植物性天然食品防腐剂的研究进展

植物性天然食品防腐剂的研究进展
吴圣彬;谢晶
【摘要】由于公众对化学防腐剂“谈虎色变”以及一些不法商家对化学防腐剂滥用,天然防腐剂正在逐渐走进人们的视野.天然防腐剂最大的特点是安全、无毒,自然界中很多植物都具有抗氧化和抗菌活性,可作为植物性天然防腐剂的良好原材料.综述了最近几年新开发的植物性天然防腐剂以及它们的应用范围,分析了在其开发、推广和使用的过程中出现的问题,并对植物性天然防腐剂的发展趋势进行了讨论.【期刊名称】《广东农业科学》
【年(卷),期】2013(040)023
【总页数】4页(P110-113)
【关键词】天然食品防腐剂;植物性;应用;前景
【作者】吴圣彬;谢晶
【作者单位】上海水产品加工与保藏工程中心/上海海洋大学食品学院,上海201306;上海水产品加工与保藏工程中心/上海海洋大学食品学院,上海201306【正文语种】中文
【中图分类】TS202
在生产、包装、运输、销售和贮存过程中，食品容易因为物理、化学和生物等因素而腐败变质。

其中由微生物污染所引起的食品腐败变质最为重要和普遍。

通常为了防止食品腐败变质，延长食品的货架期，人们会在食品中加入化学防腐剂，化学
防腐剂的种类、使用范围以及使用量是受到严格控制的。

然而，近年来由于非法使用化学防腐剂而导致的食品安全事件时有发生，使人们越来越关注天然食品防腐剂。

天然食品防腐剂是指直接提取动物、植物、微生物中具有防腐作用的一类物质，具有抗菌性强、抑菌谱广、安全无毒、水溶性好等优点，是目前我国开发食品防腐剂的主要方向之一[1]。

自然界中很多植物都具有抗氧化和抗菌活性，能作为植物性天然防腐剂的良好原材料。

本文综述了植物性天然食品防腐剂的种类、特点、抑菌机理和应用，并对其发展趋势进行了分析和探讨。

1 植物性天然防腐剂的抑菌机理
植物性天然防腐剂是指天然存在于植物体内，通过人工修饰、分解、蒸馏等方法制得的具有防腐作用的产品，如茶多酚、大蒜素等。

不同的植物性天然食品防腐剂的抑菌或杀菌机理不同。

有的通过作用于微生物体内的酶系统来抑制酶的活性，然后干扰其正常代谢；也有的作用于遗传物质然后使遗传微粒结构改变来达到抑菌效果；还有的植物性天然防腐剂能破坏或损伤细胞壁以及细胞膜系统，干扰细胞壁合成，致使胞内物质外泄，影响与细胞膜有关的呼吸链电子传递系统，从而使微生物自溶或抑制微生物的生命活动；另外还有一些能使微生物的蛋白质凝固或变性，从而干扰其生长和繁殖[2]。

2 植物性天然防腐剂的种类及应用
很多植物可以作为植物性天然防腐剂的良好原材料，具有巨大的开发潜力。

目前我国运用在食品中的植物性天然防腐剂主要有茶多酚、竹醋液、竹叶提取液、植物精油、大蒜素、果胶分解物和中草药等。

还有许多其他类的植物也具有抗氧化和抗菌活性，充分利用我国的丰富植物资源，寻找安全、健康、高效的防腐剂对我国食品保鲜具有重要意义。

下面综述了几种常见的植物性天然食品防腐剂及其应用。

2.1 茶多酚
茶多酚（tea polyphenols）是茶叶中多酚类物质的总称，又名茶鞣质、茶单宁，包括儿茶素、花青素、酚酸、黄酮类化合物等4 大类物质[3]。

2.1.1 茶多酚的作用机理大量试验发现，茶多酚对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、
枯草杆菌、龋齿链球菌以及毛霉菌、番茄溃疮、啤酒酵母菌等有抑制作用[4]。

茶多酚的抑菌机理目前还不完全清楚，主要机理是茶多酚可以使细菌的细胞膜结构
受到破坏、特异性地凝固细菌蛋白，并能通过与细菌的遗传物质结合达到抑制细菌生长的作用[5]。

茶多酚的抗氧化作用在于儿茶素分子结构中酚性基团特有供氢体的活性，能结合脂肪酸自动氧化过程中生成的游离基，从而使脂肪酸氧化的连锁反应中断，进而抑制氢过氧化物的形成，达到抗氧防腐的目的[6]。

2.1.2 茶多酚在食品中的应用经卫生部批准，茶多酚是可用于食品中的天然食品
添加剂，可用作防腐剂、保鲜剂、抗氧化剂等。

王文娟等[7]研究了茶多酚对肉源腐败菌和致病菌的抑制效果，发现茶多酚溶液在质量浓度为1.0%、2.0%、2.5%
时对金黄色葡萄球菌、荧光假单胞菌、大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌有极显著的抑
制效果。

蓝蔚青等[8]比较研究了茶多酚在带鱼冷藏过程中的保鲜效果，带鱼样品经茶多酚保鲜液（1、3、6、8、10 g/L）处理后保鲜期明显长于对照组。

励建荣等[9]研究了茶多酚对梅鱼鱼丸的保鲜效果，冷藏过程中添加了茶多酚的鱼丸（200～300 mg/kg）的TBA 值低于对照组，表明茶多酚具有较强的抗氧化作用。

此外，茶多酚还可以作为复合保鲜剂的组分发挥重要作用。

陶永元等[10]在草莓保藏过程中加入质量浓度分别为2%的茶多酚与1.5%的壳聚糖的复合溶液，发现复合保鲜剂使草莓的货架期延长了2 d。

2.2 竹醋液
竹醋液是指竹材在加工热解过程中经过冷凝回流收集的一种淡黄色或黄褐色的液体混合物，含有200 多种化学成分，包括有机酸类、醇类、酮类、醛类、酯类及微
量的碱性成分等[11]。

竹醋液复杂的组成成分使其拥有良好的生物活性。

竹醋液
对·OH、二苯基三硝基苯肼（DPPH）、O2-·等自由基具有较好的清除效果[12]。

竹醋液还具有良好的杀菌和抑菌作用，其抑菌谱广，对细菌、酵母菌、霉菌等都有作用[13]。

我国对竹醋液的研究较晚，但发展较快，已经将其应用在食品防腐、
畜牧业和农业等领域中。

邬国胜等[14]对竹醋液的抑菌活性和稳定性进行了研究，发现竹醋液能抑制不同种类的菌种，其对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌的最小抑菌质量浓度（MIC）为7.813 μg/mL，对白色念珠菌、酿酒酵母和黑曲霉
的MIC 为62.5 μg/mL。

崔宇等[15]研究了竹醋精制液对冷藏草鱼的保鲜作用，
发现竹醋精制液在体积浓度分别为0.5%、2.5%、5.0%时均能有效地延缓草鱼肉
块的腐败变质，并且随着竹醋精制液浓度的升高，草鱼肉块的挥发性盐基氮（TVB-N）值、硫代巴比妥酸（TBA）值和对叔丁基邻苯二酚（TBC）值的降低效果越明显。

2.3 竹叶提取液
竹叶在中国具有悠久的食用和药用历史。

竹叶中含有很多对人体具有重要作用的
活性物质，包括黄酮类化合物及其蒽醌类、苷类、酚酸类、特种氨基酸及其衍生物、芳香成分、活性多糖类、挥发油和锌、硒、锰、锗、硅等多种微量元素[16]。

在这些成分中，竹叶黄酮最为重要，竹叶黄酮又被称作竹叶抗氧化剂，竹叶中黄酮化合物的质量占竹叶质量的2%左右[17]。

2.3.1 竹叶提取液的作用机理竹叶提取液中的黄酮类化合物主要以极性较大、亲
水性较强的黄酮糖苷形式存在，糖基经由C-C 键与黄酮环相连，键能较强。

竹叶黄酮具有清除·OH、DPPH、O2-·等自由基的作用，而且能明显降低脂质过氧化，并升高超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活力[18]。

竹叶提取液中大量的黄酮类、特种氨基酸和酚酸类等活性成分均有一定程度的抑
菌作用。

2.3.2 竹叶提取液在食品中的应用竹叶提取液中蕴含的竹叶黄酮起抗氧化和抑菌作
用，能作为天然防腐剂。

孙立娜等[19]研究了竹叶抗氧化物对冷却羊肉的保鲜效果，发现竹叶抗氧化物能抑制冷却羊肉中细菌总数、TVB-N 值和pH 值的增加；
竹叶抗氧化物的最佳保鲜质量浓度为0.15 g/100mL，试验组保鲜时间比对照组
延长了5～7 d。

魏凤玉等[20]将竹叶黄酮应用在豆浆保鲜中，发现在豆浆中加入
质量分数为0.010%～0.015%的竹叶黄酮能较好抑制豆浆中的微生物，同时对产品的质地、色泽及其他感官品质没有不良影响。

竹叶黄酮还具有抗应激、抗衰老、调节血脂、抗脂质过氧化、增强免疫能力、抗疲劳、阻断亚硝化反应等作用[21]。

2.4 植物精油
植物精油是萃取植物特有的芳香物质，由草本植物的花、叶、根、树皮、果实、
种子、树脂等以压榨、蒸馏方式提炼出来的。

多种植物中含有精油，如山苍子、
茴香、香茅草、芫荽、雪松、柑桔、薄荷、柠檬草等[22]。

精油中所含的化学成分比较复杂，按化学结构可分为芳香族、脂肪族和萜类3 大类化合物以及它们的含
氧衍生物如醇、醛、酸、酮、醚、酯、内酯等，此外还有含氮和含硫化合物[23]。

在食品安全问题日趋严峻的形式下，作为一种安全、高效的食品防腐剂兼香味剂，植物精油的应用前景广阔。

Bektas 等[24]对唇形科鼠尾草精油的抗氧化和抗菌活
性进行了研究，发现其抗氧化能力与2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（BHT）接近，能抑制金黄色葡萄球菌、肺炎双球菌、卡拉球菌等多种细菌的生长繁殖。

Serranod 等[25]研究了丁子香酚、百里香酚、薄荷醇、桉油精4 种植物精油在欧洲甜樱桃气调保藏过程中的抗真菌作用，发现这几种精油对霉菌、酵母菌还有一些需氧型真菌均有不同程度的抑制作用。

2.5 大蒜素
大蒜素（allicin）是从大蒜的鳞茎中提取的一种有机硫化合物，也存在于洋葱和
其他葱科植物中[26]。

Cavallito 等[27]经过研究证明，大蒜的抗菌活性主要是由
大蒜素起作用，并且大蒜素具有广谱抗菌活性。

现在学者们普遍认为，大蒜素的
抗菌作用和其特殊的化学结构关系紧密，其包含的烯丙基和硫醚基能够通过影响
菌体生长环境、抑制菌体代谢酶的活性以及损伤菌体细胞膜系统来达到抑制菌体
的生长和增殖的作用[28]。

目前大蒜素主要被应用在保健食品、食品防腐以及养
殖业等方面。

龚吉军等[29]研究了大蒜保鲜剂对山药贮藏的效果，发现大蒜保鲜剂能够显著减少山药的腐烂，并在一定程度上延缓山药的变质。

姜绍通等[30]将大蒜素和茶多酚复合应用在冷却肉的涂膜保鲜中，发现在0～4℃把0.4%大蒜素、0.7%茶多酚添加到0.6%海藻酸钠、3%可溶性淀粉、0.2%单甘酯的膜中有较好的抑菌
保鲜效果，能使冷却肉的保鲜期达到19 d 以上。

2.6 果胶分解物
果胶是一种天然性多聚物，一般从水果、蔬菜中提取，果胶酶分解果胶产生的果
胶分解物在酸性条件下具有抗菌作用。

果胶作为一种良好的增粘剂和凝胶剂被广
泛运用在食品工业中。

Hagiwara 等[31]在研究中发现果胶分解物在食品中具有很强的抗菌作用，尤其是能显著抑制大肠杆菌的增殖，但是未分解的果胶却不具备这种能力。

目前，国外以果胶为主要成分，辅以其他少量天然防腐剂的混合制剂
加入其中已经用于咸鱼、酸菜和牛肉饼等食品的防腐[32]。

李学红等[33]对果胶酶解液的抑菌性能进行了研究，发现果胶水解物对乳酸菌具有很强的抑制作用，可
以显著抑制酸乳、发酸米粥和酸泡菜中的乳酸菌，将其加入到面制品和乳制品中，会产生理想的保鲜效果。

杜丽娟等[34]研究了山楂果胶分解物的抗氧化作用，发现其在质量浓度为0.01%、0.10%、1.00%时具有良好的抗氧化能力，为山楂果胶的深度利用提供了一条新的途径。

2.7 中草药
中草药是我国传统中医的特有药物，是我国劳动人民几千年来与疾病斗争的结晶。

国内外的学者对中草药的抗菌作用进行了大量研究，发现连翘、艾叶、黄连、黄苓、大青叶等多种中草药能抑制细菌的生长，而且其抑菌范围广，对常见致病菌如金黄
色葡萄球菌、大肠杆菌、痢疾杆菌等均有较强的抑制作用[35]。

使用中草药提取
物对食品进行保鲜防腐处理，腐烂率低、保鲜效果好，对食品的原有风味影响较少。

在日本，连翘提取物早已作为一种天然防腐剂广泛应用在食品保鲜中[36]。

Wong 等[37]采用还原铁法研究了30 种中草药的抗氧化活性，发现中草药具有良好的抗氧化活性以及很高的总酚含量，其应用前景很好。

赵鑫荟等[38]研究了18 种中草药对大肠杆菌的抑菌效果，发现其中15 种中草药对大肠杆菌有抑制作用，但是
具体的抑菌成分和抑菌机理还有待于进一步研究。

中草药成分之间还存在着抗菌
性的协同增效作用，张雁南等[39]研究了丁香和甘草的协同抑菌作用，发现体积比为5∶3 的丁香、甘草提取液的协同抑菌作用最强，高于它们的单一提取液。

2.8 其他植物性天然防腐剂
银杏叶、荸荠皮、苦瓜、荷叶、芦荟、花生壳等植物提取物以及琼脂低聚糖和大豆异黄酮等也具备天然食品防腐剂的特点。

周建新等[40]研究了银杏叶提取物的抗菌特性，发现银杏叶对食品中常见的污染菌具有广谱高效的抗菌活性，可以有效防
止食品腐败变质，延长食品保质期。

曾莹等[41]研究了荸荠皮提取物的抗菌性及其在食品中的应用，发现与常用的化学防腐剂相比，荸荠皮提取物同样具有较好的抗菌特性，能够作为一种良好的防腐保鲜剂。

3 展望
植物性天然食品防腐剂具有抗菌性强、抑菌谱广、安全无毒、水溶性好等优点。

在欧美、日本等发达国家，一些植物性天然防腐剂已经运用在食品防腐保鲜方面，我国虽然已经研制出了几十种植物性天然食品防腐剂，但是真正用于食品工业的不多。

我国植物性天然食品防腐剂的发展主要面临以下一些问题：（1）对新型植物性天然食品防腐剂的开发缺乏基础研究和系统的理论指导，而且因提取工艺不同，产物纯度有所差异，造成天然植物食品防腐剂的保鲜效果不稳定；（2）由于天然食品添加剂的研究周期长、研究过程繁杂，导致企业开发植物性天然防腐剂的积极
性不高，不愿投入太多资金，由此限制了该类防腐剂的发展；（3）植物性天然防腐剂本身也有一定缺陷，例如杂色、带异味和价格偏高等问题，相对于已经被广泛接受的化学防腐剂，其开发任重道远。

但是，由于防腐剂安全、营养、功能化的国际化发展趋势，植物性天然食品防腐剂的抗菌性强、抑菌谱广、安全无毒、水溶性好等优点必将促使其在未来的食品工业领域中扮演越来越重要的角色。

参考文献：
[1] 张秀云,余有本,唐应芬.天然防腐剂综述[J].饮料工业,2001,4(4):1-5.
[2] 田影,金莉莉,王秋雨.动物性天然食品防腐剂的研究进展[J].中国食品添加
剂,2009,5(7):141-149.
[3] 杨四润,马燕,周红杰.茶多酚的应用[J].农学学报,2011(4)：44-48.
[4] 刘程国,魏立娜,邹鑫晶.天然食品防腐剂的研究进展及前景[J].通化师范学院学报,2008,29(12):39-41.
[5] 梁文红.茶多酚抗菌作用的研究概况[J].国外医学口腔医学分册,2004(31):26-28.
[6] 王玉春.茶多酚的提取方法及应用研究进展[J].甘肃联合大学学报(自然科版),2008,22(3):51-55.
[7] 王文娟,孙京新,罗欣,等.茶多酚对肉源腐败菌和致病菌的抑制效果[J].食品科技,2010,35(2):102-105.
[8] 蓝蔚青,谢晶,赵海鹏,等.茶多酚对冷藏带鱼保鲜效果的比较研究[J].湖北农业科学,2010,49(1):159-161.
[9] 励建荣,林毅,朱军莉,等.茶多酚对梅鱼鱼丸保鲜效果的研究[J].中国食品学
报,2009,9(6):128-132.
[10] 陶永元,舒康云,吴加美,等.茶多酚与壳聚糖复配对草毒保鲜效果的影响[J].中国食品添加剂,2012(5):224-230.
[11] 崔宇,吴良如.我国竹醋液发展现状和展望[J].竹子研究汇刊,2010,29(1):11-16.
[12] 赖炘,陈其兵.竹叶提取物的化学成分及其生理功能研究进展[J].福建林业科技,2005,40(1):214-220.
[13] 邹小明,钱俊青,卢时勇.竹醋液馏分抑菌性能研究[J].林产化学与工
业,2005,25(3):34-37.
[14] 邬国胜,李敏,应国清.竹醋液抑菌活性及其稳定性研究[J].浙江工业大学学报,2011,39(1):44-47.
[15] 崔宇,刘华巍,谢晶，等.竹醋精制液对冷藏草鱼的保鲜作用[J].世界竹藤通讯,2012,10(1):5-8.
[16] 倪向梅,曹光群.竹叶提取物的体外抑菌及抗氧化活性的研究[J].天然产物研究与开发,2011(23):717-721.
[17] 尹利端,王桐,石丽花,等.竹叶提取物的工业制备与功效研究进展[J].食品工业科技,2012(16):383-386.
[18] 陆柏益,张英,吴晓琴.竹叶黄酮的抗氧化性及其心脑血管药理活性研究进展[J].林产化学与工业,2005,25(3):120-124.
[19] 孙立娜,靳烨.竹叶抗氧化物在冷却羊肉中的保鲜效果[J].肉类研
究,2011,25(2):21-24.
[20] 魏凤玉,方菊,陈玮,等.竹叶黄酮在豆浆保鲜中的应用[J].食品科
学,2012,33(18):312-315.
[21] 张英.天然功能性竹叶提取物--竹叶黄酮[J].中国食品添加剂,2002(3):54-58.
[22] 疏秀林,施庆珊,欧阳友生,等.植物精油的抗菌特性及在食品工业中应用研究新进展[J].生物技术,2006,16(6):89-92.
[23] 李殿鑫,江琳琳,朱娜,等.植物精油在食品保鲜中的研究进展[J].2009,30(1):12-14.
[24] Bektas T, Dimitra D, Atalay S, et al. Antimicrobial and antioxidant
activities of the essential oil and various extracts of Salvia tomentosa Miller (Lamiaceae)[J]. Food Chemistry, 2005(90), 333–340.
[25] Serrano M, Martinez-Romero D, Castillo S, et al. The use of natural antifungal compounds improves the beneficial effect of MAP in sweet cherry storage [J]. Innovative food science & emerging technologies, 2005, 6(1): 115-123.
[26] 梅四卫,朱涵珍.大蒜素的研究进展[J].中国农学通报,2009,25(9):97-101.
[27] Cavallito C J, Bailey J H. Allicin, the antibacterial principle of Allium sativum. I. Isolation, physical properties and antibacterial action[J].Journal of the American Chemical Society, 1944, 66(11): 1950-1951.
[28] 代腊,袁超,蒋媛婧,等.大蒜素抗菌特性及其作用机理[J].中国饲料,2012(6):9-12.
[29] 龚吉军,李忠海,钟海雁,等.大蒜保鲜剂与埋藏处理对山药贮藏效果研究[J].食品研究与开发,2006(27):138-141.
[30] 姜绍通,吴洁方,刘国庆,等.茶多酚和大蒜素在冷却肉涂膜保鲜中的应用[J].食品科学,2010(31):313-316.
[31] Hagiwara A, Gallardo W G, Assavaaree M, et al. Live food production in Japan: recent progress and future aspects[J].Aquaculture, 2001, 200(1): 111-127.
[32] 张红艳,林凯,阎春娟.国内外天然食品防腐剂的研究进展[J].粮食加
工,2004(3):57-60.
[33] 李学红,马庆一,张昱,等.果胶酶解液抑菌性能的研究[J].食品工业科
技,2003,24(1):51-53.
[34] 杜丽娟,李拖平,王娜,等.山楂果胶分解物抗氧化作用研究[J].食品研究与开
发,2009,6(30):18-20.
[35] 陈佳佳,廖森泰,孙远明,等.中草药抑菌活性成分研究进展[J].中药
材,2011,34(8):1313-1316.
[36] 王晓波.中草药提取物,在食品保鲜中的应用[J].中国食物与营养,2010(12):39-41.
[37] Wong C C, Li H B, Cheng K W, et al. A systematic survey of antioxidant activity of 30 Chinese medicinal plants using the ferric reducing antioxidant power assay[J].Food Chemistry, 2006, 97(4): 705-711.
[38] 赵鑫荟,艾启俊.18 种中草药对大肠杆菌抑菌效果的研究[J].安徽农业科
学,2013,41(2):599-600.
[39] 张雁南,宁志亮,陈长武,等.丁香、甘草协同抑菌作用研究[J].食品科
学,2010(31):65-68.
[40] 周建新,汪海峰,姚明兰,等.银杏叶提取物(EGb)抗菌特性的研究[J].食品科
学,2002(23):118-121.
[41] 曾莹,姚晓玲,夏服宝.荸荠皮提取物的抗菌性及应用研究[J].食品工业科
技,2003(24):17-20.。