肉桂抑菌作用的研究进展

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•综迷政展•
肉桂抑菌作用的研究进展
王丹,刘佳,张青,赵容,吴纯洁*
[摘要]肉桂在我国已有2000多年的药食两用使用历史,被广泛应用于食品和医药行业。中国肉桂品质优良,价格低
廉,活性成分含量高。据现代药理学研究,肉桂中的某些成分具有广谱抑菌作用,故将其开发成天然防腐剂具有广阔的
应用前景。本文综合整理了肉桂抑菌作用的研究进展,以期为肉桂在食品安全领域的应用提供科学依据。
[关键词]肉桂•,抑菌作用;肉桂醛;食品;研究进展
[中图分类号]R 28 [文献标识码]A [文章编号]1674-926X(2〇20)〇6-016_〇4
Research progress on antibacterial effect of Rougui IWANG Dan, LIU Jia, ZHANG Qing, ZHAO Rong, WU Chun-jie// (School o f P harmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine; Key Laboratory o f S tandardization for Chinese Herbal Medicine, Ministty o f E ducation, Chengdu 611137, Sichuan)
[Abstract] Rougui has been widely used in the food and medicine industry in China for more than 2000 years. Chinese Rougui has the characteristics of good quality, low price and high active ingredient content. Some components of Rougui have a broad- spectrum of antibacterial effect. It has a broad application prospect to develop into a natural preservative. This paper summarizes the research progress of bacteriostasis of Rougui and provides a scientific basis for its application in the food safety field.
|Key words] Rougui; bacteriostasis; cinnamaldehyde; food; research progress
肉桂为樟科植物肉桂C/wwwomww n^kPresl的干燥树皮,肉桂树在我国栽培历史悠 久,种植广泛,主要分布于华南部分地区,我国肉 桂品质优良,价格低廉,产量占全世界总产量的80%,产品远销世界各地,口碑极佳1U1。作为中药 材,《中国药典》记载肉桂味辛、甘,性大热,具有补 火助阳,引火归元,散寒止痛,温通经脉等功效[3]。肉桂因含有大量挥发油而气味芳香,具有使食物香甜 可口,令
人食欲大增的作用,因而常用作香料w。且 肉桂是最早被人类使用的香料之一,在古代也常用 作药材各种疾病。现代科学研究表明,肉桂具 有抑菌防腐、扩张血管、抗氧化、抗胃溃疡等多种 药理作用,抑菌作用是肉桂的重要功能活性之一,在天然防腐剂领域具有广阔的应用前景[51。本文综合 整理了肉桂抑菌作用的研究进展,为肉桂在食品安 全领域的应用提供科学依据。
[基金项目]国家科技重大专项课题(2018ZX0972丨004-009-002} [作者单位]成都中医药大学药学院中药材标准化教育部重点 实验室,四川成都610075
[作者简介]王丹(1997-),女,硕士研究生,主要从事中药炮制 研究Email:***************
[通讯作者]吴纯洁(1965-),男,博士生导师,主要从事中药 炮制和制剂研究Email:*****************
[收稿日期]2020-07-261肉桂提取物抑菌作用
肉桂中抑菌成分多用乙醇提取,张笮晦等[61以肉 桂为原料,采用80%乙醇进行回流提取,经系统溶 剂法萃取得到石油醚部位、乙酸乙酯部位、正丁醇 部位和水部位,研究结果表明各极性部位的质量、成分种类及含量均有所差异,且对常见的3种致病菌 (金黄葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌)的抑菌活性 也有所不同。刘洋等171以意大利青霉和指状青霉为 供试菌,通过单因素实验和响应面分析法得到肉桂 抑菌物质的最佳提取条件,在此条件下,肉桂提取 物对这两种病原菌的综合抑菌效果最好。此外,
2种 病原菌孢子萌发抑制率及菌丝生长的抑制均随肉桂 提取物浓度的升高而增加。南洋等181对肉桂乙醇提 取物进行LC-MS分析,初步鉴定出了8个化合物,同时研究了肉桂乙醇提取物对肉质食品中常见致病茵 和腐败菌包括大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄葡 萄球菌、黒曲霉、青霉茵、啤酒酵母的抑菌活性,其中对青霉菌的抑制效果最好,最低抑菌浓度(MIC)为0.1mg.L'刘凤珠等191通过萃取率更高的C02超临 界萃取法提取肉桂,通过抑菌试验发现,随着肉桂 萃取物溶液浓度的增加,其抑菌作用越明显。且在 相同浓度下,相比于常用食品防腐剂苯甲酸钠,肉桂提取物的抑菌效果更好且绿安全。李斯特菌是
中药与临床Pharmacy and Clinics o f C hinese Materia Medica 2Q2Q、\\(6)•79 ■
鲜切果蔬中广泛存在的致病菌,容易造成鲜切果蔬 污染。张咪咪研究表明鲜切苹果经过不同浓度的肉桂提取液处理后,其微生物生长缓慢甚至停止生 长,肉桂提取物对李斯特菌的最低抑菌浓度为7.81 mg•mL1,由此说明肉桂提取液在鲜切水果的防腐保 鲜方面具有一定的应用价值。目前,越来越多的研究 表明肉桂提取物具有广谱的抑菌作用,对酵母菌、细 菌、霉菌都存在较强的抑菌效果1UM31。为了研究肉桂 提取物的抑菌机理,赵云[14i得到了肉桂的最佳提取工 艺条件,并初步确定肉桂中起主要抑菌作用的是肉桂 醛,通过体外抑菌试验发现肉桂提取物和肉桂醛破坏 白念珠菌细胞壁和细胞膜的结构,影响蛋白质的表 达,阻滞DNA的合成而达到抑菌目的。
2肉桂精油抑菌作用
肉桂精油是从肉桂中提取的具芳香气味的挥发 性物质,具有较强的抗菌活性。肉桂中含有丰富的 挥发油,目前,对其挥发油的抑菌作用也进行了大 量的研究。张笮晦等115]对比研究了不同生长环境和 生长年限肉桂出油率、挥发油成分和抑菌活性。结 果表明肉桂的出油率与生长环境和生长年限密切相 关。气相谱-质谱技术分析7份肉桂油的挥发性成 分,发现所含的成分均有所差异。通过滤纸片法发 现对大肠杆菌的抑制效果最好且MIC测定结果与抑 菌圈测定结果基本一致。朱羽尧等[16]通过气质联用 对肉桂的皮、叶、小枝、果实、花萼5个部位的成分 组成及含量进行分析,发现不同植物部位的精油存 在明显差异。而各部位精油对金黄葡萄球菌、大 肠杆菌的抑菌效果又与抑菌的活性成分的含量直接 相关。邱春强等1171研究了微波辅助水蒸气蒸馏法和 超声波辅助水蒸气萃取法提取肉桂精油,提取率与 常规的萃取技术相比有所提高。抑菌试验发现肉桂 油对供试菌有较强的抑菌作用,对大肠杆菌、金黄 葡萄球菌的MIC<0.8mL,L'对黑曲霉和异常汉 逊式酵母的MIC<0.4 mL.L'
肉桂精油作为天然的食品防腐保鲜剂,在食品 安全领域已经被广泛使用。如在鲜切果蔬保鲜us]以及水果采摘后致腐病菌感染中1191的应用。梅林琳u°]采用滤纸片法、固相扩散法、气相扩散法研究在肉 脯加工过程中,肉桂精油有效抑制食物变质的微生 物生长和氧化,其抑菌作用与肉桂油的浓度、环境 pH、NaCl浓度、油炸的温度和时间以及贮藏条件有 关。张彬等[~以5种常见的食品腐败菌和致病菌为 供试菌,并通过抑菌试验、气态防腐试验和酱卤牛肉保鲜实验,结果发现肉桂精油在酱卤肉加工过程 中与低pH环境、一定浓度范围的NaCL存在协同抑 菌作用,肉桂精油的添加在具有防腐保鲜效果的同
时,还可以增加肉制品的风味。刘笑宇[22]研究肉桂 精油在酱卤肉防腐的应用中,发现肉桂精油通过改 变菌体形态,破坏菌体胞膜的渗透性和完整性,影 响菌体代谢活性来发挥抑菌作用。
关于肉桂精油的抑菌作用是如何产生的,也有 相关的研究报道。戴向荣[23]从细胞、亚细胞以及酶 水平上观察到经肉桂精油处理后,黄曲霉细胞结构 发生不规则变化,肉桂精油影响了孢子的生长过程,破坏了细胞壁结构,增加了细胞膜的流动性、通透性,并在黄曲霉代谢进程中影响呼吸代谢的关 键酶活性,以上途径均与肉桂精油的抑菌作用有关。王芳等[24]通过扫描电镜、透射电镜发现肉桂精 油可以改变成团泛菌及腐生葡萄球菌细胞的形态,对细胞膜进行测定发现,膜的通透性和完整性遭到 破坏后,造成了细胞内容物的泄露和膜电位的降低,从而导致细菌的死亡。王海娇等[25]发现在辣椒 疫霉菌不同生长发育阶段,肉桂精油可以抑制辣椒 疫霉菌菌丝的生长、孢子囊的产生、孢子以及游动 孢子的萌发并减少菌丝的生长量,同时通过离体叶 片法和灌根法明确了肉桂精油对辣椒疫病发挥保护 和作用,为肉桂精油开发成抗植物病害的安全 杀菌剂提供理论依据。
3肉桂单体成分肉桂醛的抑菌作用
肉桂醛在肉桂精油中的含量可达90%以上,是 肉桂的主要活性成分。研究表明其具有抗菌防腐、抗糖尿病、抗肥胖、抗肿瘤等生物活性|26]。肉桂醛 作为一种植物源抑菌成分,具有杀菌能力强、广谱 高效、安全无毒等特点。王新伟等[27]采用滤纸片扩 散法和双倍稀释法比较四种精油的主要成分,发现
肉桂醛对金黄葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌效果最 好。薛京昌_在对4种常见细菌的抑菌试验中,发现 随着肉桂醛浓度的增加,抑菌效果越好。而在热稳 定试验中,肉桂醛的抑菌效果在12r c、60 min处理 时间内几乎不受热的影响,说明了肉桂醛抑菌作用 的稳定性。卢杨柳[M1发现肉桂醛对即食食品中常见 微生物的生长有很大影响,其杀菌效果对金黄葡 萄球菌最为明显。婴幼儿奶粉制品是阪崎克罗诺肠 杆菌的主要感染渠道,石超等W发现肉桂醛对阪崎 克罗诺肠杆菌MIC为0.4-1.0 mg.mL1,抑菌机理可分 为有效地延长生长延滞期,破坏细胞膜完整性使细
.80 .中药与临床尸/farwacy o/CTj/wese Ma/m'a Mecfca 2020; 11 (6)
胞膜变形,在复原婴幼儿配方乳中,0.4%的肉桂醛 在90 min(25'C)和60 min(37'C)使细菌的数量降低至 检出限以下。
肉桂醛的抑菌机理不是单一方面起作用,而是 通过多个方面影响微生物的正常代谢活动。王帆[31] 采用肉汤稀释法,根据微生物的生长情况测得肉桂 醛对大肠杆菌和绿脓杆菌的最小抑菌浓度。肉桂处 理后,过氧化氢(H0)含量、丙二醛(MDA)含量和超 氧化物歧化酶(SOD)活力均有升高,大肠杆菌细胞出 现氧化损伤。而在绿脓杆菌细胞中没有观察到以上 生理指标的变化,可能是细胞周围产生了菌膜而没 有明显的氧化损伤。张赞彬等[32]通过测定抑菌圈直 径、MIC、MBC确定肉桂醛的抑菌活性,其抑菌机 理通过扫描电镜发现细胞出现形变扭曲,通过膜通 透性、完整性和膜电位实验发现,肉桂醛主要作
用 于细胞膜,破坏胞膜的通透性和完整性并降低菌体 膜电位而影响其代谢过程,从而抑制细菌生长,延 长食品货架期。黄曲霉菌在食品的储藏、运输、加 工等诸多环节中均会产生侵害,其产生的黄曲霉毒 素被列为I级致癌物。孙琦1331通过纳米光纤探针检测 到肉桂醛使黄曲霉菌菌丝细胞产生过多的ROS从而 破坏氧化还原平衡,影响致病菌的生长和毒素的产 生。王德德1341发现肉桂醛通过介导辣椒疫霉细胞内的C f外排,从而抑制辣椒疫霉的生长。为了进一步 明确肉桂醛对辣椒疫霉菌的作用靶标和作用的分子 机制,李丽娜得到肉桂醛对70种辣椒疫霉菌生理 小种的平均抑制中浓度EC5。为l.lOmmobL1,其抗 菌机理是通过抑制致病菌的生长及其侵染能力。从 分子水平上来看,肉桂醛抑制辣椒疫霉的活性,辣 椒疫霉PVC1是靶标之一,一系列的基因转录变化影 响辣椒疫霉菌的代谢及其对辣椒植株的侵染。
4肉桂内生真菌抑菌作用
最近研究发现,植物内生真菌可以分泌抗菌活 性物质而对不同病原微生物产生抑制作用。目前,从植物内生真菌中寻新型抗菌活性物质越来越受到人们的关注,其将成为新型抗菌药物的重要源 泉。李涛等™发现可以从肉桂中筛选出对病原真菌 具有良好抑制作用的真菌菌种。采用组织块分离 法从肉桂组织中分离纯化得到7株内生真菌(RG-1/2/3/4/5/6"),菌饼法和滤纸片法相结合发现肉桂 RG-2菌株的抑菌性相对较强,对肺炎球菌、大肠杆 菌的、金黄葡萄球菌的相对抑菌率均超过100%,说明从肉桂内生真菌作为安全环保的新型抗菌素具 有较大的开发潜力。肉桂提取物的抗菌、抗真菌活 性被总结
在下表1。
表1肉桂提取物、复方的药理活性
药理活性提取物/复方动物/细胞模型结果有效剂量[11]处理时间参考文献
抗菌活性超临界流体萃取物;
乙醇提取物
鲍曼不动杆菌
铜绿假单胞菌
金黄葡萄球菌
无抗生素耐药性的
生长抑制
0.1-3.0m g*m L118h R9]
乙醇提取物
金黄葡萄球菌
铜绿假单胞菌
生长抑制0.5-30m g-L'118h[41]蜡样芽胞杆菌葡萄球菌
肉桂醛金黄葡萄球菌生长抑制0.1-0_4m L.L•丨12h[42]
大肠杆菌
丁香酚;肉桂醛
单核细胞增生李斯特菌通过降低细胞三磷酸5-10m M a n d
l h04]
清酒乳杆菌腺苷水平来杀死细菌20-40m M
小韦球菌
丙酸短棒菌苗
肉桂醛口腔纤毛菌
变形链球菌
生长抑制16-512m g-L'48h[43]
放线菌
缓和链球菌
水提物
血链球菌
变异链球菌
生长抑制2.5g-m L'48h[44]牙龈卟啉单胞菌
白念珠菌,
抗真菌活性乙醇提取物酿酒酵母
普通变形杆菌
生长抑制0.1,1,10r n g-m L148h [45]
中药与临床/tarm ac少 a/W C7//n’《q/'C7!/«e1y e A/ecfca 2020; 11(6)•81 •
意大利青霉
指状青霉
肉桂醛白地霉扰乱真菌的新陈代谢一48h [46]病菌
柑橘黑斑病
6展望
肉桂作为常见的香料存在人们日常饮食中,肉桂的乙醇提取物、精油以及主要成分肉桂醛均具有 显著的抑菌作用,为天然抑菌剂的开发提供新的研 究方向。由于我国丰富的肉桂资源以及在食品医药 行业广泛的应用,我们有必要对肉桂的抑菌作用及 其机理进行深入地研究。目前,有关肉桂的抑菌作 用的
研究还只是处于初步阶段,提出的抑菌机理理 论还有待进一步研究验证。因此,今后我们应该在 肉桂抑菌成分的发掘,抑菌成分与抑菌活性的构效 关系,肉桂多活性,多靶点,多效应的复杂作用关 系方面做出更多的努力,以期把肉桂开发成新型抑 菌制剂提供更加科学可靠的理论依据,使肉桂在食 品领域无论是作为调味品还是抑菌剂都能发挥更大 的使用价值。
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(责任编辑:蒋淼)
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(责任编辑:陈思敏)

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