丁香的药理学特性及其在食品中的应用研究进展

张 珂，李 华，陆启玉

（河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001）

0 引言

在食品加工过程中，常通过添加防腐剂来防止微生物引起的腐败，延长食品保质期.目前，国内外使用的防腐剂都以化学类食品防腐剂为主，如苯甲酸及其盐、山梨酸及其盐等，然而大多数工业化学产品对人体有副作用并且很多有一定致癌性，天然食品防腐剂的使用已逐渐成为食品科学的研究热点[1].天然食品防腐剂对人体健康无害、有一定营养价值，防腐效果甚至超过化学类食品防腐剂[2].目前已发现一些天然抗菌化合物如药用植物、药草和香料提取物[3-6].在一定环境下（40%CO2、30%N2、30%O2），浓度为8 μL/mL 的牛至精油可以有效地抑制牛柳中的单增李斯特菌[7]；在每100 g 猪肉糜中加入百里香精油0.08 mL 可明显抑制李斯特菌的生长繁殖[8]；肉桂和丁香精油结合的抗菌活性可有效抑制大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌的增长[9].作者介绍了中药丁香及其有效成分在药理和食品中的应用，并对其进行了展望.

1 化学成分及防腐机理

丁香是桃金娘科植物丁香（Eugenia caryophyllata）的干燥花蕾，又称公丁香、丁子香、支解香、雄丁香等.其味辛、性温，归脾、胃、肺、肾经，有温中降逆，温肾助阳的功效，是一种药食两用的中草药，也是一种很好的香料.

丁香精油是丁香中主要的抑菌物质，具有较强抑菌和抗氧化作用[10-11].对丁香花蕾粉末以水蒸气蒸馏的方法提取挥发油，采用气质联用法（GCMS）分析，共鉴别出20 种成分，其中含量最多的组分是丁香酚，相对含量高达68.0%，其次是异丁香烯（相对含量16.6%）、乙酸丁香酚酯（相对含量9.3%）、α-石竹烯（相对含量2.0%）、杜松烷-1（10）-4-二烯（相对含量1.2%）[12].将丁香叶浓缩精油用气相色谱法（GC）和GC-MS 分析得到23 种成分，占总精油成分的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谱广，对大肠杆菌、沙门氏菌、宋内氏志贺氏菌等革兰氏阴性菌和枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、李斯特菌等革兰氏阳性菌都有较强的抑制作用，且其对革兰氏阳性菌的抑制效果显著高于革兰氏阴性菌[14].李巧如等[15]研究了丁香提取物与各类抗菌素之间的相互作用，推测其抗菌机理可能是与氨基糖苷类竞争性的抑制蛋白质的合成过程.丁香酚，其化学名称为2-甲氧基-4-（2-丙烯基）苯酚.Fujisawa 等[16]发现丁香酚在碱性条件下（pH＞9.5）可以产生自由基，清除活性氧.丁香酚等酚类具有抗氧化活性是由于其可以通过提供酚羟基的氢原子来捕获烷基过氧化基团（ROO）的氧原子，且其反应速率要远高于过氧化基团氧化食品作用底物的速率.Masae 等[17]研究了丁香酚和异丁子香酚对过渡金属作用的影响，研究发现，丁香酚抑制低密度脂蛋白是由于其清除顽固自由基（DPPH）、减少过渡金属离子.二价铜离子的清除，可以有效延缓多不饱和脂肪酸反应生成过氧化氢和烷氧基的过程.异丁子香酚对脂质过氧化的抑制机制是降低铁的浓度来减少脂质过氧化启动物铁氧系螯合物的产生.Sara[18]认为丁香酚等芳香精油类具有疏水性，能隔离细菌细胞膜的脂质和线粒体、破坏其结构，从而使细胞膜渗透性增加、内含物渗漏、细胞质聚沉、质子动势流逝.周建新等[19]认为丁香酚含有芳香环且其芳香环上有极性基团，使其能与某些酶的活性基团结合，破坏酶的正常代谢功能，从而影响菌体生长.

2 丁香的药理学应用

丁香的药理作用研究主要集中在消化系统、血液系统和神经系统，它能有效地抗诱导和抗癌、抗氧化和抗衰老、抗菌、消炎、促进透皮吸收等[20].怡悦[21]对苯丙醇类及木质素类的抗诱癌作用及NO自由基清除活性进行了研究，发现体外试验中丁香酚等苯丙醇类可以清除NO 自由基，对NO 诱癌有抑制作用.傅文庆等[22]研究了丁香抗氧化性和对氧自由基的清除能力，发现丁香对大鼠匀浆脂质过氧化有很强的抑制作用，0.05%的丁香加入食物可使麻蝇的中间寿命延长10%.杨滋渊等[23]对丁香挥发油进行体外抗菌活性试验，试验表明，丁香挥发油体外对产酸克雷伯菌、肠炎沙门氏菌、痢疾志贺氏菌、大肠杆菌、表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌均有显著的抗菌作用，体内试验表明，通过腹腔注射或灌胃给丁香挥发油可降低金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等感染的小鼠的死亡率.Moon 等[24]研究了丁香挥发油及其主要化合物（丁香酚和β-石竹烯）单独或与氨苄青霉素、庆大霉素等复配使用时对口腔细菌的抑制作用，发现丁香挥发油比β-石竹烯的抗菌活性更高，但与丁香酚活性相当，从而得出丁香挥发油和丁香酚可用于预防龋齿的结论.沈琦等[25-27]研究发现，丁香挥发油对氟脲嘧啶、苯甲酸、双氯芬酸钠等药物的透皮吸收具有显著促进作用，有望在某些药物的透皮给药制剂中作为促透剂使用.

3 丁香在食品中的应用

3.1 丁香在果蔬中的应用

丁香精油可有效抑制根霉、灰霉的生长，将其应用于樱桃番茄采后保藏中，在不显著影响果实理化性质的条件下，可显著降低果实的腐烂指数[28].苹果的主要致腐菌有苹果青霉、苹果灰霉、苹果炭疽、苹果轮纹、苹果褐腐和苹果腐心等，丁香精油和丁香酚对这些菌种有显著的抑制作用[29].用100 mg/mL 的丁香提取物浸泡刚采后的纽荷尔脐橙样品约3 min，然后将样品于7 ℃，相对湿度90%～95%条件下储藏，水果的腐败率和质量损失率显著地减少，总可溶性固形物、酸度和抗坏血酸破坏率下降，过氧化物、过氧化酶和几丁质酶活性明显提高，β-1，3-葡聚糖酶活性没有显著变化，这说明丁香提取物可以作为合成杀菌剂的取代物来延长采后脐橙的储藏期、保护脐橙品质[30].不同体积分数的丁香乙醇提取液可在不同程度上降低草莓的呼吸强度、减少水分损失，延缓草莓维C、可溶性固形物及可滴定酸含量的下降[31]，从而达到草莓保鲜的效果.

在蔬菜的保藏中丁香也应用.Ponce 等[32]研究了几种精油对甜菜、菠菜、生菜、白菜等蔬菜中过氧化物酶的影响，发现在最小抑制浓度时，丁香、迷迭香、柠檬、香蜂花和茶树精油比其他精油有更高的抗氧化活性.用丁香提取物保鲜花椰菜，维生素C 损失和失重率明显降低，而且还表现出较好的抑制衰老褐变的作用[33].甜椒采摘后用丁香提取物处理，可有效地抑制其呼吸作用，降低水分的损失，提高好果率[34].

3.2 丁香在肉制品中的应用

丁香醇提物可以有效地抑制新鲜羊肉的变质，将羊肉表面经有机酸处理降低pH 后，在（25±2）℃时可延长其保质期达4 d[35].在2 ℃条件下对丁香精油作用于熏制虹鳟鱼片时的抗菌性和抗氧化性进行研究发现，0.5%和1%丁香精油处理过的熏鱼片相对于空白对照组可以将货架期延长4～5周[36].选丁香等香辛料提取物与尼生素配合[37]，用浸膜的方法处理烧鸡、酱鸭，可保鲜达6 个月（30℃）.

单一精油因其所含的抑菌成分种类和含量各异，对不同微生物的抑菌能力也有差异，因此可以考虑精油与其他物质的复配或协同.桂皮精油与丁香精油处理冷却猪肉能在一定程度上延缓其腐败变质[38].壳聚糖液与丁香提取液复合液应用于牛肉丸的保鲜，相对于单一壳聚糖液或丁香提取液取得更好的效果[39].

3.3 丁香在粮油产品中的应用

丁香应用于扁豆中，8 周内可完全抑制黄曲霉毒素的产生[40].丁香对面制品中菌落的生长有抑制作用，可以在一定程度上起到控制面制品理化指标的作用，延长面制品的保质期.在馒头的保藏中，其抑菌效力随时间延长而减弱[41].将丁香花蕾通过超临界二氧化碳提取得到富含丁香酚的精油，将其胶囊化，可以作为天然抗氧化剂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对棉籽油氧化的抑制作用，发现丁香的抗氧化活性优于百里香，且在低浓度时不影响棉籽油的风味.由于丁香精油可以抑制霉菌的生长，使孢子不能萌发，因此可以在大米的储藏中达到防霉的效果[44].

3.4 丁香在调味品中的应用

酱油是人们广泛使用的调味品，目前国家规定可加入苯甲酸钠防腐.吴周和等[45]用丁香提取液作为替代物加入生酱油中，分别存放3 个月、12个月后检测其卫生指标，致病菌未检出，细菌总数和大肠菌群数均低于国标.以丁香和肉桂为原料，恒温搅拌反复浸提得到的提取物，无论是单一添加或者是同时添加，对香菇酱中总菌落和大肠杆菌的生长都有抑制作用，同时，对酱的pH 和Aw 没有显著影响[46].

4 丁香在药品和食品中的应用展望

丁香作为一种药食两用的植物，广泛应用于医疗行业与食品行业，具有较高的开发及应用价值.丁香的开发利用已经延续了数千年，近年来，对中药有效成分的研究成为了一个热点，然而对其药理作用机制的研究较少，需要进一步深入、系统的研究，以更好地开发丁香的价值.由于丁香毒性小、残留少使得其在食品中得到了广泛应用.丁香精油的抑菌作用早已被发现，但由于其中含有大量芳香性物质，具有浓郁的气味，当在食品中添加量过多时容易破坏食品固有的风味[47]，食品工业中作为防腐剂应用并不广泛，因此要控制添加量，同时加强对丁香精油与其他物质复配的研究.另外，其应用于食品中抗氧化的作用机理尚未完全研究清楚，是否有潜在的毒性也没有可信的数据，还未建立完整的数据库，各种有效成分的分子机制也有待于进一步分析和阐明.丁香还存在一些毒副作用，其中的丁香酚有强度低于苯酚的腐蚀作用，其刺激性会引起呼吸综合症，误食会引起代谢性酸中毒[48].未来，期望有更详细、更完整的关于丁香的研究数据资料，以便使这种天然中草药有更广泛的应用，尤其是作为天然防腐剂在食品防腐方面的应用.

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