石 浩，馮 敏，丁仁惠，賀富胤，王仁才*

(1.湖南應用技術學院農(nóng)林科技學院，湖南常德 415000; 2.湖南農(nóng)業(yè)大學園藝學院，湖南長沙 410128；3.湖南桃淵明果業(yè)生物有限責任公司，湖南常德 415000)

我國中藥資源豐富，同時也是最早利用中藥活性成分的國家之一。從古至今人類就記載了許多抗菌抑菌的植物，目前世界上存在2萬多種具有抑菌作用的植物。僅在我國的《中藥大詞典》中便收錄了2 000多種具有抗菌防腐作用的植物，且它們藥效和安全性明確，是公認無毒的安全性植物[1-2]。天然抗菌防腐植物因其具有毒性低、容易分解、來源廣、價格低廉、應用前景良好等優(yōu)勢特點而逐步受到人們的關注，是目前較理想的果蔬綠色防腐保鮮劑來源。該研究從抑菌中藥材、中藥材中主要抑菌物質、提取物協(xié)同殺菌、殺菌機理及提取物對果實防腐保鮮的應用等幾個方面進行了綜述，以期為高效、綠色保鮮技術產(chǎn)業(yè)應用研究提供借鑒。

1 主要抑菌植物

1.1 香辛類中藥植物這類植物含有豐富的揮發(fā)油類(精油)、有機酸類、酚類和膠質等成分。這些物質除具有較濃烈的刺激性香味，還有抗氧化、著色及抗菌(防腐)等系列藥理作用。目前主要應用的防腐保鮮劑的香辛類植物有：肉桂、廣藿香、大蒜、紫蘇、丁香、牛至、八角、眾香子、茴香、迷迭香、洋蔥、胡椒、花椒、牛膝草、青蒿、月桂、肉豆蔻、芥子、芫荽、菖蒲、菌陳蒿、葛縷子、小豆蔻、辣椒、鼠尾草、生姜、薄荷等[3]。

1.2 中草藥類植物我國中草藥資源豐富，品種多樣，許多對治病微生物具有較強的抑制和殺滅作用。主要植物有丁香、青蒿、油茶粕、野馬追、山茱萸、油茶粕、菊花、蒼耳、黃芩、薄荷、苦參、香茅、白術、丹皮、廣藿香、大黃、煙葉、麻黃、細辛、高良姜、虎杖、板藍根、牡丹、連翅、山蒼子、厚樸、辛夷、甘草、檸檬、苦皮藤、苦丁茶、忍冬等[4]。

1.3 其他藥食兩用抑菌植物源植物蘆薈、苦瓜、金櫻、魚腥草、荷葉、竹葉、油茶、枇杷葉、橘紅、馬齒莧、山楂、銀杏葉片、無花果葉、菠蘿葉等。植物源抑菌物質十分廣闊，可針對性對某些病原菌進行抑菌植物的篩選，常見抑菌植物的作用效果及特點見表1。

表1 常見抑菌植物的作用效果及特點Table 1 The effect and characteristics of common antibacterial plants

2 中藥抑菌活性成分

我國幅員遼闊，孕育著豐富的植物資源，為開發(fā)和利用植物源殺菌抑菌劑奠定了深厚的物質基礎。中藥抑菌活性成分一般從植物種子、莖葉、花蕾、葉蓮或根塊等提取得到。主要分為溶劑提取液和精油2種。提取液中一般含有豐富的次生代謝物如黃酮類、皂苷類、生物堿類、萜類、多酚類、醌類、萜以及內(nèi)酯等抗菌抑菌成分[15]。

2.1 多糖類多糖具有無毒無味、可被生物降解、抗菌性強、易成膜、成本低廉等特點，廣泛適用于果實的保鮮。多糖用作一種涂抹保鮮劑，能抵御外界微生物的侵入，減少果實水分的流失和氧自由基的生成，并降低果實體內(nèi)酶活性，從而防止果實腐爛變質。魔芋甘露聚糖是一種天然多糖，來自于魔芋，具有黏度高、成膜性好、無毒等特點。吳賢聰?shù)萚16]將魔芋甘露聚糖用于枇杷貯藏保鮮試驗，能有效地延長果實的貯藏期，保持果實原有的外觀色澤和較高的營養(yǎng)成分，其貯藏保鮮效果比使用多菌靈保鮮的方法更好。殼聚糖是陽離子多糖，無毒綠色，且可誘導果實產(chǎn)生抗生素，對真菌類病原菌具有一定的抑制作用。Hong等[17]采用殼聚糖對石榴采后貯藏，試驗分別用0.5%、1.0%%和2.0%的殼多糖涂層處理水果，發(fā)現(xiàn)用2.0%的殼聚糖處理可顯著降低硬度和減輕重量，延遲葉綠素和丙二醛(MDA)含量和可溶性固形物含量(SSC)的變化，會導致過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)的活性顯著增加，并抑制超氧化物自由基(O2-)的產(chǎn)生及膜脂過氧化作用；同時抑制果實的呼吸作用和水分的蒸騰作用及病菌的侵入和生長[18]。

2.2 黃酮、多酚類黃酮是具有2-苯基色原酮(flavone)結構的化合物，多酚是一種含有多元羥基的化合物，它們都廣泛存在于植物體內(nèi)，具有較強的抗氧化、殺菌能力。王紹美等[19]研究茶多酚對采后獼猴桃果實耐貯性的影響，發(fā)現(xiàn)30 mg/L茶多酚溶液浸果處理5 min，2 ℃條件下貯藏，果實呼吸強度、淀粉酶和果膠酶的活性得到了抑制，果實硬度、淀粉及果膠的降低得到了延緩。司寶華等[20]研究枸杞葉多酚對櫻桃番茄貯藏的保鮮效果，發(fā)現(xiàn)在室溫20 ℃環(huán)境下，0.4 g/L的濃度對櫻桃番茄的保鮮效果最好，可有效降低其失重率，緩解其硬度的下降，保持其鮮艷的色澤。張美芳[21]研究銀杏葉黃酮提取物對獼猴桃藏期病原真菌的抑菌效果，發(fā)現(xiàn)當提取液濃度為0.3 mg/mL時，對各種病原菌的抑制率超過90%，同時提取物可有效降低果實呼吸，延緩果實硬度下降，誘導抗氧化酶活性增強等。李鐘美[22]對高良姜黃酮類抑菌物質的提取及保鮮作用研究發(fā)現(xiàn)，高良姜含有大量的二苯基庚烷類、黃酮類等天然活性成分，對黃酮類提取物進行抑菌保鮮試驗，發(fā)現(xiàn)保鮮效果較好，與山梨酸鉀相當，是一種適用的天然防腐劑。

2.3 揮發(fā)油(精油)類精油具有較強、較廣泛的抑菌作用，尤其是真菌類物質的抑制作用，在香辛類植物中含量較高。Espina等[23]研究柑橘揮發(fā)油成分及抗菌作用，鑒定出65種揮發(fā)性化合物成分，其中檸檬烯是揮發(fā)油中的主要成分，占比超過60%，濃度0.2 μl/mL精油表現(xiàn)出較好的抑菌效果。顧仁勇等[5]研究5種香料精油抗氧化和抑菌作用，發(fā)現(xiàn)綜合抑菌能力為肉桂>丁香>山蒼子、牛至和連翹，5種植物精油微生物抑菌能力為霉菌>酵母>細菌。精油的抑菌效果隨pH的降低而增強，121 ℃處理15 min對5種精油的抑菌活性沒有影響。精油還具有一定協(xié)同抑菌的作用，Bag等[24]研究月桂葉、黑胡椒、香菜、孜然、小茴香等植物精油的相互協(xié)同抗菌作用發(fā)現(xiàn)，各組合在抗菌(FICI：0.25～0.50)活性方面均表現(xiàn)出協(xié)同作用。徐娜婷[6]研究發(fā)現(xiàn)，楓香葉揮發(fā)油中相對含量較高的為α-蒎烯、β-蒎烯、β-石竹烯、α-萜品醇等，揮發(fā)油對黃曲霉和青霉最低抑菌濃度為2.5%、枯草桿菌為1.25%、金黃色葡萄球菌為5%，同時揮發(fā)油可降低果實損失率，延緩果實硬度下降，促進抗氧化酶活性等。一般多組分精油比單組分抑菌效果好，但其抑菌機理研究還不夠深入。

2.4 生物堿類生物堿是天然存在于多種植物中的一類含氮的堿性有機化合物，具有良好的抗菌作用。Erdemoglu等[25-26]分析羽扇豆、虎尾草生物堿的提取及抑菌效果，羽扇豆中共得到15種生物堿，其中13α-Hydroxylupanine和lupanine分別占50.78%和23.55%；虎尾草中得到了10種喹諾唑烷生物堿，生物堿提取物對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌顯示出顯著活性。劉艷霞等[27]研究黃皮酰胺類生物堿水果病原真菌的抑菌效果，發(fā)現(xiàn)10 mg/mL粗濃度下對疽病菌和枯萎病菌(Fusariumoxysporumf.sp.cubense)抑制率均超過了80%，2種真菌的EC50值均在0.8 mg/mL左右；所得新肉桂酰胺類化合物，在0.08 mg/mL濃度下便具有較好的抑菌效果。戴素明等[8]用博落回和虎杖中生物堿對柑橘綠霉菌進行抑菌試驗，2者的最低抑菌濃度分別為184.32、538.48 mg/L，2種提取物均能使柑橘的腐爛率顯著降低，柑橘的防腐、保鮮均能達到常規(guī)化學保鮮劑的效果。

2.5 皂苷類、醌類皂苷(saponin)是苷元為三萜或螺旋甾烷類化合物，醌是含有共軛環(huán)己二烯二酮結構的一類有機化合物，兩類物質具有一定的抑菌作用。曾榮[28]在鳳仙透骨草中分離鑒定出2-甲氧基-1，4-萘醌，對供試霉菌、酵母類真菌具有很強的抑制作用，其復合保鮮劑可有效減少柑橘的腐爛率，較長時間保持果實較好的品種，增強果實體內(nèi)氧自由基清除酶的活性，誘導果實產(chǎn)生較強的抗性。Okunji等[29]從龍血樹果實中提取出螺固醇皂苷，對17種真菌和4種細菌表現(xiàn)出抗菌活性，6.25～10.00 μg/mL的濃度范圍內(nèi)顯示出較強的抗真菌活性。孟祥春等[11]研究油粕中茶皂素的提取對果蔬采后致病菌的抑制效果，通過分離純化后可得純度95.64%的茶皂素，所獲茶皂素對鏈格孢菌(Alternariaalternata)、膠胞炭疽菌(Colletotrichumgloeosporioides)和灰葡萄孢霉(Botrytiscinerea)菌絲的生長均有明顯的抑制作用，EC50值在200～550 mg/L。皂素不僅具有較強的殺菌作用，同時它還是良好的表面活性劑，常作為有機物的良好溶劑，在揮發(fā)油類抑菌物質復配抑菌時，可添加皂素類物質。刁春華[12]研制含有茶葉活性成分洗手液發(fā)現(xiàn)，10 mg/mL茶多酚與80 mg/mL茶皂素復配時，殺菌效果最好、洗手液的泡沫穩(wěn)定。

2.6 復配物協(xié)同殺菌作用一般情況下單一藥材提取物對病原菌的抑制及果實的防腐保鮮效果遠不如復配藥劑的效果[13]。將具有不同性能的中藥提取物復配使用，可增強抗菌、防腐的作用，擴大抑菌譜。提取藥劑的混合使用[30]，往往在達到同樣抑菌效果的同時，可以有效減少每一種藥劑的量，節(jié)約原材料，提高經(jīng)濟價值，且單一防腐殺菌劑或多或少存在一些自身的缺點，往往不能盡可能多地解決果蔬貯藏期間存在的大部分問題，天然抑菌劑的協(xié)同作用是今后果品防腐保鮮的一條新思路。Suwanamornlert等[9]分析植物源性復合抑菌劑對龍眼采后病原菌協(xié)同抑菌效果，認為采用50%百里酚和50%香芹酚活性混合物表現(xiàn)出對擬莖點酶菌的最高協(xié)同作用，最小殺真菌濃度(MFC)為40～80 mg/L空氣，相對于單一物質減少了50%～75%。Al-Bayati等[7]從百里香和茴香種子獲得精油，這2種精油對金黃色葡萄球菌、蠟狀芽孢桿菌和變形桿菌都具有很好的抑制效果(MIC值為15.6～62.5 μg/mL)，2種精油協(xié)同抑菌時，相對于單一物質，MIC值減少了50%以上。

3 中草藥提取物殺菌機理

天然植物提取物抑菌機理復雜多樣、種類繁多。目前試驗多數(shù)集中在植物抑菌物質的篩選、抑菌活性物質的鑒定及復配抑菌上，在抑菌機理方面少有系統(tǒng)化的研究，或研究不夠深入、全面[29]。抑菌機理一般分為以下幾個層面[31-32]：①提取物對病原菌生長代謝物的影響。通過測定菌代謝物的含量、酶活性等，使得細胞喪失生長、繁殖的基本條件。②對細胞結構的影響。提取物與真菌的麥角甾醇以及其他甾醇基團結合，阻遏麥角甾醇生物合成，從而使細胞膜畸變，最終導致滲漏，引起細胞死亡。③對病原菌遺傳信息的影響。通過調(diào)節(jié)或抑制功能酶基因的表達，阻礙遺傳信息的復制，使得病原菌無法正常繁殖和生長。目前對病原菌抑菌機理的試驗多停留在第一個層次，或少量的第二個層次，不夠深入。Wang等[33]采用山蒼子精油提取物對灰葡萄菌抑菌機理進行研究，用1.0%試劑處理后，真菌細胞的電導率增加，并且可溶性還原糖和蛋白質的含量隨著處理時間緩慢增加。細胞膜中的麥角固醇含量顯著降低，破壞了細胞膜并改變了細胞膜的通透性。Chen等[34]研究甜菜提取物對病原菌的抑菌機理，發(fā)現(xiàn)其對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和鼠傷寒沙門氏菌、霉菌等有很強的抑菌活性，可以破壞細菌的細胞質膜和蛋白質，改變細菌細胞的生理和形態(tài)。Zhao等[35]研究甘蔗提取物抑菌機理，發(fā)現(xiàn)甘蔗渣提取物破壞了病原菌細胞蛋白，改變了細胞的形態(tài)和內(nèi)部結構，增加了細菌細胞懸浮液的電導率。何榮榮[36]研究茶枯餅茶皂素提取、抑菌機制，發(fā)現(xiàn)皂素對沙門氏菌和枯草芽孢桿菌效果較好，有效抑菌濃度均為10 mg/mL，對細胞膜和細胞壁均有破壞，細胞膜完整性發(fā)生改變，細胞代謝物發(fā)生改變。目前轉錄組技術(RNA-seq)興起，在病原菌抑菌機理方面可采用相應技術，尋找影響病原菌死亡的代謝通路和相應基因，然后與病原菌代謝物、酶活性、細胞膜功能等相結合，從而系統(tǒng)地分析提取物的抑菌機理。

4 中草藥提取物在果實防腐保鮮中的應用

涂膜復配防腐保鮮劑存在大量疏水的小分子有機化合物和親水的大分子有機物[37]。小分子有機物可以殺滅或抑制病原菌，大分子有機物可形成保護膜阻隔外界病原菌的侵染以及防止果實水分丟失，降低呼吸作用[38-39]。

4.1 大分子提取物的應用Zhang等[40]采用1%肉桂油、2%大豆油和1%海藻糖復配防腐抗菌，改善復配物某些物理特性(降低了拉伸強度、斷裂伸長率、水溶性和總固體含量，但對薄膜的水蒸氣滲透性沒有明顯影響)和含有香精油的可食用膜的抗菌功效；可食性膜可降低氧氣的透性，維持果實內(nèi)部較高的二氧化碳，有利于抑制果實呼吸和氧自由基的生成。Olivas等[41]將海藻酸鈉-亞油酸復合物用于蘋果防腐保鮮，在5 ℃和85%RH下保存，發(fā)現(xiàn)涂層延長了“嘎啦”蘋果的保質期，不會引起無氧呼吸，最大限度地減少了儲存過程中的重量損失，涂有涂層的蘋果硬度幾乎保持不變，而對照蘋果在儲存過程中的硬度大幅下降。Ebrahimi等[14]將蘆薈多糖和螺旋藻水提取復配處理芒果，在常溫下貯藏，發(fā)現(xiàn)涂層延長了芒果抗壞血酸、總酚的含量，提高了果實抗氧化活性；在儲存過程中，較對照組果皮顏色變化要低得多，果實失重率有所減緩。Sultan等[42]采用殼聚糖-蜂蠟處理梨，在(0±1)℃、85%～90% RH條件下貯藏105 d，較對照組，第105 d時，果實的失重率減少了3%，果實腐爛率降低了30%，硬度提高了約0.2 kg/cm2，可溶性固形物提高了5%，可滴定酸降低了0.2%。復配保護劑可有效防止外界微生物的侵染，降低果實水分的丟失，減少果實營養(yǎng)物質的損耗，降低氧自由基的產(chǎn)生，降低果蔬呼吸強度，延緩果實腐爛變質?；瘜W合成物也可制作復合涂抹防腐保鮮劑，但具有一定的化學殘留，中草藥提取物涂抹防腐保鮮劑是一種活性高、安全、營養(yǎng)、無毒，被認為是新型、高效的綠色保鮮劑。

4.2 小分子提取物的應用研究表明[43]，采用銀杏葉中的黃酮類物質處理“沙塘”橙，果實經(jīng)6.25～25.00 g/L的提取物處理后貯藏在16 ℃條件下，可顯著減少重量損失和硬度的降低，抑制可溶性固形物、可滴定酸、維生素C、類黃酮和總酚含量的降低。Grosso等[44]采用核桃油餅渣中獲得的酚類物質處理核桃，在貯藏84 d時，處理組核桃的過氧化物、茴香胺、共軛二烯和己醛含量較對照組顯著降低。Soleimani等[45]采用甘草中黃酮類物質處理蘋果和橘子，發(fā)現(xiàn)在62.5 mg/mL濃度下，貯藏時間為7 d和21 d后，青霉菌分別可減少60%以上和20%以上的生長，同時果實的感官品質、可溶性固含量均有較大程度的提升。Pangallo[46]等采用石榴皮中多酚類物質處理柑橘，與常用于采后處理的殺菌劑滅霉靈相比，該提取物對橙子和小柑橘提供了顯著的保護水平，冷藏和保質期7 d后，采收前噴灑12、6和3 g/L提取物的橙子的腐爛發(fā)生率分別降低了78.9%、76.0%和64.6%。同樣，采后用提取物浸漬處理，腐爛發(fā)生率分別減少90.2%、84.3%和77.6%。張海霞等[47]等采用紫色馬鈴薯花青素進行抑菌和草莓保鮮，發(fā)現(xiàn)其對青霉菌具有較強的抑菌效果，最低抑制濃度為22.5 mg/mL，同時草莓的失重率、腐敗率顯著低于對照CK(P<0.05)，可溶性固形物含量顯著高于對照CK(P<0.05)，菌落總數(shù)極顯著低于對照CK(P<0.001)。

5 總結與展望

中藥提取物較常規(guī)化學藥劑具有綠色環(huán)保、安全、無毒副作用的特點，且對水果具有較好的抑菌防腐效果，但部分提取物抑菌效果見效慢且用量較大，不如化學藥劑。因此：①今后還需加大中藥材提取物的抑菌篩選，尋找抑菌效果好、價格實惠、使用方便的中藥提取物。②尋找果實腐化病原菌的拮抗菌，做到以菌治菌，同時通過生物手段(轉基因技術)提高拮抗劑的作用效果，并在此基礎上開發(fā)高效和環(huán)保的生物防腐劑。③復配防腐技術的使用對果實的抑菌防腐具有更好的效果，今后可采用提取物、拮抗菌或低毒化學殺菌劑或與物理(溫度、紫外光、微波等)手段相結合，控制藥劑的濃度及處理時間，減少危害性。