肉桂精油蒸气对黄曲霉的抑制效果研究(5)
1.3.2 植物精油蒸气抑菌机理
由于精油蒸气的成分复杂，关于精油蒸气的抑菌机理尚处于起步阶段，其主要作用机制是对微生物细胞的多种破坏作用，主要起抑菌作用的成分为一些醛类和单萜烯类。Tyagi 和 Malik (2010a, 2010b ,2011b)利用扫描电子显微镜，透射电子显微镜和原子力显微镜发现微生物被精油蒸气处理过后，细胞膜破裂和细胞质外泄现象更加明显，细胞高度降低，细胞表面粗糙度显著增加。他们还利用气相色谱-质谱联用 (GC-MS)和固相微萃取，气相色谱-质谱联用 (SPME, GC-MS)对精油和精油蒸气的成分进行分析，发现精油蒸气中富含某种单萜烯[8,17,18]。一般认为，抑菌物质需要有效的成分和作用方式才能获得好的抑菌效果，而蒸气态下的抑菌分子可以与靶细胞直接作用，从而产生抑菌效果。蒸气态分子具有较强的疏水性，同微生物的疏水性细胞膜有较强的吸引作用。当精油分子溶解在固体或液体食品中时，它会与溶质和离子相互作用，或多或少地被水分子包围，降低了疏水性。而精油分子在蒸气状态的疏水性较之在水中时大大增强，且几乎不与水发生溶合，从而促使精油分子包络、分割并穿透细胞[19]。因此，蒸气态精油分子的抑菌活性更高。
精油蒸气的抑菌效果还取决于微生物的种类和精油分子的蒸气压。革兰氏阴性菌具有外膜（由脂多糖构成），可以防止外源物侵入细胞，因而对精油蒸气有更好的抗性。此外，精油蒸气的活性受到精油成分的化学性质及其蒸气压的影响。Tyagi 和 Malik (2010a, 2010c)发现在液态和蒸气态时，柠檬草精油的活性大于薄荷醇精油，桉树精油最差。这些精油的主要活性成分分别是柠檬醛、薄荷醇和1-8，桉叶素[17,20]。早期的研究表明，肉桂醛和柠檬醛等醛类蒸气具有很强的抑菌活性，萜醇类（如薄荷醇）蒸气的抑菌活性中等，酮式萜烯和萜醚类（如1-8，桉叶素）蒸气的抑菌活性很差[14]。Caccioni等（1997）和 Gardinie 等（2011）均发现了顶部空间蒸气压会影响精油及其挥发性分子的抗真菌活性[9,10]。精油分子的蒸气压受到温度和水分活度等环境因素影响，可以通过控制环境因素来提高其抑菌活性[10]。因此，只有联系精油的物理状态（蒸气压），才能对精油蒸气的抑菌性能做出更为系统的评估。
1.3.2 植物精油蒸气在食品中的应用
目前，精油蒸气较多地与各种食品包装结合使用，该法最大的优点是将精油蒸气应用在食品包装中，避免抗菌剂集中在食品表面，既减少对食品感官的影响，又不妨碍食品的食用。植物精油及其组成成分属于天然提取物，依据欧盟决议2002/113/EC被分类到香料，在美国被美国食品与药品管理局（FDA）认证为GRAS物质，具有较高的食用安全性，但由于其成分复杂，很难制定针对于精油的统一标准。欧洲议会和理事会颁布的指令2004/1935/EC规定，每一种从包装中迁移到食品中的物质都须符合食品添加剂通用指令89/107/EEC。因此，凡是符合2004/1935/EC相关标准精油活性包装均可投入商业使用。此外，欧盟（EC）No 1334/2008 法案规定禁止向食品中直接添加胡薄荷酮，异茴香醚，豆香素等芳香物质，因此对于含有以上成分的精油应限制其应用。我国GB9685-2008《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》对于食品容器、包装材料用添加剂的使用亦做出了具体规定。
食品包装中，选择合适的基质成膜，对提高精油蒸气的抑菌性能非常重要，因为挥发性物质在薄膜中释放的水平会受到聚合物基质的显著影响。Nerin团队促进了抑菌包装的发展，使其达到了与离体试验相似的抑菌水平。Lopez等（2007b）发现混合了肉桂精油或牛至精油的聚丙烯（PP）薄膜较聚乙烯/乙烯-乙烯醇共聚物(PE/PVOH)薄膜具有更好的抗真菌性能，进一步的迁移实验证明，这样的食品包装符合2002/72/EC的规定[11]。Rodriguez 等（2007）发现在富含肉桂醛的肉桂精油涂层纸包可以阻止蒸气渗漏并防止真菌污染[18]。此外，涂层中活性成分的浓度以及活性成分的表面浓度也是影响包装抑菌性的关键因素。Rodriguez 等（2008）评估了以肉桂为基本成分的固体蜡活性包装对面包的保护效果，发现6%的肉桂精油可以完全抑制Rhizopus stolonifer[19]。此外，精油蒸气与气调包装相结合可以延缓甜樱桃和葡萄等多种水果的货架品质[20-22]。
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