA循環(huán)中SDH、IDH等相關基因表達，使菌體凋亡。

4 總結與展望

植物精油對引起水果腐敗的霉菌具有較強的抑制作用，主要通過破壞霉菌菌絲或孢子細胞壁、細胞膜，降低孢子萌發(fā)、破壞氧化還原系統(tǒng)、干擾DNA和RNA合成以及能量代謝異常等途徑導致細胞死亡。植物精油成分十分復雜，目前研究主要集中在精油（作為一個整體）或單一活性成分（活性單體）的抗菌作用，其活性單體之間或多種成分之間的協(xié)同作用研究尚有待于開展。

水果含糖量較高，容易引起霉菌的滋生和繁殖，從而導致水果腐敗，植物精油作為天然抗菌劑，具有廣譜、高效、毒副作用小、安全性高等特點，可通過熏蒸、浸泡等方式有效抑制水果腐敗菌生長，如肉桂精油在蘋果、獼猴桃中的熏蒸或浸漬處理，丁香精油在冬棗、藍莓等水果中的防腐應用等，植物精油在水果防腐保鮮領域具有廣闊的應用前景。