中草藥提取物的活性成分及其應(yīng)用研究進(jìn)展

高 婷，蘇 超，李天一，趙丹丹，戴文娜

（蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 蕪湖 241000）

民以食為天，食品安全始終是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前我國(guó)食品安全存在的四大主要風(fēng)險(xiǎn)中，微生物污染問(wèn)題最為嚴(yán)重，因此化學(xué)保鮮劑被廣泛應(yīng)用于食品的防腐保鮮，但化學(xué)保鮮劑屬于合成物質(zhì)，使用后殘留在食品表面，從而蓄積于人體中，受到消費(fèi)者的抵制。因此，國(guó)內(nèi)外都在大力研發(fā)高效、廣譜、低毒、天然的防腐劑，中草藥提取物保鮮劑來(lái)源豐富、安全無(wú)殘留、無(wú)毒副作用，越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有抑菌活性的中草藥達(dá)5 000 余種[1]。已知許多草本植物和香料含有多種植物化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)是天然抗氧化劑和抗菌化合物的潛在來(lái)源，包括多酚、類(lèi)黃酮、生物堿和萜類(lèi)化合物等。

1 活性成分

1.1 酚類(lèi)化合物

天然酚類(lèi)化合物是一大類(lèi)植物次生代謝產(chǎn)物，在生物和非生物脅迫下產(chǎn)生，分布在植物的根、莖、葉、花、果肉和種子的組織中。在植物性食品中，酚類(lèi)化合物是種類(lèi)和研究最多的一類(lèi)生物活性物質(zhì)[2]，因其生物學(xué)特性被廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)。有研究發(fā)現(xiàn)，桂皮、生姜和姜黃提取物具有良好的抗氧化活性，且與其酚類(lèi)物質(zhì)含量呈現(xiàn)顯著的線性關(guān)系，說(shuō)明酚類(lèi)物質(zhì)是抗氧化活性的主要貢獻(xiàn)因子。酚類(lèi)化合物的抗氧化作用主要是由于其氧化還原性質(zhì)和各種可行機(jī)制的影響，如自由基清除活性、轉(zhuǎn)換金屬螯合活性和單重態(tài)氧淬滅能力[3]。

1.2 類(lèi)黃酮

類(lèi)黃酮是一類(lèi)多酚化合物，廣泛存在于果蔬和其他糧食作物中，對(duì)心血管疾病、動(dòng)脈粥樣硬化等多種疾病有良好的生化作用，并具有抗炎癥、抗衰老等其他生物活性[4-5]。此外，黃酮類(lèi)化合物是各種保健品的必要成分。黃酮類(lèi)化合物的主要生物活性是抗氧化活性，通過(guò)清除活性氧、激活抗氧化酶活性、抑制氧化酶活性和減少α - 生育酚自由基來(lái)防止自由基造成的損傷。在植物中，類(lèi)黃酮化合物通常以糖苷的形式存在于花、葉片和種子中，部分以游離形式存在[6]。

1.3 生物堿

生物堿是自然界中一類(lèi)含氮的堿性有機(jī)化合物，性質(zhì)似堿，所以過(guò)去又稱(chēng)為贗堿。近年來(lái)，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)約10 000 種植物中含生物堿，大多數(shù)的生物堿都具有高效廣譜的抗菌活性。邵芬娟等人[7]發(fā)現(xiàn)，翅果油樹(shù)葉片中所含生物堿有廣譜抗菌作用。陳莉華等人[8]發(fā)現(xiàn)，節(jié)節(jié)草的總生物堿對(duì)大腸桿菌、奇異變形桿菌、黑曲霉菌、藤黃微球菌均有強(qiáng)抑菌作用。趙強(qiáng)等人[9]發(fā)現(xiàn)，紅茂草生物堿能顯著抑制大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌、糞腸球菌。

1.4 萜類(lèi)化合物

萜類(lèi)化合物結(jié)構(gòu)類(lèi)型多樣，包括單萜類(lèi)、倍半萜類(lèi)、二萜類(lèi)、三萜類(lèi)、四萜類(lèi)，廣泛分布于動(dòng)植物及真菌中。植物萜類(lèi)化合物有芳香味，生物活性豐富，在傳統(tǒng)草藥中發(fā)揮作用。萜類(lèi)化合物有助于桉樹(shù)、丁香、肉桂、姜產(chǎn)生特殊氣味，并能幫助向日葵和西紅柿顯色。常見(jiàn)的萜類(lèi)化合物有單萜類(lèi)化合物，如檸檬醛、樟腦、薄荷醇，大麻中的大麻素、銀杏葉中的銀杏內(nèi)酯和雙葉內(nèi)酯，以及存在于姜黃和芥菜籽中的類(lèi)姜黃素等。蘑菇中也含有萜類(lèi)化合物，其中倍半萜類(lèi)化合物的數(shù)量和結(jié)構(gòu)種類(lèi)最多，其次是三萜類(lèi)化合物（如靈芝酸），單萜、二萜較少[10]。

2 常見(jiàn)中草藥

2.1 丁香

丁香是常見(jiàn)的中草藥之一，是桃金娘科植物干燥后的花蕾，可作為一種天然高效的抑菌劑。丁香的主要成分為酚類(lèi)物質(zhì)，可結(jié)合微生物中某些酶的活性基團(tuán)，破壞正常的代謝作用，從而影響菌體生長(zhǎng)，具有極強(qiáng)的防腐保鮮、殺蟲(chóng)抑菌等功效。

2.2 金銀花

現(xiàn)代藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，金銀花具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗內(nèi)毒素、降血脂、解熱等藥理作用[11]。這些作用可能與其化學(xué)成分有關(guān)，金銀花主要成分為精油、有機(jī)酸、黃酮類(lèi)、皂苷類(lèi)、環(huán)烯醚萜類(lèi)和無(wú)機(jī)元素[12]。其中，精油和綠原酸被認(rèn)為是金銀花的活性成分，具有較好的藥理作用。在現(xiàn)行中國(guó)藥典中，綠原酸已被正式作為該藥材質(zhì)量的指示化合物。

2.3 銀杏葉

銀杏葉是銀杏干燥后的葉片，種植地區(qū)廣，一般是人工栽培，秋天葉子尚綠時(shí)，采收并干燥，具有舒經(jīng)活血、通經(jīng)活絡(luò)、止痛化濁、平喘降脂等多種功效。銀杏葉提取物的主要有效成分是銀杏類(lèi)黃酮和內(nèi)酯類(lèi)化合物，以及酚類(lèi)、有機(jī)酸、多糖、維生素、氨基酸和微量元素等營(yíng)養(yǎng)成分[13]。以往的研究主要集中于其藥理作用的研究和開(kāi)發(fā)。

2.4 肉桂

肉桂被認(rèn)為是最常見(jiàn)的香料之一，具有止吐、止瀉、抗脹氣和興奮劑的特性[14]。肉桂醛是一種芳香α，β - 不飽和醛，是肉桂揮發(fā)油的主要成分，對(duì)包括細(xì)菌、酵母和霉菌在內(nèi)的多種微生物具有抗菌活性。有研究通過(guò)對(duì)大蒜、洋蔥、丁香、肉桂、胡椒、月桂葉、肉豆蔻、小豆蔻、迷迭香、白百里香精油對(duì)病原菌生長(zhǎng)的抑制作用發(fā)現(xiàn)，肉桂和丁香精油在幾乎所有濃度下對(duì)病原菌的活性最高，其次是百里香。與Denkova-Kostova R 等人[15]的研究報(bào)告基本一致，即對(duì)腐生菌和病原微生物，肉桂精油的抑制活性最高，其次是柚子精油、橘子精油和檸檬精油。此外，都具有較高的抗氧化活性。

2.5 生姜

生姜是我國(guó)傳統(tǒng)的調(diào)味料，也是一種中藥，有400 多種生物活性化合物，其組成取決于成熟度、氣候、土壤性質(zhì)和加工條件等因素。生姜提取物由揮發(fā)油和油樹(shù)脂組成，揮發(fā)油主要由單萜和倍半萜組成，油樹(shù)脂由非揮發(fā)性成分組成，如酚類(lèi)化合物，包括姜辣素、粗姜酚和姜酮等。生姜提取物的抗炎、抗氧化、抗腫瘤、抑菌等活性，就是由于姜辣素和姜粗酚等酚類(lèi)化合物[16]。

3 中草藥防腐保鮮應(yīng)用

3.1 在果蔬中的應(yīng)用

活性氧是植物進(jìn)行正常生命活動(dòng)的代謝副產(chǎn)物，其產(chǎn)生和消除之間總是維持動(dòng)態(tài)平衡，對(duì)延緩衰老、保證產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)貨架期十分關(guān)鍵。如果體內(nèi)的活性氧清除系統(tǒng)不能及時(shí)消除活性氧，使其在體內(nèi)累積，會(huì)導(dǎo)致代謝紊亂，不利于貯藏。植物體內(nèi)的活性氧清除系統(tǒng)包括抗壞血酸和類(lèi)胡蘿卜素等抗氧化物質(zhì)，以及超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT） 等抗氧化酶系。共同為清除果蔬體內(nèi)的自由基發(fā)揮作用。SOD 酶是抵抗活性氧的第一道屏障，通過(guò)歧化反應(yīng)產(chǎn)生H2O2，隨后CAT 酶與過(guò)氧化物酶（POD） 將生成的H2O2降解，防止對(duì)細(xì)胞造成氧化損傷。其中，CAT 酶將H2O2分解成無(wú)害的水和分子氧，POD 酶則能催化H2O2氧化酚類(lèi)物質(zhì)。酚類(lèi)是主要的抗氧化物質(zhì)之一，可以作為POD 酶和多酚氧化酶（PPO） 的底物，POD 酶和PPO 酶將酚類(lèi)氧化為醌，并與細(xì)胞內(nèi)的氨基酸反應(yīng)，促使發(fā)生褐變現(xiàn)象。為了避免對(duì)果蔬品質(zhì)造成不良影響，人們進(jìn)行了大量研究，這些方法有的效果有限，有的對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量甚至消費(fèi)者健康產(chǎn)生了負(fù)面影響。

蔣志國(guó)等人[17]通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)丁香提取物抗菌活性高，氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析得出丁香酚含量最高，達(dá)68%。丁香酚除具有抗菌特性外，多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)其在抑制鮮切產(chǎn)品中的褐變方面具有巨大潛力。丁香酚處理可通過(guò)提高活性氧清除酶的活性來(lái)增強(qiáng)其抗氧化能力，減輕細(xì)胞膜的氧化損傷，可能有助于防止酚類(lèi)物質(zhì)與氧化酶的接觸和隨后的表面組織的酶褐變。對(duì)于內(nèi)部組織，丁香酚處理可通過(guò)誘導(dǎo)產(chǎn)生具有抗氧化能力的酚類(lèi)化合物來(lái)提高其抗氧化能力，保證細(xì)胞膜的完整性[18]。Zhu L J 等人[18]報(bào)道高濃度（1.5%） 丁香酚處理可促進(jìn)鮮切荸薺內(nèi)組織酚類(lèi)化合物的積累。Rong Z 等人[19]也報(bào)道了臍橙浸泡丁香芽提取物（主要含有丁香酚） 后，表現(xiàn)出更高的自由基清除酶活性和抗氧化能力。馮金霞等人[20]發(fā)現(xiàn)，不同濃度的銀杏葉提取物都可以在一定程度上，降低鮮切蘋(píng)果中PPO 酶活性，抑制表面褐變，延緩水分流失、硬度下降和抗壞血酸含量的降低，維持鮮切蘋(píng)果的品質(zhì)。張美芳等人[21]比較了銀杏葉提取物和海藻酸鈉復(fù)合膜對(duì)鮮切蘋(píng)果的保鮮效果，發(fā)現(xiàn)這兩種處理方法都能很好地保持鮮切蘋(píng)果的感官品質(zhì)，且聯(lián)合使用的保鮮效果最好。植物葉片在生理上不存在成熟，只存在衰老，生菜采后衰老表現(xiàn)為失水萎蔫、黃化褐變等現(xiàn)象，鮮切生菜的品質(zhì)劣變更迅速。Peng X 等人[22]用水（對(duì)照）、0.2%和1.0%的大蒜素溶液分別處理鮮切生菜，感官分析表明，大蒜素抑制鮮切生菜的顏色變化，且不影響其風(fēng)味。冷藏6 d 后，與對(duì)照相比，1%大蒜素處理的樣品總活菌數(shù)下降2.52 個(gè)log，酵母菌和霉菌數(shù)下降1.59 個(gè)log，證明大蒜素處理可抑制微生物生長(zhǎng)。此外，1%大蒜素處理組與對(duì)照組在感官、總酚類(lèi)化合物和醌類(lèi)化合物含量、褐變相關(guān)酶活性和抗氧化酶活性等方面的差異表明大蒜素具有抗氧化特性。

3.2 在肉品及水產(chǎn)品中的應(yīng)用

微生物變質(zhì)、酶促變化和脂質(zhì)氧化是影響食品保質(zhì)期的重要因素。在肉類(lèi)食品中，尤其是不飽和脂肪酸含量較高的豬肉制品更易氧化。此外，切割研磨和熱加工破壞了肌膜的完整性，使脂膜暴露在金屬離子中，促進(jìn)了促氧化劑與不飽和脂肪酸的相互作用，導(dǎo)致自由基的生成和氧化反應(yīng)的發(fā)生，影響肉類(lèi)及其制品的感官和營(yíng)養(yǎng)特性。Li H 等人[23]從石榴籽渣（PSR） 中提取并分離得到酚類(lèi)物質(zhì)，主要有黃酮醇類(lèi)、酚酸類(lèi)、黃酮苷類(lèi)、可水解單寧類(lèi)等。Qin Y Y 等人[24]研究發(fā)現(xiàn)，石榴汁（PJ）、石榴籽粉（PSP） 和石榴皮粉（PRP） 對(duì)生肉的抗氧化性能和脂質(zhì)氧化均有顯著影響。PRP 處理組標(biāo)準(zhǔn)板計(jì)數(shù)明顯低于對(duì)照組、PJ 組、PSP 組和二丁基羥基甲苯（BHT）組（p＜0.05）。PRP 的抗氧化活性高于PJ 和PSP。Wang Y 等人[25]以1∶1 的比例配制肉桂和生姜復(fù)合精油，并以0，0.05%，0.20%，1.00%質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入殼聚糖膜，研究其對(duì)豬肉抗菌和抗氧化性能的影響。結(jié)果表明，精油的添加顯著增加了殼聚糖膜的厚度和不透明度，但對(duì)膜的溶解度和水蒸氣滲透性沒(méi)有影響。這些膜能有效地抑制豬肉貯存過(guò)程中微生物生長(zhǎng)，pH 值增加和脂質(zhì)氧化，其中添加1.00% 精油的殼聚糖膜具有最高的抗氧化和抗菌活性。

新鮮水產(chǎn)品在捕撈后經(jīng)過(guò)運(yùn)輸、銷(xiāo)售才能夠到達(dá)消費(fèi)者手中，由于新鮮水產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分豐富，在運(yùn)輸及銷(xiāo)售環(huán)節(jié)中如果保存條件不當(dāng)就會(huì)造成品質(zhì)劣變，水產(chǎn)品的在貯藏過(guò)程中的品質(zhì)變化是其貨架期的重要指標(biāo)，隨著一些內(nèi)源酶活力增強(qiáng)，會(huì)造成水產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)變化、脂質(zhì)氧化和蛋白氧化；微生物繁殖產(chǎn)生的生物胺等也會(huì)對(duì)水產(chǎn)品食用安全性帶來(lái)威脅。之前的研究發(fā)現(xiàn)，魚(yú)類(lèi)中優(yōu)勢(shì)腐敗菌包括假單胞菌屬、氣單胞菌屬及腸桿菌屬等。Cai L 等人[26]采用丁香、孜然和留蘭香精油分別以1，4，8 μL/L 質(zhì)量濃度熏蒸大菱鲆魚(yú)片。測(cè)定其顏色變化、結(jié)構(gòu)特征分析（TPA）、過(guò)氧化值（PV）、2- 硫代巴比妥酸（TBA）、總揮發(fā)性堿氮（TVB-N）、三甲胺氮（TMA-N）、微生物特性。結(jié)果顯示，對(duì)照組最早顯示降解跡象，并在第10 天達(dá)到所有評(píng)估參數(shù)的排斥閾值。各精油對(duì)大菱鲆魚(yú)片的氧化均有抑制作用，其中以綠薄荷油的氧化作用最強(qiáng)。4 μL/L 綠薄荷油熏蒸可保持其色澤和質(zhì)地，延緩脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化，減少微生物數(shù)量。

4 結(jié)語(yǔ)

關(guān)于中草藥提取物保鮮劑的研究很多，但也存在一些問(wèn)題。部分中草藥本身含有特殊氣味，可能會(huì)影響食品風(fēng)味。此外，對(duì)于中草藥提取物保鮮劑的保鮮機(jī)理研究較少，提取方式、用量也不明確。但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，天然、低毒、高效、廣譜的中草藥保鮮劑勢(shì)必成為今后的發(fā)展方向，在食品保鮮方面具有廣闊的前景。