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肉桂油抑制黄曲霉作用研究

戴向荣  
【摘要】: 因微生物生长而引起食品变质是事关国民生命安全和健康的大事。我国是一个人口大国,食品需求量巨大,食品的贮藏、防霉保鲜是食品工业所面临的重大课题。目前,我国食品贮藏中广泛使用的脱氧保鲜剂成本贵,时效短,即使使用毒性小、污染小的高效而广谱的新一代化学防腐剂也仅起抑制而无脱毒作用,食品安全卫生任务艰巨,形势严峻。 鉴于化学防腐剂使用条件所限、长期使用会产生生物抗药性和累积性毒害等缺点,目前人们已将目光转向从生物中寻找天然抗菌活性成分(如香精油)作为防腐剂并已成回归自然的时尚。天然防腐剂副作用小,时效长且快。但国内外对香精油研究仍限于局部抑菌的静态水平,而对抗菌防腐剂潜在相关抑菌机制的研究则尚少报道。 本课题来自农业部“抗黄曲霉天然香精复合油及其制剂”项目(农计函[2004]514号),文中选用樟科香辛料类作物肉桂的提取物(即肉桂油)为材料,多角度观察其对引起食品变质危害很大的黄曲霉抑制效果,探讨并初步阐明该天然香精油抑制黄曲霉的过程及机理。 1.水蒸汽蒸馏、Na_2SO_4脱水提取香精油:采用水蒸汽蒸馏法将肉桂粉碎成10~60nm颗粒于280℃下从肉桂中提取肉桂油。提取过程中,初始至1h内出油渐快,2h时馏出80%挥发油;最后用Na_2SO_4脱水获精油,得率为总样重的1.8%。经GC-MS分析表明所提肉桂油主要成分为肉桂醛和肉桂酸。 2.与同类香精油比较,肉桂油抑菌效果快而显著:采用不同扩散方式研究肉桂油抑制黄曲霉作用,表明同等浓度下该香精油抑制效果优于几种常见香精油。液体接触方式的MIC为2.0μl/mL,气体扩散方式MIC为1.5μl/mL。 3.显微和亚显微观察黄曲霉细胞结构变化:采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜观察肉桂油对黄曲霉孢子和菌丝体影响,发现实验组黄曲霉细胞的孢子结构发生畸变,菌丝体结构出现不规则变化,细胞壁纹理结构紊乱,甚至消失,细胞质膜模糊,细胞质内形成一些不规则小体。 4.与对照组相比,探索肉桂油抗菌动态过程:经肉桂油处理的黄曲霉孢子生长过程绘制成培养15d内的生长曲线,发现对照组从孢子萌发、菌落大小、颜色等特征产生了明显的变化;实验组未进入对数生长期,即直接进入衰老萎缩。 5.采用气化扩散抗菌,研究该香精油对菌物细胞壁结构组成的影响:发现该油作用下黄曲霉细胞壁组成中蛋白质和糖醛酸的含量减少20%左右,而氨基糖的含量减少56%;无机磷的含量减少33%。HPLC分析表明,中性糖中半乳糖占中性糖比例相比对照组降低46%,而氨基糖中半乳糖胺比对照组降低了88%,均说明肉桂油能通过破坏黄曲霉细胞壁结构,改变了对周围物质的选择性吸收。 6.肉桂油对细胞膜的流动性、通透性等功能的影响:与对照组相比,发现该香精油作用下黄曲霉细胞膜Ca~(2+)、K~+离子渗漏明显;细胞内外液的MDA含量均呈逐渐增加之势;膜总脂质、磷脂、胆固醇含量产生明显变化,总脂质含量下降44%,磷脂含量则增加了2.5倍,胆固醇含量降低20%。因此,肉桂油抑制黄曲霉生长的靶点应为细胞膜。 7.通过影响黄曲霉呼吸代谢途径中关键酶活性,抑制菌物代谢进程:与对照组相比,发现实验组黄曲霉细胞呼吸中糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径均受抑制,其中以对三羧酸循环中苹果酸脱氢酶和琥珀酸脱氢酶活力分别较对照组下降了28.3%和28.9%,削弱了细胞生存中能量的补偿。 综上所述,文中从细胞、亚细胞和酶水平的不同层次上初步探讨了肉桂油对黄曲霉的抑制作用,肉桂油抑制黄曲霉生长的机理不是单一因素作用,而是通过其进入细胞后,对细胞壁、细胞膜以及细胞代谢整体协同作用而起到抑制的效果,为肉桂油这种天然香精油应用于食品防腐初步提供了理论依据。 文中创新点:初步构建了对肉桂油这种天然香精油的快速蒸馏脱水精制途径,对其抑制引起食品变质并强烈致毒的黄曲霉生长机理进行了多方位的研究。


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