植物多酚的生理活性、抑菌机理及其在食品保鲜中的应用研究进展
- 发布时间:2022-09-29
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植物多酚是一类植物次生代谢产物,主要存在于植物的根、茎、皮、叶和果实中,参与植物的多种功能,是植物生存所必需的,能够为植物带来特殊的颜色并赋予苦、涩、酸、甜 的味道,且在自然界中能够协助植物防御病原体、天敌等的侵害。
植物多酚在植物体内的含量仅次于纤维素、木质素和半纤维素,且其含量的高低主要取决于许多内在因素(属、 种、栽培品种)和外在(农艺、环境、处理和储存)因素的影响。流行病学研究表明,食 用富含多酚的食物和饮品会降低代谢紊乱的风险,如能够降低肥胖、II型糖尿病、心血管疾病及一些与年龄相关的神经性疾病和某些癌症等。随着消费者对饮食、健康和疾病预 防之间的关系越来越感兴趣,植物多酚因其分布广泛、生理特性多样的特点,已成为食品科学及其相关领域的研究热点之一。
近年来,植物多酚的生理特性如抗氧化性、抑菌性、抗癌性等已引起科研学者的广泛关注,其中大量试验研究结果表明植物多酚抑菌活性突出,能够作为一种良好的天然保鲜剂,目前已广泛应用于蔬菜瓜果、畜禽肉及其制品、水产品等的储存保鲜,能够有效提高保鲜效果,延长货架期。
因此,深入研究多酚类物质抑菌作用及机理,对于促进食品保鲜产业的发展有着极其重要的意义和应用价值。然而当前国内外学者针对植物多酚生理活性及抑菌机理实验性报道越来越多,但缺乏系统性概括和分析,为此,本文从植物多酚生理活性、抑菌机理及在部分食品中应用的研究现状进行了综述,旨在为国内外学者给予一定的参阅价值,同时为食品保鲜研究提供理论参考。
1、植物多酚在食品保鲜中的应用
食品原料在采后、加工、储藏过程中,容易受到多种因素如品种、微生物、害虫、温度、湿度、光照、包装和加工方式的影响,导致植物性食品的生化特性和变质速率发生巨大变化。在大量学者的研究中已证实植物多酚具有显著的抑菌活性,可在食品中作为天然防腐剂而使用,目前对植物多酚的保鲜应用主要以肉类及肉制品、水产品为主,对于水果蔬菜的保鲜也略有涉及,但对其他食品的保鲜研究相对较少,下面就植物多酚在食品保鲜中的应用进行介绍。
2、植物多酚在肉制品保鲜中的作用
肉类及肉制品因其水分活度高、营养成分丰富,且pH值通常为5.5~6.5,是微生物(主要是细菌)生长的良好环境。在肉类及肉制品中经常检测到的微生物包括明串珠菌属、乳球菌属、假单胞菌属、肠球菌属、肠杆菌属、耐冷菌属、沙雷氏菌属等。
肉类工业通常采用化学防腐剂对其进行防腐保鲜,最常用的肉类防腐剂是硝酸盐及亚硝酸盐等物质,但这些防腐剂通过抑制腐败菌、致病菌的生长和减少肉类成分的氧化来延长肉制品的保质期,然而,它们可能对人体健康有害,能与氨基化合物如蛋白质、氨基酸或胺相互作用产生致癌的N-亚硝胺物质,因此,寻求新型、安全、天然的保鲜物质及技术已成为当前研究热点方向。
目前,已有很多学者将植物多酚用于肉类及肉制品的保鲜抑菌研究,且取得了显著的效果。Nowak等人以酸樱桃叶及黑加仑叶的多酚提取物为研究对象,分析了提取物的多酚成分,探究了多酚提取物对猪肉香肠的微生物指标、脂质氧化、颜色和感官评价的影响,研究发现添加两种提取物的猪肉香肠在经过14d的冷藏后均可显著降低香肠中嗜温菌、耐冷菌、乳酸菌和热杀索丝菌的菌数,且感官特性较好。
Vaithiyanathan等人采用石榴汁多酚溶液对鸡肉进行浸泡处理,并在4℃条件下包装冷藏,探究其对鸡肉货架期的影响。结果发现与对照组相比,经石榴汁多酚处理的鸡肉其脂质氧化和微生物水平显著下降。Al等人将阿格尔(Solenostemma argel)叶多酚掺入鸡肉丸中,探究不同贮存期内的鸡肉丸的品质特性变化,研究发现其多酚能够降低鸡肉丸的酵母和霉菌数量,且能够改善脂质氧化、提高抗氧化活性,而对产品的感官特性无显著影响。
Wang等人采用茶多酚、壳聚糖及山梨酸钾为成膜材料涂抹冷鲜羊肉,探究总大肠菌群、TVB-N值和pH值的变化,结果发现贮藏12d后,经茶多酚涂层处理的羊肉其pH值为6.0,TVB-N和总大肠菌群均显着低于壳聚糖和山梨酸钾涂层处理的羊肉,且符合国家标准对肉品质量的要求。Zhang等人探究玫瑰花多酚对发酵香肠抑菌性及安全性的影响,结果发现玫瑰花多酚能够抑制香肠 pH 值的升高,且与对照组相比,含有玫瑰花多酚的香肠具有更低的硫代巴比妥酸活性物质值和生物胺。
此外,玫瑰花多酚还能够改善发酵香肠的总细菌数及乳酸菌的生长速度。综上研究证明,在肉及肉制品中添加植物多酚能够有效抑制致病和致腐微生物的生长繁殖,还可以提升并改善肉及肉制品的颜色及感官品质,抑制或减弱脂质氧化和蛋白质氧化,具有广阔的应用前景。
3、植物多酚在水产品保鲜中的应用
随着人们对食品品质要求越来越多,在水产品的消费中更加重视其质量及新鲜度,因此,近几年对于水产品的保鲜引起了科研工作者的极大关注,成为当前研究的热点问题。目前,已有部分学者将植物多酚应用于水产品保鲜中,其效果显著,具有可观的应用前景。
Su等人以杨梅叶提取物为研究对象,分析确定了杨梅叶提取物的成分组成,评估了杨梅叶提取物的抗菌作用,并进一步研究其对大黄鱼保鲜的功效,结果发现杨梅叶提取物能够抑制受试菌的增殖,且对铜绿假单胞菌、副溶血弧菌和单核细胞增生李斯特氏菌的抑菌作用更显著,此外还能够降低大黄鱼的脂肪氧化,有效延长其货架期。
Li等人将葡萄籽提取物、茶多酚分别加入到壳聚糖涂层中,探究不同涂层组合对冷藏红鼓鱼片保质期的影响,结果发现与对照组相比,两种组合涂层均具有抗氧化、抗菌和气体阻隔作用,可使鱼的保质期延长6~8 d。Jia等人采用茶多酚处理鱼鱼片并将其储存于4℃下,探究不同储存期内鲢鱼鱼片的微生物群组成和品质特性变化,研究发现茶多酚能够改变其微生物菌群,并能抑制相应微生物的生长,延长其保质期。
Yi等人以不同浓度的茶多酚处理梅鱼鱼丸并于0℃下储存 17 d,结果发现与对照组相比,当茶多酚处理浓度为0.25g/kg时,梅鱼鱼丸中的微生物活菌数显著降低,且鱼丸的挥发性盐基氮值、2-硫代巴比妥酸值和质构显著优于对照组,且当茶多酚处理浓度高于0.25g/kg时,经17d储存后能够保留更多鱼丸优良的感官特性。
程荻等人将茶多酚、苹果多酚及葡萄多酚添加到鱼糜经加工制成鱼糜制品,探究在4℃下鱼糜制品的储藏品质,研究发现添加多酚能抑制或杀死腐败微生物,且与对照组相比,TBARS与TVB-N值的升高速度显著降低,其中以茶多酚的储藏效果最佳。步婷婷等人[25]采用三种不同浓度的杨梅多酚溶液浸泡处理金枪鱼肉,分析4℃贮藏过程中其鲜度、色泽和脂质氧化的变化。
结果发现杨梅多酚对菌落总数、挥发性盐基氮值、高铁肌红蛋白含量、K值和硫代巴比妥酸值的抑制作用显著,且对肌红蛋白损失、色泽衰败和感官品质降低具有较好的延缓效果。目前,除了植物多酚直接处理水产品外,还通常与其他生物保鲜剂复配,如乳酸链球菌素、壳聚糖等,且在水产品保鲜中作用效果明显,已得到较好应用,但目前关于植物多酚及复配物的综合作用机制仍需进一步探索,以发挥其最佳效果。
4、植物多酚在果蔬保鲜中的应用
植物多酚除了用于肉制品与水产品的保鲜外,目前也应用于鲜切果蔬、果汁等的保鲜,但目前针对果蔬保鲜方面的研究相对较少。Yu等人探究不同品种桑叶的多酚对鲜切哈密瓜保鲜的影响,结果发现与对照组相比,不同品种桑叶多酚处理的样品在颜色、硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸度、总酚含量和重量等方面均表现出更好的品质,且桑叶多酚能够抑制细菌生长,有助于提高鲜切哈密瓜的安全性。
司宝华等人提取枸杞叶片中的多酚类化合物,研究不同浓度的枸杞叶片提取物对樱桃番茄的保鲜作用,研究结果表明不同浓度的提取物对樱桃番茄的保鲜效果存在显著差异,其中提取物浓度为0.4 g/L时,对樱桃番茄的保鲜最佳。刁春英等人以香椿树嫩芽为原料,采用茶多酚与壳聚糖复配溶液对其保鲜作用进行研究,结果发现0.3%茶多酚与0.5%壳聚糖复配液能够显著维持香椿芽的感官特性,且在此条件下能够降低腐烂率。敬思群探究沙棘叶多酚在苹果汁保鲜中的作用,研究发现当沙棘叶多酚的添加量在0.05%~0.15%范围时,在2 h内能够显著抑制苹果汁的褐变。
石飞等人采用不同浓度的茶多酚喷涂处理新鲜玫瑰香葡萄,探究其对葡萄货架品质的影响,研究发现经茶多酚处理的葡萄能够显著降低果实腐烂率、失重率,且1.5%和2.0%茶多酚溶液处理组保鲜效果较优。目前,植物多酚在果蔬保鲜中的应用相对较少,且针对果蔬保鲜的研究也大多集中在对果蔬生理生化指标和营养价值等方面,而对保鲜机制研究甚少,需进一步深入研究。
5、总结与展望
植物多酚在自然界中来源广泛,且是植物体内非常重要的生物活性化合物,具有很强的抗氧化性、抑菌性、抗癌性、抗炎性及抗肥胖作用,且对调节血糖血脂均具有较高的生理活性,因此,将植物多酚合理的开发并应用于食品领域有着十分可观的前景。目前,对植物多酚的应用主要集中在抗氧剂和抑菌剂的使用,其中多酚类化合物可以影响微生物细胞中蛋白质、DNA的生物合成和改变代谢过程,且对ATP合成有抑制作用,另外,还可以影响生物膜形成,从而达到抑菌的目的。但目前,植物提取物的活性成分、多酚种类及其结构较为复杂,且不同受试菌对其敏感性不同,其抑菌机理尚不清晰。为了更好的利用植物多酚的抑菌作用,并提高食品的货架期及其保鲜品质,应不断加强对有效抑菌酚类物质单体的挖掘及植物多酚抑菌机理的探索,并将其应用于更多食品的保鲜上,不断提供新型、安全、天然的保鲜物质及技术,为食品保鲜工业的发展提供新思路。
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