丁香的藥理學特性及其在食品中的應用研究進展

張 珂，李 華，陸啟玉

（河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001）

0 引言

在食品加工過程中，常通過添加防腐劑來防止微生物引起的腐敗，延長食品保質(zhì)期.目前，國內(nèi)外使用的防腐劑都以化學類食品防腐劑為主，如苯甲酸及其鹽、山梨酸及其鹽等，然而大多數(shù)工業(yè)化學產(chǎn)品對人體有副作用并且很多有一定致癌性，天然食品防腐劑的使用已逐漸成為食品科學的研究熱點[1].天然食品防腐劑對人體健康無害、有一定營養(yǎng)價值，防腐效果甚至超過化學類食品防腐劑[2].目前已發(fā)現(xiàn)一些天然抗菌化合物如藥用植物、藥草和香料提取物[3-6].在一定環(huán)境下（40%CO2、30%N2、30%O2），濃度為8 μL/mL 的牛至精油可以有效地抑制牛柳中的單增李斯特菌[7]；在每100 g 豬肉糜中加入百里香精油0.08 mL 可明顯抑制李斯特菌的生長繁殖[8]；肉桂和丁香精油結(jié)合的抗菌活性可有效抑制大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌的增長[9].作者介紹了中藥丁香及其有效成分在藥理和食品中的應用，并對其進行了展望.

1 化學成分及防腐機理

丁香是桃金娘科植物丁香（Eugenia caryophyllata）的干燥花蕾，又稱公丁香、丁子香、支解香、雄丁香等.其味辛、性溫，歸脾、胃、肺、腎經(jīng)，有溫中降逆，溫腎助陽的功效，是一種藥食兩用的中草藥，也是一種很好的香料.

丁香精油是丁香中主要的抑菌物質(zhì)，具有較強抑菌和抗氧化作用[10-11].對丁香花蕾粉末以水蒸氣蒸餾的方法提取揮發(fā)油，采用氣質(zhì)聯(lián)用法（GCMS）分析，共鑒別出20 種成分，其中含量最多的組分是丁香酚，相對含量高達68.0%，其次是異丁香烯（相對含量16.6%）、乙酸丁香酚酯（相對含量9.3%）、α-石竹烯（相對含量2.0%）、杜松烷-1（10）-4-二烯（相對含量1.2%）[12].將丁香葉濃縮精油用氣相色譜法（GC）和GC-MS 分析得到23 種成分，占總精油成分的99%，其中的主要成分是丁香酚（76.8%），其次是β-石竹烯（17.4%）、α-蛇麻烯（2.1%）、乙酸丁香酚酯（1.2%）[13].

丁香精油和丁香酚的抑菌譜廣，對大腸桿菌、沙門氏菌、宋內(nèi)氏志賀氏菌等革蘭氏陰性菌和枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、李斯特菌等革蘭氏陽性菌都有較強的抑制作用，且其對革蘭氏陽性菌的抑制效果顯著高于革蘭氏陰性菌[14].李巧如等[15]研究了丁香提取物與各類抗菌素之間的相互作用，推測其抗菌機理可能是與氨基糖苷類競爭性的抑制蛋白質(zhì)的合成過程.丁香酚，其化學名稱為2-甲氧基-4-（2-丙烯基）苯酚.Fujisawa 等[16]發(fā)現(xiàn)丁香酚在堿性條件下（pH＞9.5）可以產(chǎn)生自由基，清除活性氧.丁香酚等酚類具有抗氧化活性是由于其可以通過提供酚羥基的氫原子來捕獲烷基過氧化基團（ROO）的氧原子，且其反應速率要遠高于過氧化基團氧化食品作用底物的速率.Masae 等[17]研究了丁香酚和異丁子香酚對過渡金屬作用的影響，研究發(fā)現(xiàn)，丁香酚抑制低密度脂蛋白是由于其清除頑固自由基（DPPH）、減少過渡金屬離子.二價銅離子的清除，可以有效延緩多不飽和脂肪酸反應生成過氧化氫和烷氧基的過程.異丁子香酚對脂質(zhì)過氧化的抑制機制是降低鐵的濃度來減少脂質(zhì)過氧化啟動物鐵氧系螯合物的產(chǎn)生.Sara[18]認為丁香酚等芳香精油類具有疏水性，能隔離細菌細胞膜的脂質(zhì)和線粒體、破壞其結(jié)構(gòu)，從而使細胞膜滲透性增加、內(nèi)含物滲漏、細胞質(zhì)聚沉、質(zhì)子動勢流逝.周建新等[19]認為丁香酚含有芳香環(huán)且其芳香環(huán)上有極性基團，使其能與某些酶的活性基團結(jié)合，破壞酶的正常代謝功能，從而影響菌體生長.

2 丁香的藥理學應用

丁香的藥理作用研究主要集中在消化系統(tǒng)、血液系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，它能有效地抗誘導和抗癌、抗氧化和抗衰老、抗菌、消炎、促進透皮吸收等[20].怡悅[21]對苯丙醇類及木質(zhì)素類的抗誘癌作用及NO自由基清除活性進行了研究，發(fā)現(xiàn)體外試驗中丁香酚等苯丙醇類可以清除NO 自由基，對NO 誘癌有抑制作用.傅文慶等[22]研究了丁香抗氧化性和對氧自由基的清除能力，發(fā)現(xiàn)丁香對大鼠勻漿脂質(zhì)過氧化有很強的抑制作用，0.05%的丁香加入食物可使麻蠅的中間壽命延長10%.楊滋淵等[23]對丁香揮發(fā)油進行體外抗菌活性試驗，試驗表明，丁香揮發(fā)油體外對產(chǎn)酸克雷伯菌、腸炎沙門氏菌、痢疾志賀氏菌、大腸桿菌、表皮葡萄球菌和金黃色葡萄球菌均有顯著的抗菌作用，體內(nèi)試驗表明，通過腹腔注射或灌胃給丁香揮發(fā)油可降低金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等感染的小鼠的死亡率.Moon 等[24]研究了丁香揮發(fā)油及其主要化合物（丁香酚和β-石竹烯）單獨或與氨芐青霉素、慶大霉素等復配使用時對口腔細菌的抑制作用，發(fā)現(xiàn)丁香揮發(fā)油比β-石竹烯的抗菌活性更高，但與丁香酚活性相當，從而得出丁香揮發(fā)油和丁香酚可用于預防齲齒的結(jié)論.沈琦等[25-27]研究發(fā)現(xiàn)，丁香揮發(fā)油對氟脲嘧啶、苯甲酸、雙氯芬酸鈉等藥物的透皮吸收具有顯著促進作用，有望在某些藥物的透皮給藥制劑中作為促透劑使用.

3 丁香在食品中的應用

3.1 丁香在果蔬中的應用

丁香精油可有效抑制根霉、灰霉的生長，將其應用于櫻桃番茄采后保藏中，在不顯著影響果實理化性質(zhì)的條件下，可顯著降低果實的腐爛指數(shù)[28].蘋果的主要致腐菌有蘋果青霉、蘋果灰霉、蘋果炭疽、蘋果輪紋、蘋果褐腐和蘋果腐心等，丁香精油和丁香酚對這些菌種有顯著的抑制作用[29].用100 mg/mL 的丁香提取物浸泡剛采后的紐荷爾臍橙樣品約3 min，然后將樣品于7 ℃，相對濕度90%～95%條件下儲藏，水果的腐敗率和質(zhì)量損失率顯著地減少，總可溶性固形物、酸度和抗壞血酸破壞率下降，過氧化物、過氧化酶和幾丁質(zhì)酶活性明顯提高，β-1，3-葡聚糖酶活性沒有顯著變化，這說明丁香提取物可以作為合成殺菌劑的取代物來延長采后臍橙的儲藏期、保護臍橙品質(zhì)[30].不同體積分數(shù)的丁香乙醇提取液可在不同程度上降低草莓的呼吸強度、減少水分損失，延緩草莓維C、可溶性固形物及可滴定酸含量的下降[31]，從而達到草莓保鮮的效果.

在蔬菜的保藏中丁香也應用.Ponce 等[32]研究了幾種精油對甜菜、菠菜、生菜、白菜等蔬菜中過氧化物酶的影響，發(fā)現(xiàn)在最小抑制濃度時，丁香、迷迭香、檸檬、香蜂花和茶樹精油比其他精油有更高的抗氧化活性.用丁香提取物保鮮花椰菜，維生素C 損失和失重率明顯降低，而且還表現(xiàn)出較好的抑制衰老褐變的作用[33].甜椒采摘后用丁香提取物處理，可有效地抑制其呼吸作用，降低水分的損失，提高好果率[34].

3.2 丁香在肉制品中的應用

丁香醇提物可以有效地抑制新鮮羊肉的變質(zhì)，將羊肉表面經(jīng)有機酸處理降低pH 后，在（25±2）℃時可延長其保質(zhì)期達4 d[35].在2 ℃條件下對丁香精油作用于熏制虹鱒魚片時的抗菌性和抗氧化性進行研究發(fā)現(xiàn)，0.5%和1%丁香精油處理過的熏魚片相對于空白對照組可以將貨架期延長4～5周[36].選丁香等香辛料提取物與尼生素配合[37]，用浸膜的方法處理燒雞、醬鴨，可保鮮達6 個月（30℃）.

單一精油因其所含的抑菌成分種類和含量各異，對不同微生物的抑菌能力也有差異，因此可以考慮精油與其他物質(zhì)的復配或協(xié)同.桂皮精油與丁香精油處理冷卻豬肉能在一定程度上延緩其腐敗變質(zhì)[38].殼聚糖液與丁香提取液復合液應用于牛肉丸的保鮮，相對于單一殼聚糖液或丁香提取液取得更好的效果[39].

3.3 丁香在糧油產(chǎn)品中的應用

丁香應用于扁豆中，8 周內(nèi)可完全抑制黃曲霉毒素的產(chǎn)生[40].丁香對面制品中菌落的生長有抑制作用，可以在一定程度上起到控制面制品理化指標的作用，延長面制品的保質(zhì)期.在饅頭的保藏中，其抑菌效力隨時間延長而減弱[41].將丁香花蕾通過超臨界二氧化碳提取得到富含丁香酚的精油，將其膠囊化，可以作為天然抗氧化劑用于大豆油的抗氧化[42].Farag 等[43]研究了丁香精油和百里香精油對棉籽油氧化的抑制作用，發(fā)現(xiàn)丁香的抗氧化活性優(yōu)于百里香，且在低濃度時不影響棉籽油的風味.由于丁香精油可以抑制霉菌的生長，使孢子不能萌發(fā)，因此可以在大米的儲藏中達到防霉的效果[44].

3.4 丁香在調(diào)味品中的應用

醬油是人們廣泛使用的調(diào)味品，目前國家規(guī)定可加入苯甲酸鈉防腐.吳周和等[45]用丁香提取液作為替代物加入生醬油中，分別存放3 個月、12個月后檢測其衛(wèi)生指標，致病菌未檢出，細菌總數(shù)和大腸菌群數(shù)均低于國標.以丁香和肉桂為原料，恒溫攪拌反復浸提得到的提取物，無論是單一添加或者是同時添加，對香菇醬中總菌落和大腸桿菌的生長都有抑制作用，同時，對醬的pH 和Aw 沒有顯著影響[46].

4 丁香在藥品和食品中的應用展望

丁香作為一種藥食兩用的植物，廣泛應用于醫(yī)療行業(yè)與食品行業(yè)，具有較高的開發(fā)及應用價值.丁香的開發(fā)利用已經(jīng)延續(xù)了數(shù)千年，近年來，對中藥有效成分的研究成為了一個熱點，然而對其藥理作用機制的研究較少，需要進一步深入、系統(tǒng)的研究，以更好地開發(fā)丁香的價值.由于丁香毒性小、殘留少使得其在食品中得到了廣泛應用.丁香精油的抑菌作用早已被發(fā)現(xiàn)，但由于其中含有大量芳香性物質(zhì)，具有濃郁的氣味，當在食品中添加量過多時容易破壞食品固有的風味[47]，食品工業(yè)中作為防腐劑應用并不廣泛，因此要控制添加量，同時加強對丁香精油與其他物質(zhì)復配的研究.另外，其應用于食品中抗氧化的作用機理尚未完全研究清楚，是否有潛在的毒性也沒有可信的數(shù)據(jù)，還未建立完整的數(shù)據(jù)庫，各種有效成分的分子機制也有待于進一步分析和闡明.丁香還存在一些毒副作用，其中的丁香酚有強度低于苯酚的腐蝕作用，其刺激性會引起呼吸綜合癥，誤食會引起代謝性酸中毒[48].未來，期望有更詳細、更完整的關(guān)于丁香的研究數(shù)據(jù)資料，以便使這種天然中草藥有更廣泛的應用，尤其是作為天然防腐劑在食品防腐方面的應用.

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