植物源天然防腐劑

1、.1、對(duì)植物源天然防腐劑的認(rèn)識(shí)全世界每年約有10 20的食品因腐敗而廢棄，造成巨大的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失，因而在食品工業(yè)中 , 防腐保鮮始終是最重要問(wèn)題。同時(shí)在近年來(lái)，隨著人們生活和消費(fèi)水平的提高，對(duì)食品加工的需求越來(lái)越向“綠色”和“天然”等理念轉(zhuǎn)變，很多天然植物含有抗菌成分, 這為天然防腐劑的篩選提供了豐富的原材料，食品防腐劑的天然化已成為防腐技術(shù)的一大趨勢(shì)。因此，天然、安全的食品防腐劑的開發(fā)就成為必要，開發(fā)高效、廣譜、安全穩(wěn)定且便宜的新型防腐劑具有重要的意義。一、天然植物型食品防腐劑近年的研究表明，一些天然植物及其提取物具有一定的防腐抑菌作用。這一發(fā)現(xiàn)引起了食品防腐劑研究者的興趣和重視。 目

2、前，從香辛料和傳統(tǒng)中草藥中提取有效抑菌成分是研發(fā)天然植物型防腐劑的熱點(diǎn)之。近年發(fā)現(xiàn)的大蒜、生姜、花椒、丁香、黑胡椒等許多香辛料的提取物都具有一定的防腐抑菌作用。丁香油樹脂對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、 枯草芽孢桿菌、漢遜氏酵母菌、黑曲霉菌、 青霉菌等有很強(qiáng)的抑制作用，可作為天然食品防腐劑開發(fā)利用。研究發(fā)現(xiàn)，大蒜油對(duì)金黃色葡萄球菌、傷寒沙門菌、變形桿菌、大腸桿菌、肉毒梭菌、黃曲霉、黑曲霉、產(chǎn)朊假絲酵母、啤酒酵母菌等有很好的抑制與殺滅作用。我國(guó)中草藥資源豐富，一些藥食同源的中草藥及其提取物不僅有一定的藥用價(jià)值，而且有較強(qiáng)的防腐功能，其安全性已得到充分證實(shí)。甘草的乙醇提取物對(duì)革蘭陽(yáng)性芽孢桿菌和乳酸桿菌

3、有較強(qiáng)的抑制作用。研究表明，丁香、烏梅對(duì)細(xì)菌、酵母菌和青霉菌有較強(qiáng)的抑制作用。黃連、 防風(fēng)可作為廣譜抗菌劑使用，對(duì)芽孢菌和銅綠假單胞菌的抑制作用明顯。中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院篩選并提取了大黃、黃連、黃芩、連翹、金銀花、金錢草的有效成分，與天然紫膠溶液被膜劑配合使用制成了天然防腐保鮮復(fù)合膜，用于水果、 蔬菜的防腐保鮮，效果明顯。這些天然植物型防腐劑在防止食品腐敗，發(fā)揮保鮮作用的同時(shí)，還具有抗氧化和防病保健的功能。目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上生產(chǎn)的大多數(shù)保健品的有效成分都是天然抗氧化物質(zhì)。由我國(guó)植物源天然提取物制備的防腐劑，自然資源豐富，比起歐美國(guó)家來(lái)具有明顯優(yōu)勢(shì)， 在一片回歸自然的呼聲中，中國(guó)的天然植物源防腐劑

4、、天然植物提取物產(chǎn)品定會(huì)受到.國(guó)際市場(chǎng)的青睞。 在食品安全日益得到重視的現(xiàn)代社會(huì)里，植物源天然防腐劑也會(huì)做出自己的貢獻(xiàn)。二、植物源防腐劑的作用機(jī)理研究進(jìn)展很多天然防腐劑都是通過(guò)干擾細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和酶系統(tǒng)來(lái)抑制微生物。酶是生物大分子,且有相當(dāng)大的一部分吸附或鑲嵌于生物膜系統(tǒng)中, 而生物膜系統(tǒng)是微生物進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化、物質(zhì)代謝等生命活動(dòng)的主要場(chǎng)所。寧正祥研究食品防腐劑的抗菌機(jī)理及構(gòu)效關(guān)系, 指出由電子容納接受中心和電子供給中心組成的電子中繼系統(tǒng)是食品防腐劑體現(xiàn)強(qiáng)抗菌活性的活性中心的必備分子結(jié)構(gòu)條件, 最常見的有醛基、羧基和羥基等, 其中以由相距0.25nm 左右的電子供- 納中心組成的電子中繼系統(tǒng)最有效。

5、 因此 , , - 不飽和羰基結(jié)構(gòu)是食品防腐劑表現(xiàn)抗菌活性的有效功能性結(jié)構(gòu)。對(duì)羥基苯甲酸酯類、山梨酸類、富馬酸酯類、肉桂醛類、紫蘇醛等都含有 , - 不飽和羰基結(jié)構(gòu) , 具有強(qiáng)的電子緩沖能力 , 有強(qiáng)的抗菌活性。 防腐劑在生物膜相的溶解度和對(duì)膜相的擾亂破壞度是抗菌劑抗菌活性強(qiáng)度的決定性因素。防腐劑動(dòng)態(tài)性居留在生物膜相后 , 一是可直接而迅速破壞依賴于膜結(jié)構(gòu)完整性的能量代謝和細(xì)胞及細(xì)胞器賴以生存的對(duì)物質(zhì)的選擇性透性, 并可導(dǎo)致胞內(nèi)溶酶體膜破裂, 而誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生自溶作用;Sikkema 發(fā)現(xiàn)細(xì)胞被抑制直至死亡的過(guò)程中, K+ 的流出是細(xì)胞損害的最早表現(xiàn), 隨后細(xì)胞的內(nèi)容物質(zhì)開始溢出, 包括 AT

6、P。二是生物膜溶成分代謝速率低, 防腐劑居留在膜相后不易被微生物酶系分解 , 抗菌時(shí)效增強(qiáng)。 因此 , 對(duì)羥基苯甲酸、 丁烯二酸、 肉桂酸等一元有機(jī)酸和二元有機(jī)酸防腐劑隨著酯化程度和酯鏈長(zhǎng)度的增加, 抗菌效果顯著增強(qiáng), 抗菌半衰期也顯著延長(zhǎng)?；鶊F(tuán)空間位阻是抗菌活性中心發(fā)揮抗菌活性的限制因素?？咕鷦┑目咕阅苋Q于防腐劑分子與微生物生命分子間相互電子作用。在分子間的碰撞過(guò)程中抗菌劑活性中心周圍空間位阻愈小 , 抗菌劑分子加入反應(yīng)的概率就愈大, 抗菌活性也就相對(duì)愈大。所以以氫原子作為抗菌活性中心周邊基團(tuán)時(shí), 產(chǎn)生的空間位阻最小。 因而醛類的抗菌活性極高 , 如肉桂醛的抗菌活性比肉桂酸要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)

7、。富馬酸酯類、肉桂酸酯類的抗菌活性, 隨酯化基團(tuán)增大而下降。酶促降解性是防腐劑抗菌半衰期的決定性因素。肉桂醛、紫蘇醛的抗菌活性極強(qiáng), 但易被微生物分解代謝而失效, 故有效抗菌作用時(shí)間短暫, 溴代肉桂醛不是酶促合成的天然有機(jī)化合物,不易被酶促降解 , 抗菌有效期顯著提高 , t0.5值達(dá)肉桂醛的350 倍。從上面可以看出防腐劑.分子結(jié)構(gòu)決定了防腐劑的抗菌性能及作用機(jī)制。但是微生物在受到抗菌劑刺激時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)激反應(yīng)來(lái)避免傷害, 如分泌特定的蛋白酶降解抗菌肽; 增加殼聚糖的合成緩解對(duì)細(xì)胞壁的攻擊等。而這些微生物的這些機(jī)理還不清楚, 因此我們?cè)诤Y選天然植物防腐劑時(shí)要從兩個(gè)角度研究其防腐效果: 一是

8、防腐劑的抑菌性能及作用機(jī)制; 二是菌體對(duì)防腐劑的抗性和機(jī)制。三、植物源防腐劑存在的問(wèn)題目前雖然已開發(fā)出了數(shù)十種天然食品防腐劑，但實(shí)際使用的并不多，對(duì)植物源天然食品防腐劑的研究與開發(fā)仍存在以下幾個(gè)問(wèn)題：1 對(duì)新型植物源天然食品防腐劑的開發(fā)缺乏系統(tǒng)的理論指導(dǎo)。天然食品防腐劑研究大致過(guò)程為：優(yōu)化提取、分離有效抗菌組分的工藝；有效抗菌組分在培養(yǎng)基中的抗菌特性；抗菌組分在食品中的應(yīng)用試驗(yàn)；抗菌組分的毒理學(xué)評(píng)價(jià)等。因此開發(fā)新型植物源天然防腐劑需要食品科學(xué)、 微生物學(xué)、生物化學(xué)、中藥學(xué)和醫(yī)學(xué)等多門學(xué)科的理論為基礎(chǔ)，但從事這些方面的專家很少參與合作，還做了許多重復(fù)工作。同時(shí)，企業(yè)參與新型天然食品防腐劑開發(fā)的積

9、極性不高， 它們不愿在研究與開發(fā)等環(huán)節(jié)上投入太多資金，從而使新型天然食品防腐劑的開發(fā)受到了限制。2 對(duì)新型植物源天然食品防腐劑的基礎(chǔ)研究缺乏。雖已知道許多植物的提取物具有抗菌防腐作用， 但目前使用的大部分都是粗制品，其有效成份含量隨季節(jié)和地理環(huán)境而改變，許多新型植物源天然食品防腐劑的作用機(jī)理、抗菌譜和可應(yīng)用的范圍、 防腐劑分子結(jié)構(gòu)與活性關(guān)系等的研究不夠明了。導(dǎo)致我國(guó)批準(zhǔn)使用的植物源天然食品防腐劑僅有果膠分解物、茶多酚等幾種。3 新型植物源天然食品防腐劑自身存在的缺陷。對(duì)某些天然植物源食品防腐劑，不能從根本上解決抗菌譜窄、帶異味、雜色和價(jià)格偏高等問(wèn)題。 在實(shí)際應(yīng)用中也存在很多問(wèn)題，如用量少時(shí)達(dá)不

10、到防腐效果，用量大時(shí)可能影響食品風(fēng)味和品質(zhì)，甚至產(chǎn)生毒副作用。 部分現(xiàn)已開發(fā)的天然防腐劑普遍存在抗菌譜窄的缺點(diǎn)，僅使用某一種不能完全抑制所有病菌的生長(zhǎng)，同時(shí)使用多種，也會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒害。4 消費(fèi)者還不完全認(rèn)可。 許多消費(fèi)者簡(jiǎn)單地將防腐劑理解為有害的添加劑。把添加劑與安全對(duì)立起來(lái)， 這種現(xiàn)象在國(guó)內(nèi)尤為突出，一些廠商為迎合消費(fèi)者的心理，往往在廣告.語(yǔ)中特別強(qiáng)調(diào)不含任何防腐劑，這也是對(duì)消費(fèi)者的誤導(dǎo)，極大地阻礙了植物源天然食品防腐劑的應(yīng)用。四、植物源防腐劑開發(fā)前景與展望國(guó)際上，食品添加劑的發(fā)展趨向是天然、營(yíng)養(yǎng)和功能化方面發(fā)展，而且研究與應(yīng)用已日趨廣泛，在我國(guó)尚屬初級(jí)階段。近年來(lái)，由于我國(guó)的科研單位及生

11、產(chǎn)單位的積極努力，已開發(fā)了不少天然食品防腐劑，其中不少品種正在大力推廣應(yīng)用并已取得了可喜的效果。隨著食品工業(yè)的發(fā)展、 人們生活水平和安全意識(shí)的提高，對(duì)一些合成防腐劑的安全性不斷提出質(zhì)疑，科學(xué)工作者對(duì)化學(xué)合成防腐劑持慎重的科學(xué)態(tài)度，消費(fèi)者則對(duì)非天然食品防腐劑非常忌諱。鑒于此，尋求安全、高效的天然食品防腐劑成為食品工業(yè)的研究熱點(diǎn)。出于安全性、資源性和經(jīng)濟(jì)性考慮， 在我國(guó)開發(fā)植物源天然食品防腐劑成為首選。我國(guó)地域遼闊， 植物資源十分豐富， 所選材料大多是藥食兼用材料或常用調(diào)味料植物品種，具有良好的口味、 豐富的營(yíng)養(yǎng)、較多的保健功能，同時(shí)還賦予食品獨(dú)特香味，而且低毒，容易為消費(fèi)者接受，可滿足人們對(duì)天然

12、食品、綠色食品、健康食品的需要。因此開發(fā)安全、高效、經(jīng)濟(jì)、營(yíng)養(yǎng)的植物源天然食品防腐劑不僅是國(guó)外發(fā)展的主流也是我國(guó)今后發(fā)展的主要方向。雖然目前植物源天然食品防腐劑由于價(jià)格、 雜色、抑菌效果等方面的限制，短期內(nèi)還不能完全取代化學(xué)合成防腐劑， 但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)看，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、生活水平的提高和安全意識(shí)的進(jìn)一步增強(qiáng)，必將促使人們用天然防腐劑完全取代化學(xué)防腐劑。2、 植物源天然防腐劑常見的種類國(guó)內(nèi)外對(duì)植物源食品天然防腐劑的研究異常活躍，究其原因是自然界的天然植物中存在許多生理活性物質(zhì)具有抗菌作用。 2O世紀(jì)初， Rippetor等研究證明，從芥菜籽、丁香和桂皮等中提取的精油有一定的防腐作用，從而激起了人

13、們對(duì)其中活性成分的提取、抗菌效果的評(píng)價(jià)、作用機(jī)制及應(yīng)用的研究。特別是近年來(lái)，我國(guó)眾多學(xué)者也進(jìn)行了植物源天然食品防腐劑的研究，他們研究了大蒜、生姜、丁香等 5O多種香辛科植物及大黃、甘草、銀杏葉等200 多種中草藥及其它植物如竹葉等提取物的抗菌試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有150 多種具有廣譜的抑菌活性，各提取物之間也存在抗菌性的協(xié)同增效作用，并作為天然防腐劑在某些類食品中作了一些簡(jiǎn)單應(yīng)用。1、茶多酚.大量實(shí)驗(yàn)表明，茶多酚對(duì)人體有很好的生理效應(yīng)，它能清除人體內(nèi)多余的自由基，改進(jìn)血管的滲透性能，增強(qiáng)血管壁彈性，降低血壓，防止血糖升高，促進(jìn)維生素的吸收與同化。還有抗癌防齲、抗機(jī)體脂質(zhì)氧化和抗輻射等作用。 茶多酚還具有

14、很好的防腐保鮮作用， 對(duì)枯草桿菌、 金黃色葡萄球菌、 大腸桿菌、番茄潰瘡、齲齒鏈球菌以及毛霉菌、青霉菌、赤霉菌、炭疽病菌、啤酒酵母菌等均有抑制作用。2、香精油香精油生長(zhǎng)在熱帶的芳香植物的根、樹皮、種子或果實(shí)的提取物，一直是人們較感興趣的天然防腐劑之一，近些年來(lái)有關(guān)香精油作為食品防腐劑的少報(bào)道很多。丁香油中主要為丁香酚，還含有鞣質(zhì)等。吳傳茂等研究發(fā)現(xiàn)： 丁香油對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、 酵母、黑曲霉等食品有廣譜抑菌作用，且在 100oC以內(nèi)對(duì)熱穩(wěn)定。突出特點(diǎn)是抑制真菌作用強(qiáng)。山蒼子油是從山蒼子的鮮果、樹皮以及葉中提取的，含檸檬酸、甲基庚烯酮以及其他物質(zhì)。余伯研究發(fā)現(xiàn)，山蒼子油對(duì)多數(shù)霉菌的抗菌效

15、力與山梨酸鉀相近，但強(qiáng)于苯鉀酸鈉。3、大蒜素大蒜所含有的大蒜辣素對(duì)痢疾桿菌等一些致病性腸道細(xì)菌和常見食品腐敗真菌都有較強(qiáng)的抑制和殺滅作用。這使得它成為一種天然的防腐劑，深圳教育學(xué)院的馬慕英用大蒜水溶液對(duì)幾十種污染食品的常見霉菌、酵母菌等真菌進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它對(duì)這些真菌均有抑制作用，且防腐能力與化學(xué)防腐劑苯甲酸鈉和山梨酸鉀的效果相近。大蒜蒜瓣的抗菌性能十分微弱，蒜苗與蒜的莖葉具有相當(dāng)?shù)目咕饔谩Ｆ淇咕阅茉诟邷叵孪陆岛芏啵?因此應(yīng)用大蒜提取物防腐保鮮應(yīng)力求在較低溫度 (85 下 ) 進(jìn)行。大蒜的最適作用 pH 為 4 左右，因而適宜用于酸性食品的防腐保鮮中。4、蒽醌中草藥蒽醌類中草藥，其存在形式主要是葡萄糖或非葡萄糖甙，同時(shí)也含有一定量的游離態(tài)蒽醌，如大黃、虎杖、決明子、何首烏和茜草等，具有兩個(gè)相互共扼的僅、 p 不飽和羰基結(jié)構(gòu)。熊衛(wèi)東等對(duì)