植物精油在粮油食品抑菌中的应用

◎ 王 雪

（山东商务职业学院，山东 烟台 264670）

随着人们生活水平的提高，我国早已脱离了食物匮乏的处境，但粮食依然是人们生活的主要能量来源，应树立珍惜粮食的理念。虽然如今食物丰富多样，但食物在生产加工和储存运输过程中出现感染真菌导致腐败也造成了大量食物的浪费。食物的腐败不仅会危害食用者的身体健康，还给食品行业造成了一定的损失。因此，为有效解决食物真菌污染问题，研究人员通过大量的研究制备出了一些能有效抑制真菌的化学制剂。化学制剂的使用虽然一定程度上降低了食品感染真菌的风险，但化学制剂本身具有的一定的毒性，且会残留在食物中。此外，化学制剂还具有难降解的特点，长期使用化学食品真菌抑制剂在一定程度上造成了食品安全和环境方面的潜在问题。因此，研究一款绿色安全的真菌抑制剂是有效防止粮油食品腐败的唯一途径，成为食品工作人员的主要研究方向。

植物精油是提取自植物不同部位的一种具有特殊味道的芳香物质，具有较强的挥发性，是小分子芳香族化合物，与人体有较好的生物兼容性，容易被人体吸收。植物精油中含有的酚类和醛酮类物质除了具有特殊香味外，还有抑菌的作用，将植物精油用于食品抑菌比化学制剂更加安全，对环境和人体的危害较小。

1 粮油食品中的真菌

真菌通过产生毒素导致食品发生腐败，目前通过研究发现真菌毒素的种类高达400多种，常见的危害粮油食品安全的真菌毒素有黄曲霉素、玉米赤霉烯酮、伏马毒素等，这些毒素附着于食品表面通过不断繁殖，使食品中的营养物质分解，食品质量降低，进而使食品发生变质和腐败。含有真菌毒素的食品被人体摄入后，会入侵人体健康细胞，使人体生命功能紊乱损害免疫系统导致食用者出现中毒等症状。

2 植物精油的抑菌功能

植物精油作为取自植物中的复杂小分子化合物，主要分为脂肪族化合物、萜类化合物和芳香族化合物，不同植物精油的化学性质不同，其中具有抑菌作用的物质主要是醛酮类和酚醇类。

2.1 醇类物质的抑菌功能

植物精油中具有抑菌功能的醇类主要是单萜醇，其具有较高的水溶性和抑菌性。常见的芳樟醇和香茅醇都属于单萜醇，芳樟醇提取自香樟叶，香茅醇则来自香茅叶。研究人员通过实验发现，芳樟醇和香茅醇对抑制一些水果和小麦中的灰霉菌、赤霉菌和炭疽菌效果明显[1]。

2.2 醛类物质的抑菌功能

醛类物质由于具有活泼性较高的甲酰基结构，破坏霉菌的细胞壁的能力较强，因此具有良好的杀菌作用。植物精油中含有多种醛类物质，如茴香醛、柠檬醛和肉桂醛。研究人员研究发现[1]，茴香醛对细菌病原体的菌丝结构以及细胞膜结构的破坏能力较高，因此茴香醛具有良好的抑菌作用。此外，其他的研究人员也发现了柠檬醛和肉桂醛可以良好的抑制灰霉、青霉和根霉等真菌[2]。

2.3 酮类物质的抑菌功能

植物精油的酮类物质主要以单萜酮的形式存在，酮本身具有毒性，通过控制植物精油的浓度可以达到有效杀菌效果，且不会对人体产生危害。例如，常见的薄荷酮和香芹酮可以抑制酿酒酵母菌。

2.4 酚类物质的抑菌功能

植物精油的特殊香味主要来自于其中含有的酚类物质，其中具有抑菌作用的酚有百里香酚和丁香酚等。酚类物质可以有效使蛋白质发生变性失活从而杀死真菌细胞，且可以通过分解可溶性糖降低真菌的营养物质摄入抑制真菌的活性。研究丁香叶中的丁香酚发现[1]，丁香酚可以抑制灰葡萄孢菌等真菌的孢子萌发和菌丝生长，此外丁香酚还可以破坏微生物细胞膜而使细胞死亡。

3 植物精油抑菌剂的研究

植物精油中含有抑制细菌的多种酚、酮、醇、醛类化合物，这些化合物的抑菌效果良好，对人体和环境的影响较小。因此，采用植物精油制备抑菌剂是目前保证粮油食品安全最有效的方法，但精油易挥发、不稳定，其生产应用受到了一定程度的限制。通过分析实际使用情况下的化学环境，科研人员研究了一些维持植物精油稳定性的方法，使其在食品抑菌中的应用效果得到有效发挥。

3.1 精油微胶囊

精油微胶囊制剂通过给精油添加一层高分子材料保护壳来加强精油使用过程中的稳定性，该高分子保护壳采用天然或合成材料制成，能有效解决精油难储存、易挥发的问题。肉桂精油或丁香精油的植物精油做成微胶囊应用于粮油食品的抑菌中都得到了较好的结果[3]。但是，目前存在的微胶囊使用的还是单层结构，使植物精油在抑菌应用中，仍然存在着稳定性、抗氧化性和抗湿性问题。研究人员期望利用双层的微胶囊外壳制备技术来改善这些问题，但双层微胶囊外壳制备技术相对于单层结构更加复杂，所需要的制造设备也不同，所以如何有效降低成本达到更大的效益仍然是当今研究微胶囊抑菌剂的热点和难题。

3.2 精油复合涂膜剂

精油复合涂抹剂就是将植物精油加入天然可食用材料，制成涂抹液，将需要保护的粮油食品放在涂膜液当中浸泡，风干成膜，可以有效防止食物表面真菌和细菌等微生物的入侵。实际应用中一般采用可食用且成膜性较好的材料，如壳聚糖，较多的研究人员采用不同的精油与壳聚糖进行混合研制出新型的复合涂抹剂来防止食物腐败。例如，杨震宇等人[3]采用不同浓度的肉桂精油与壳聚糖制成复合涂抹液来浸泡雪莲果，浸泡后的雪莲果表面附着一层复合膜，可以减缓雪莲果的呼吸作用，从而达到抑菌的效果。尽管涂抹剂的效果不错，但是它在保护的过程当中容易损害所保护的蔬果菜叶表面的生物细胞，植物叶片因为生物涂抹剂的覆盖出现了营养不良和枯萎，因此不适合用于一些叶菜类和体积小的食物上。

3.3 精油脂质体缓释剂

脂质体是类似于生物膜的载体，通过将植物精油包封在脂质双分子层薄膜内制成超微型球状载体。脂质体具有目的性和缓释性的优点，可以有效的增强精油挥发物的稳定性，同时还可以提高精油的溶解性延长抑菌时间。目前有采用纳米脂质体包裹豆蔻精油来抑制肉制品中的大肠杆菌，结果表明对大肠杆菌的抑制作用较强[4]。因此，精油脂质体缓释抑菌剂在粮油食品抑菌方面的应用前景较广。但脂质体的制备工艺十分复杂，目前较多的是作为靶向制剂应用于人体内，其在生物包封技术方面还不成熟，脂质体缓释剂在食品抑菌领域的路还很长。

3.4 精油水凝胶抑菌剂

水凝胶是一种特殊的三维网络结构凝胶，具有较强的亲水性，在水中可以不断溶解膨胀，膨胀到最大状态后不再溶解，可以保存大量的水。水凝胶的生物兼容性较好且制备合成方法简单，是目前最好的包买材料。有研究发现，微乳凝胶用于黄金葡萄球菌具有良好的抑菌效果，在实验过程中，水凝胶包埋的丁香精油具有较高的稳定性[5]，并且水凝胶可以在不同的pH环境下产生反应，来控制精油的释放量，从而达到更好的抑菌效果。但在实际的应用过程中发现，水凝胶的膨胀率太高，容易被损坏，并且使用过后的残留度也比较高，根据这些缺点，科研人员正在研究采用不同的凝胶因子来改善水凝胶作用中的弊端。

3.5 精油抑菌气雾剂

气雾剂是在特制阀门系统的耐压密封容器中制成的制剂，气雾剂法是将精油直接喷洒挥发在空气当中来发挥抑制食品表层霉菌的作用。有研究者把花椒挥发油和苦参等物质与一些合适的表面活性剂进行混合，将混合好的乳液制备成喷雾剂的形式，混合制剂具有较高的稳定性，并且抑菌的效果较好。另外，研究人员采用八角精油气雾剂，将该气雾剂用于对黄曲霉菌的实验当中，实验结果表明，八角精油气雾的抑菌效果极好。但是喷雾剂在使用过程中需要调节好仓库的温度和湿度，并配合加入一定的稳定剂使用才能达到更好的抑菌效果，因此喷雾剂的使用受到了一定限制。

4 植物精油抑菌功能的展望

植物精油的成分复杂，现有研究已经证明了其中醛酮类和酚醇类成分具有较好的抑菌作用，但目前使用的精油中还有未明确成分和功效的物质，需要建立更加高效的方法对精油内其他成分进行定性和定量分析，使植物精油在食品抑菌应用中发挥更大的作用。此外，研究人员虽然通过实验证明精油具有抑菌作用，但对对各种成分的抑菌机理研究还不够深入，缺乏相应的理论指导。因此，应对精油中的有机化合物的抑菌原理进行深入研究。精油制剂的开发具有极限性，一种植物精油无法抑制多种细菌，需要通过不同精油的复配才能增加抑菌效果，但多种植物精油混合使用的成本较高，包埋率和释放性也较差，成为以后研究中需要解决的问题。因此，在研究新抑菌剂过程中，应努力发展稳定性和抑菌效果好、残留率低的新型无公害的细菌抑制剂。

5 结语

在粮油食品抑菌应用中，植物精油作为一种安全绿色有效的抑菌剂渐渐成为了国内外研究的热点，虽然近年来已经制备研究出了许多不同类型的精油抑菌制剂，但它们仍有各种弊端。在天然植物抑菌剂的开发仍然不够成熟和全面的基础上，应深入对植物精油抑菌机理进行探索，并根据其特点研究出更加高效、低成本、方便使用的天然植物精油食品抑菌剂。