南藥源提取物食品抗菌應用研究進展

李詠梅

摘 要：隨著食品安全領域對非化學合成的抗菌材料的需求日益增加，來自于天然提取物的食品抗菌物質具有無毒、無害和優良的抗菌效果，其開發和應用研究日益受到食品行業的重視。本文介紹了已經在開發利用的南藥源提取物揮發油中活性成分的抗菌活性研究現狀，總結了以肉桂、丁香等為代表的南藥源食品抗菌劑和抗菌包裝材料開發應用研究進展，并探討了目前南藥源抗菌研究面臨的現實問題、未來的發展方向和可能面臨的挑戰。

關鍵詞：南藥;提取物;抗菌劑;揮發油;抗菌材料

Abstract：With the need of antibacterial materials for foodstuffs becomes increasingly pronounced in food safety field， in food industry we will gradually attach importance to the position and the action of development and application research on the natural plant extracts， which showed safe nontoxic and antibacterial effect. The paper introduces the present research situation of Southern Chinese herbs extracts， summarizes advances in application studies of derived-Southern-Chinese-herbs antimicrobial and aeptic packaging materials represented by Cinnamomum cassia Presl and Eugenia caryophyllata Thunb， analyzes problems occurred， and discusses development trend and challenge.

Key words： Southern chinese herbs; Etracts; Antimicrobial; Volatile oils; Antibacterial materials

中圖分類號：TS202.3

在食品生產加工中，一般采用在原材料中添加具有殺菌和抗菌功能的食品防腐劑或使用具有食品抗菌劑涂層的包裝材料去應對微生物污染問題。其中食品防腐劑作為配料添加，食品抗菌劑通常涂抹于包裝材料表面或被改良成包裝材料[1]。二者均可有效抑制食品表面的微生物，延長食品貨架期，保證食品品質。隨著人們對食品安全性認識和要求的逐步提高，化學合成類防腐劑受到嚴峻挑戰，大眾更傾向于天然的抗菌產品和綠色、環保和可生物降解的抗菌包裝材料。

Cowan[2]發現，很多植物的提取物均具有抗菌作用。出于資源性和經濟性考慮，各國科技工作者已將植物源食品防腐劑和抗菌劑的研究與開發作為工作重點[3]。南藥中含植物揮發油即植物精油藥物較多，有砂仁、益智、肉桂、廣藿香、高良姜、丁香等。這些藥物及其主要成分揮發油及其抗菌抑菌作用是當前研究的熱點[4]。本文綜述了部分南藥揮發油活性成分在食品領域的抗菌研究、抗菌劑開發和應用進展，以期為南藥資源的綜合開發利用提供參考。

1 南藥源活性成分抗菌活性研究現狀

植物類抗菌提取物一般呈現植物精油即揮發油的狀態，多具有香氣，成分復雜。南藥源植物精油具有抑菌作用的種類較多，對其提取物的抗菌活性和抗菌機理研究也較多。植物精油的組成成分十分復雜，與其種類、生長環境、采收時節、提取部位、提取方法等密切相關[5]。有關研究表明[6，7-8]，在這些成分復雜的精油中，有效抑菌成分主要是酚類物質、萜烯類物質以及醛酮類物質。植物精油對微生物的抑制作用主要在于對包括細胞膜、細胞壁、某些酶類等的破壞，導致細胞功能喪失、形態發生不可逆的變化，最終導致微生物死亡或呼吸作用被抑制[9，10-11]。

目前國內外學者針對南藥提取物的抑菌活性方面的實驗研究較多。駱焱平等[12]分析研究了128種南藥植物提取物對6種病原菌的生長抑制作用，并進行室內抑菌活性試驗，發現有36種南藥提取物對病原菌菌絲生長抑制率在60%以上。白麗莎等[13]對比

20種南藥植物提取物的抑菌活性并對其進行評價，結果表明，九里香、薄荷、白玉蘭、陰香、花椒、三奈和黃皮7種植物提取物的抑菌效果較為顯著，抑制率均≥90%。馬永全等[14]分析了南藥五味子的提取物對大腸桿菌、金黃色葡球菌、乙型副傷寒沙門氏菌3種食品常見致病菌均具有強的抑菌作用，抑菌圈直徑均在20 mm以上。陳新等[15]分析了益智果實揮發油的活性成分并開展了抗菌研究，發現其對金黃色葡萄球菌有抑制作用。八角茴香揮發油對多種革蘭陽性菌和陰性菌有抗菌效果，如金黃色葡萄球菌、枯草桿菌、白色念珠菌等[16-17];紫蘇葉揮發油對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌都有較強抗菌作用[18];肉豆蔻揮發油可以抑制金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌等，是一種天然廣譜抗菌藥[19];此外，廣藿香、丁香、姜黃等南藥中的揮發油成分也具有此方面的藥理作用[20，21-22]。

李京晶等[23]對比了丁香和肉桂兩種揮發油及其主要成分和目前常用化學防腐劑苯甲酸鈉和山梨酸鉀對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、沙門氏菌和志賀氏菌5株食品中常見污染菌的抗菌作用。結果表明這兩種揮發油及其主要成分丁香酚和肉桂醛的抗菌作用均強于兩種化學防腐劑，其中肉桂油與其主要成分肉桂醛表現出的抗菌活性最強。美國Linda[24]研究發現，肉桂醛占肉桂揮發油總量的80%左右，具有很強的殺菌作用，現代研究表明，肉桂揮發油對革蘭陽性菌及革蘭陰性菌均有良好的體外抑菌效果，但相比之下前者效果略好。

部分南藥提取物抗菌活性成分見表1[15，20-28]。不同活性成分之間還存在抗菌性的協同增效作用，杜世祥等[29]發現紫蘇醛與丙二醛之間存在協同抗菌作用斯里蘭卡肉桂的抑菌性比較好，是因為它既含有桂醛，且桂醛使主要成分，次要成分丁香酚，這兩者存在協同增效作用。香蘭素與桂醛也有協同效應。錢昆等[30]研究了種植物香辛料的抑菌作用，并對其醇提取液的抑菌效果進行比較，得到抑菌作用較強的黃連、甘草、丁香、肉豆蔻4種原料。再進行復配抑菌實驗，利用正交實驗確定最佳配比，黃連、甘草、丁香、肉豆蔻4種提取液復配抑菌效果最好的兩組配比為8∶5∶2∶8和1∶4∶4∶4。同時利用數理統計進行顯著性分析，兩組抑菌效果較其他組顯著。復配的各因素間存在協同或拮抗作用。

Singh等[31]人對比了丁香等精油在熱狗香腸和食品模型中抗單核細胞李斯特氏菌的效果，結果表明，丁香精油可降低香腸中李斯特菌含菌量。在食品模型抑菌圈試驗中，丁香等精油對李斯特氏菌具有顯著的殺菌作用。食品中的成分會與精油成分相互作用，影響抗菌效力。梅林琳[32]研究了肉桂在肉脯加工中的抑菌作用，發現肉桂油對供試的種細菌、種酵母、種霉菌有較強的抑菌活性，抑菌最低有效濃度酵母<霉

菌<細菌，并在研究中探討了食品中成分和pH對肉桂抑菌活性的影響，初步分析了肉桂油的熱穩定性。

2 南藥源食品抗菌劑和抗菌材料研究現狀

中國肉桂油、肉桂醛、丁香花蕾油、廣藿香油等都已在我國和不同國家作為食品添加劑進行使用，但目前主要是將其歸入食品香料類別?；诖?，目前對已列入食品添加劑名錄和藥食同源名單的南藥抑菌抗菌活性研究較多，利用中草藥資源研發抗菌劑和抗菌材料是近年新涌起的研究方向和熱點。

2.1 肉桂

含肉桂油的海藻酸鈉溶液已被用于食品涂膜保鮮研究[33-34]，且肉桂油已被添加到殼聚糖[35]、酪蛋白酸鈉[36]和海藻酸鈉-蘋果泥[37]等可食性薄膜中。曾少甫等[38]將肉桂醛添加到殼聚糖基膜中制成殼聚糖-肉桂醛復合膜，研究肉桂醛體積分數對復合膜的物理性質、力學性能、水蒸氣透過系數、官能團結構、結晶程度、微觀結構以及抗菌性能的影響，復合膜的抑菌性能也隨著肉桂醛體積分數的增大而顯著增大。姚永杰等[39]將肉桂醛、Nisin、茶多酚等復配食品保鮮劑應用于水晶肴肉中7 d和15 d的細菌總數抑制率分別為86%、74%。呂飛等[40]以添加肉桂油到海藻酸鈉膜液中制成的肉桂油/海藻酸鈉抗菌薄膜為研究對象，開發新型可降解抗菌包裝材料，研究結果表明，當膜液中肉桂油體積分數為0.8%時，薄膜具有較好的抗菌效果和物理性能。岳淑麗等[41]采用β-環糊精包埋肉桂精油，并以聚乙烯醇（PVA）作為基材制備抗菌劑涂布于紙張上，該紙張對圣女果具有良好的保鮮抑菌效果。

武迪蒙等[42]用肉桂油、丁香油、廣藿香油、八角茴香油、山梨酸等制成一種源于天然產物的抗菌物，其抗菌效果好，并將其制備成包裝抗菌涂層。畢全中[43]制備了一種蔬菜基安全環保食品用包裝紙，采用新鮮包菜與新鮮芹菜攪碎加水制成漿料，加入適量的紅薯淀粉、魔芋膠等成分，通過超聲波振蕩形成造紙漿料，再將肉桂醛與殼聚糖等復配制成混合填料添加到紙漿中，顯著提高了制成紙張的抑菌性。Wu J等[44]合成了含肉桂醛、氧化鋅、大豆分離蛋白的生物抗菌復合膜，研究了肉桂醛添加前后薄膜樣品的物理和抗菌性能，發現添加肉桂醛后抗真菌性能提升1.56倍。

2.2 丁香

刁文睿[45]對公丁香油脂開展了抑菌活性分析，高濃度時精油和油樹脂可完全抑制金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌等8種常見食品致病菌的生長，低濃度時可有效抑制其生長。崔海英等[46]將丁香精油加入到4種豆制品中開展抑菌研究，發現一定濃度的丁香精油作用24 h后細菌致死率均達到了99.99%以上，顯示了較好的保鮮效果。Arfat等[47]以聚乳酸為基材，加入丁香精油（15%～30%）和氧化石墨烯（1%），開發出一種抗菌納米級復合膜，對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌具有良好的抗菌活性。

2.3 其他

楊子明等[48]以天然抗菌劑廣藿香油為芯材，天然聚合物殼聚糖和明膠為壁材，采用復凝聚法制備緩釋型微膠囊食品保鮮劑;項德花[49]以黃芩、虎杖、決明子、何首烏等按一定配比炮制溶解提取濃縮，得到天然食品防腐劑。都鳳珍[50]以黃連、黃柏、白芷、甘草、茯苓、溶菌酶、乳酸鏈球菌素等為原料經配比混合，以純天然的中草藥提取物為活性成分制備而成食品防腐劑，具有防腐、防霉、保鮮、護色的功效，對毛霉、軟腐菌、青霉、白腐菌、褐腐菌、黑曲霉均有很強的抑制作用，添加在食品中可長期保持抗菌活性。吳小禾等[51]采用乳酸鏈球菌素、八角茴香、殼聚糖、溶菌酶、雙乙酸鈉等制備用于肉制品的復配天然防腐劑，添加量為0.5～20 g·kg-1，能有效抑制甚至殺滅細菌、霉菌、酵母菌等，延長肉制品保質期。

3 結語

在我國天然植物源食品抗菌劑的研究中，對南藥之一的肉桂研究較多，肉桂精油及其有效成分肉桂醛的抑菌保鮮作用已有很多研究報道，肉桂油薄膜抗菌材料開發也形成研究熱點。開發南藥源食品抗菌劑和抗菌材料，尤其是藥食同源的南藥抗菌劑，可以在控制微生物污染問題的同時滿足人們對天然、綠色、健康食品的需要。

但在研究中發現單一使用的天然活性成分抑菌譜較窄，并且需要用量較大才可以達到防腐效果，用量大時又可能影響食品的感官品質，且易發生超標問題[52]。復配型食品抗菌劑是通過不同性能的抗菌劑適當配合而成，具有協同作用，可以增寬單一成分的抑菌譜并增強其抗菌作用。此外由于精油大多具有刺激性的氣味，直接添加到食品中會對食品風味產生較大影響，而具有協同作用的兩種精油合用能大大降低其有效用量，因而能有效降低精油對食品風味的不良影響，擴大其使用范圍[53]?，F階段研究多停留在實驗室層面，未來對天然抗菌劑的提取方法、最優添加劑劑量、復合膜基材等的探究逐步深入，將會更好地應用于食品安全領域。

參考文獻：

[1]呂飛，丁煒程，葉興乾.肉桂油/海藻酸鈉薄膜物理特性和抗菌性能分析[J].農業工程學報，2012，28（2）：268-272.

[2]Cowan M M M.Plant products as antimicrobialagents[J].Clinical Microbiology Review，1999，12（4）：564-582.

[3]吳京平.新型植物源食品防腐劑及其抑菌性能[J].中國食品添加劑，2009（3）：61-64.

[4]張利芳，羅春，王暉.常見南藥中揮發油藥理作用研究進展[J].廣東藥學院學報，2014，30（1）：115-117.

[5]王巨媛，翟勝.植物精油應用進展和開發前景展望[J].江蘇農業科學，2010（4）：1-3.

[6]Bakkali F，Averbeck S，Averbeck D，et al.Biological effectsof essential oils-A review[J] Food and Chemical Toxicology，2008，46（2）：446-475.

[7]Shunying Z，Yang Y，Huaidong Y，et al.Chemicalcomposition and antimicrobial activity of the essential oils of Chrysanthemum indicum[J].Journal of Ethnopharmacology，2005，96（1-2）：151-158.

[8]Ortiz C，Morales L，Sastre M，et al.

Cytotoxicity andgenotoxicity assessment of sandalwood essential oil in humanbreast cell lines MCF-7and MCF-10A[J].Evidence-basedComplementary and Alternative Medicine，2016，2016：3696232.

[9]Burt S A.Essential oils： Their antibacterial properties andpotential applications in foods——a review[J].International Journalof Food Microbiology，2004，94（3）：223-253.

[10]Fisher K，Phillips C.Potential antimicrobial uses of essential oils in food： is citrus the answer？[J].Trends in Food Science & Technology，2007，19（3）：156-164.

[11]Ultee A，Bennik M H J，Moezelar R.The Phenolic Hydroxyl Group of Carvacrol is essential for action against the Food-Borne Pathogen Bacillus cereus[J].Applied and Environmental Microbiology，2002，68（4）：1561-1568.

[12]駱焱平，鄭服從，楊葉.128種南藥植物提取物對6種病原菌的生長抑制作用[J].熱帶植物學報，2004，25（4）：106-111.

[13]白麗莎，林江，王紅星，等.20種南藥植物提取物的抑菌活性評價[J].貴州農業科學，2015，43（8）：102-105.

[14]馬永全，于新，黃雪蓮，等.南藥五味子提取物的抗菌與抗氧化作用[J].食品與發酵工業，2010，36（6）：45-48.

[15]陳新，劉曉靜，吳嬌，等.益智果實揮發油化學成分及抑菌活性研究[J]中國農學通報，2010，26（22）：366-371.

[16]Dzamic A，Sokovic M，Ristic M S，et al.

Chemical composition and antifungal activity of Illicium verum and Eugenia caryophyllata essential oils[J].Chem Nat Comp，2009，45（2）：159-261.

[17]De M，De A K，Sen P，et al.Antimicrobial properties of star anise （Illicium verum Hook f） [J].Phytother Res，2002，16（1）：94-95.

[18]郭群群，杜桂彩，李榮貴.紫蘇葉揮發油抗菌活性研究[J].食品工業科技，2003，24（9）：25-27.

[19]Rafaek K L，Maria G C，Milene A，et al.Bactericidal and antioxidant activity of essential oils from Myristica fragrans Houtt and Salvia microphylla H.B.K[J].J Am Oil Chem Soc，2012，89（3）：523-528.

[20]Yang D，Michael D，Mandin D，et al.Proprietes antifongiques et antibacteriennes，in vitro，de trois huiles ewwentielles depatchoulid origines differentes[J].Acta Bot Gallica，1996，141（1）： 29-35.

[21]齊莉莉，王進波.姜黃提取物的抗氧化及抗菌活性研究[J].中國調味品，2008，33（2）：72-73，83.

[22]Chen I N，Chang C C，Shu Y，et al.Antioxidant and antimicrobial activity of Zingiberacrae plants in taiwan[J].Plant Foods Human Nutrit，2008，63（1）：15-20.

[23]李京晶，籍保平，周峰，等.丁香和肉桂揮發油的提取、主要成分測定及其抗菌活性研究[J].食品科學，2006（8）：64-68.

[24]Linda S M O，Yaolan L，Sheung-Lau K，et al.Anti-Microbial Activities of Cinnamon Oil and Cinnamaldehyde from the Chinese Medicinal Herb Cinnamomum cassia Blume[J].The American Journal of Chinese Medicine，2006，34（3）：511-522.

[25]唐建陽，劉鳳嬌，蘇明星，等.砂仁提取物的抗菌及抗氧化效應研究[J].廈門大學學報（自然科學版，2012，51（4）：789-792.

[26]張生潭，王兆玉，汪鐵山，等.中藥砂仁揮發油化學成分及其抗菌活性[J].天然產物研究與開發，2011，23（3）：464-472.

[27]張廣文，藍文鍵，蘇鏡娛，等.廣藿香精油化學成分分析及其抗菌活性（Ⅱ）[J].中草藥，2002（3）：210-212.

[28]李鐘美.高良姜黃酮類抑菌物質提取分離及保鮮應用的研究[D].湛江：廣東海洋大學大學，2015.

[29]杜世祥.傳統香料香精的防腐功能[J].牙膏工業，2000（2）：23-27.

[30]錢昆，周濤.植物香辛料復配抑菌效果的研究[J].食品與機械.2007，23（2）：93-95，128.

[31]Singh A，Singh R K et al.Effcacy of plant essential oils as antimicrobial agents against Listcria monocytogcnes in hot dogs[J].Lebensm-Wiss-u Technol，2003（36）：787-794.

[32]梅林琳.肉桂油在肉脯加工中抑菌與抗氧化作用研究[D].重慶：西南大學，2008.

[33]Lu F，Ding Y T，Ye X Q，et al.Cinnamon and nisin in alginate-calcium coating maintain quality of fresh northern snakehead fish fillets[J]. LWT-Food Sci Technol. 2010，43（9）：331-1335.

[34]Raybaudi-Massilia R M，Mosqueda-Melgar J，Martín-Belloso O.Edible alginate-based coating as carrier of antimicrobials to improve shelf-life and safety of fresh-cut melon[J].Int J Food Microbiol，2008，121（3）：313-327.

[35]Rezaei M，Ojagh S M，Razavi S H，et al.Development and evaluation of a novel biodegradable film made from chitosan and cinnamon essential oil with low affinity toward water[J].Food Chem，2010，150：573.

[36]Atarés L，Bonilla J，Chiralt A.Characterization of sodium caseinate-based edible films incorporated with cinnamon or ginger essential oils[J]. J Food Eng. 2010，100（4）：678-687.

[37]Rojas-Graü M A，Avena-Bustillos R J，Olsen C，et al.Effects of plant essential oils and oil compounds on mechanical， barrier and antimicrobial properties of alginate-apple puree edible films[J].J Food Eng，2007，81（3）：634-641.

[38]曾少甫，胡長鷹，劉婧.殼聚糖-肉桂醛復合抗菌降解膜的制備及性能[J].食品科學，2016，37（10）：6-11.

[39]姚永杰，徐寶才，王周平，等.天然保鮮劑復配工藝優化對水晶肴肉中特定腐敗菌抑制效果[J].食品科學，2016，37（22）：1-6.

[40]呂飛，丁祎程，葉興乾.肉桂油/海藻酸鈉薄膜物理特性和抗菌性能分析[J].農業工程學報，2012，28（2）：268-272.

[41]岳淑麗，萬達，張義珂.肉桂精油微膠囊抗菌紙的研制及對圣女果的保鮮效果研究[J].包裝工程，2015，36（13）：47-51.

[42]武迪蒙，等.源于天然產物的的抗菌物、其組成的抗菌涂層及其制備方法和應用：中國，CN106620178A[P].2017-05-10.

[43]畢全中.一種源于蔬菜基安全環保食品包裝紙的制備方法：中國，CN107216674A [P].2017-09-29.

[44]Wu J，Sun Q，Huang H，et al.Enhanced physico-mechanical， barrierand antifungal properties of soy protein isolate film by incorporating bothplant-sourced cinnamaldehyde and facile synthesized zinc oxide nanosheets[J].Colloids and surfaces. B： Biointerfaces，2019，180：31-38.

[45]刁文睿.公丁香油脂的體外抗氧化、抑菌活性及抑菌機理研究[D].太原：山西師范大學，2015.

[46]崔海英，吳娟，宋方平，等.丁香精油的抗菌活性及其在豆制品中的應用[J].中國食品添加劑，2015（10）：150-153.

[47]Arfat Y A，Ahmed J，Ejaz M，et al.Polylactide/grapheneoxide nanosheets / clove essential oil composite films for potentialfood packaging applications[J].International Journal of Biological Macromolecules，2018，107：194-203.

[48]中國熱帶農業科學院農產品加工研究所.一種長效緩釋型微膠囊食品保鮮劑及其制備方法：中國，CN102742919A [P].2012-10-24.

[49]啟東市通洋機電有限公司.天然食品防腐劑及其制備方法：中國，CN102771873A [P].2012-11-14.

[50]青島智通四海家具設計研發有限公司 .一種含中藥的食品防腐劑：中國，CN106923134A [P].2017-07-07.

[51]中山火炬職業技術學院.一種用于肉制品的復配天然防腐劑及其制備方法和應用：中國，CN106577989A [P].2017-04-26.

[52]杜蕓.天然食品防腐劑的研究進展[J].食品研究與開發，2006（3）：162-165.

[53]羅傲霜，淳澤，羅傲雪，等.食品防腐劑的概況與發展[J].中國食品添加劑，2005（4），55-58，76.