利用芳香天竺葵提取物实现可持续的地面肉类保存

《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Harnessing Pelargonium Odoratissimum Extracts for Sustainable Ground Meat Preservation

Pelargonium odoratissimum 乙醚提取物（EAPO）的抗氧化、抗菌活性及其在牛肉防腐中的应用研究表明，EAPO含11.84 μg/g多酚和1.08 μg/g黄酮，DPPH清除率IC50为10.65 μg/mL，对多种细菌的MIC在2.5-7.5 mg/mL，证实其高效抗菌和抗氧化能力。将4% EAPO添加至牛肉中，冷藏14天可降低需氧菌2.74 log CFU/g，抑制脂质氧化和蛋白质降解，保质期延长至19天，优于合成防腐剂BHT。该研究为天然植物提取物在食品防腐中的应用提供了科学依据。

　　在当今食品工业快速发展的背景下，天然食品添加剂的探索成为保障食品安全和延长保质期的重要方向。本文围绕一种名为 *Pelargonium odoratissimum* 的植物，通过系统分析其化学成分、抗氧化能力和抗菌活性，评估了其作为天然生物防腐剂的潜力。这种植物，因其独特的香气和广泛的药用价值，在植物提取物研究中逐渐受到关注。其茎叶含有多种生物活性化合物，如β-香叶醇、香叶酸和多种香叶醇酯类物质，这些成分不仅赋予其良好的香气，还显示出显著的抗氧化和抗菌效果。

### 一、植物化学成分与生物活性

通过对 *P. odoratissimum* 植物提取物的化学分析发现，其不同溶剂提取物（包括己烷提取物 HEPO、二氯甲烷提取物 DEPO 和乙酸乙酯提取物 EAPO）在化学组成上存在显著差异。其中，EAPO 中的 β-香叶醇含量最高，达到 55.8%，其次是香叶酸酯类化合物如香叶基丙酸酯（18.8%）。这种富含氧合单萜醇及其酯类的化学特征表明，EAPO 在抗氧化和抗菌方面具有天然优势。此外，还检测到了少量的甾醇衍生物，如β-谷甾醇乙酸酯（36.2%），这进一步增强了其作为天然防腐剂的潜在价值。

研究中还发现，EAPO 的总多酚含量为 11.84 μg GAE/g，而总黄酮含量为 1.08 μg QE/g。这些数据表明，多酚类化合物是 EAPO 抗氧化能力的主要来源，而黄酮类化合物虽然含量较低，但同样在抗菌和抗氧化中发挥重要作用。与传统植物提取物相比，EAPO 显示出更高的抗氧化活性，其 DPPH 抑制浓度（IC50）为 10.65 μg/mL，这表明其对自由基的清除能力显著优于其他提取物。这种抗氧化能力对于延缓肉类氧化和保持其新鲜度至关重要，因为脂肪氧化是肉类变质的主要原因之一，不仅影响口感，还可能产生有害物质。

### 二、抗菌活性与应用前景

在抗菌活性方面，EAPO 表现出对多种革兰氏阳性菌和阴性菌的显著抑制作用。通过实验检测发现，EAPO 的最低抑菌浓度（MIC）和最低杀菌浓度（MBC）在 2.5 至 7.5 mg/mL 范围内，显示出其较强的杀菌能力。相比之下，其他提取物（如 HEPO 和 DEPO）对革兰氏阴性菌的抑制效果较差，这可能与其化学组成中的非极性成分对阴性菌外膜的穿透能力有限有关。而 EAPO 中的半极性化合物（如 β-香叶醇和香叶酸酯）则更易于渗透到革兰氏阳性菌的细胞壁中，从而有效抑制其生长。

EAPO 的抗菌机制可能涉及多种途径，包括破坏细菌细胞膜、干扰细胞代谢、抑制关键酶的活性以及通过氧化应激机制导致细胞损伤。例如，β-香叶醇已被广泛研究，其对革兰氏阳性菌的抗菌作用主要归因于其对细胞膜的破坏能力，导致细胞内容物外泄和膜完整性丧失。同时，香叶酸酯类化合物也显示出对细菌的抑制作用，其作用可能通过干扰细菌代谢和破坏细胞结构实现。

此外，研究还发现，EAPO 对 *Listeria monocytogenes* 和 *Staphylococcus aureus* 的抑制效果尤为显著，这表明其在肉制品中可能具有特别重要的应用价值。由于 *Listeria monocytogenes* 是一种常见的食源性病原菌，而 *Staphylococcus aureus* 与食物中毒密切相关，因此 EAPO 在食品防腐方面的潜力值得进一步研究和开发。

### 三、在肉类保鲜中的实际应用

在实际应用中，EAPO 被用于肉制品的保鲜测试，特别是对绞肉的保存效果。实验结果显示，EAPO 在 14 天的冷藏条件下，有效降低了绞肉的微生物数量和脂肪氧化水平。例如，在 4% 的 EAPO 浓度下，绞肉的需氧菌落计数（APC）降低了 2.74 log CFU/g，表明其对微生物生长的抑制效果显著。同时，TBARS 值（脂质氧化指标）也显示出下降趋势，说明 EAPO 能够延缓脂肪氧化过程，从而延长肉制品的保质期。

此外，EAPO 还在保持肉类色泽、气味和质地方面表现出色。感官评估显示，使用 EAPO 的肉制品在冷藏过程中保持了较好的颜色和气味，这表明其对肉品品质的保护作用不仅限于微生物控制，还涉及对氧化反应的抑制。因此，EAPO 可能成为一种有效的天然保鲜剂，用于肉类制品的保存，从而减少对合成防腐剂的依赖。

### 四、化学成分的多样性与功能多样性

研究还指出，*P. odoratissimum* 的化学成分具有多样性，其提取物中包含多种化合物，如单萜烯、黄酮类、多酚类和一些未被广泛研究的酯类。这种多样性可能与其广泛的生物活性有关，包括抗氧化、抗菌和抗炎作用。例如，β-香叶醇不仅在抗氧化方面表现出色，还显示出对细菌细胞膜的破坏能力，这使其成为一种多功能的天然成分。

此外，植物提取物中的一些酯类化合物，如香叶基丙酸酯和香叶基异丁酸酯，虽然研究较少，但已有初步的实验表明它们对某些细菌具有一定的抗菌活性。这些酯类化合物可能通过在脂质环境中形成“活性库”来发挥其作用，或者在特定条件下水解为具有抗菌活性的醇类。因此，进一步研究这些酯类化合物的生物活性和作用机制将有助于深入理解 EAPO 的抗菌能力，并推动其在食品和医药领域的应用。

### 五、数据的统计分析与结果验证

为了确保实验结果的可靠性，研究采用了多种统计方法，包括单因素方差分析（ANOVA）和 Tukey's HSD 检验，用于比较不同处理组在不同储存时间下的微生物数量、pH 值、TBARS 值和 MetMb 水平。此外，主成分分析（PCA）和聚类分析（HCA）也被用于评估不同处理组在多个质量参数上的相关性。这些分析结果表明，EAPO 在抗氧化和抗菌方面具有显著优势，尤其是在高浓度下，其效果更加明显。

### 六、植物提取物的推广与未来研究方向

随着消费者对“清洁标签”产品需求的增加，天然防腐剂在食品工业中的应用趋势日益增强。EAPO 的研究结果为这一趋势提供了新的支持，表明其在肉类保鲜中具有实际应用价值。此外，植物提取物的使用还能减少对合成防腐剂的依赖，从而降低潜在的健康风险和环境负担。

然而，尽管 EAPO 在实验室条件下显示出良好的抗菌和抗氧化性能，其在实际应用中的可行性仍需进一步验证。这包括大规模提取工艺的优化、成分的纯化与标准化、以及对长期储存和加工过程中的稳定性研究。同时，还需对 EAPO 的安全性进行更深入的毒理学评估，以确保其在食品和医药领域的应用不会带来健康风险。

此外，研究还建议，未来应探索 EAPO 与其他天然成分的协同作用，以进一步提高其在食品保鲜中的效果。例如，某些植物提取物在与 EAPO 混合使用时可能表现出更强的抗菌活性，这为开发复合型天然防腐剂提供了新的思路。

### 七、结论与展望

综上所述，*Pelargonium odoratissimum* 的乙酸乙酯提取物 EAPO 在抗氧化和抗菌方面表现出显著的生物活性，显示出作为天然食品防腐剂的巨大潜力。其在肉类保鲜中的应用不仅有助于延长保质期，还能有效降低微生物污染和脂肪氧化，从而提高食品的安全性和品质。然而，为了将其推广至实际生产中，还需要进一步研究其提取方法、成分纯度、加工稳定性以及成本效益。

随着食品安全和可持续发展的需求不断上升，天然防腐剂的开发成为食品科学的重要方向。EAPO 的研究为这一领域提供了新的思路和方法，同时也为植物资源的合理利用提供了科学依据。未来，如果能够实现 EAPO 的标准化生产和安全评估，它有望成为食品工业中一种受欢迎的天然防腐剂，不仅满足消费者对健康食品的需求，还能减少对合成防腐剂的依赖，推动食品行业的绿色转型。