大部分新鲜肌肉中水分活度在0.98以上，且含有脂肪、蛋白质、碳水化合物等丰富的营养成分，很容易受到微生物污染而发生腐败变质。天然酚类化合物是从植物中提取的次生代谢产物，具有抗氧化性和抗菌活性，能够有效控制肉类氧化和腐败。同时部分酚类化合物可作为肉类工业中化学防腐剂的替代物。

　　山东农业大学食品科学与工程学院欧凯玉、逄建龙、毛衍伟*等人从天然酚类化合物自身的抑菌活性出发，总结其分类、生物活性及影响其抗菌活性的因素，并着重对天然酚类化合物抑菌机制进行系统概述，以期为研究天然酚类化合物的抑菌机理以及天然酚类化合物在肉制品加工中的应用提供理论参考。

　　肉类腐败一般由屠宰、加工、运输过程中微生物的污染和内源酶共同作用所致。导致肉类制品腐败的微生物种类繁多、来源广泛，包括假单胞菌属（Pseudomonas）、希瓦氏菌属（Shewanella）、不动杆菌属（Acinetobacter）等革兰氏阴性菌及乳酸杆菌属（Lactobacillus）、明串珠菌属（Leuconstoc）、环丝菌属（Brochothrix）等革兰氏阳性菌。在肉品腐败初期，这些腐败微生物分解葡萄糖等低分子质量物质为各种有机酸、醇和CO 2 气体；当肉中葡萄糖不能满足微生物的生长需求时，它们就开始降解氨基酸，并产生带有恶臭味的副产物；同时，腐败微生物分泌的蛋白酶和脂肪酶分解肉中的蛋白质和脂肪，产生胺硫化氢、粪臭素、脂肪酸、醛、酮等物质。上述变化不仅破坏了肉与肉制品的营养成分，使肉的颜色、弹性、气味等发生严重劣变，还可能形成肉毒杆菌毒素等有毒代谢产物从而引起食物中毒。

　　天然酚类化合物是植物组织的次生代谢产物，广泛存在于植物的茎、果实、叶、花等部位，虽然属于非营养部分，但其能在食品工业中发挥抑菌、抗氧化等作用。影响植物代谢酚类化合物的因素除植物种类、生长发育阶段、组织部位和植物酚类物质的含量、种类外，紫外线是影响植物种酚类化合物合成最关键的因素。酚类化合物通常通过溶剂提取法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法等方法进行提取，通过柱层析法、色谱法、膜分离法、萃取分离法等方法进行分离纯化，通过福林-酚比色法、高效液相色谱法、红外吸收光谱法、超高效液相色谱-串联质谱联用法等进行鉴定。

　　酚类化合物的种类复杂，由至少一个芳香环与羟基取代基连接，可以根据化合物分子结构和苯酚亚基数量对其进行区分。表1总结了酚类化合物的分类及代表化合物。

　　影响酚类化合物抗菌活性的因素有很多，除了浓度、外界环境、植物的提取部位和提取方式等因素外，分子结构（尤其是与芳香环相连羟基的位置和数量）、分子极性以及酚类化合物之间的协同和拮抗现象都会对酚类化合物的抑菌活性产生影响。

　　酚类化合物羟基位置和数量。如表2所示，酚羟基对酚类化合物的抗菌活性至关重要，它们可以通过氢键与细胞膜发生相互作用，破坏膜结构，导致细胞成分泄漏；同时羟基可以促进电子的离域效应，使细胞跨膜pH值梯度和ATP池的能量水平降低，最终导致细胞死亡。酚羟基的数量会影响酚类化合物抗菌活性的强度。

　　酚类化合物的疏水性。酚类化合物的抗菌活性随着疏水性的增加而有一定提升，这可能和疏水性酚类化合物与细胞膜的相互作用有关。疏水性酚类化合物可以与微生物细胞膜磷脂双分子层结合，破坏细胞膜结构；同时酚类化合物嵌入磷脂双分子层后还可能导致蛋白质（如Na ＋ /K ＋ -ATP酶泵）功能失调和细胞膜孔隙生成。

　　酚类化合物间的协同作用。有研究表明，当多种酚类化合物联合使用或植物提取物中含有两种及以上的酚类化合物时，其抑菌作用比单一化合物效果更 好。目前，酚类化合物的协同作用更多是与抗生素联合使用，酚类化合物通过破坏微生物的细胞壁和细胞膜使抗生素更快进入细胞，从而加快抑菌进程。 但有关多种酚类化合物联合使用增强抑菌效果的研究相对较少，需要大量实验验证其协同作用效果及机制。研究酚类化合物的协同、拮抗关系，获得有效的植物多酚复配物，也有利于更好地发挥天然酚类化合物的生物活性。

　　酚类化合物发挥抗菌作用的机制主要包括以下5个方面：1）与细胞壁相互作用，导致细胞壁的破坏和细胞内容物的释放；2）干扰细胞膜的功能，影响细胞膜的流动性和稳定性；3）影响细菌生物膜的合成；4）抑制蛋白质、核酸的合成；5）螯合金属离子。然而目前酚类化合物抗菌活性的确切分子机制尚不完全明确，不同酚类化合物或抑菌活性分子也会发挥协同或拮抗作用，这意味着酚类化合物会同时以多种方式影响微生物。 图1总结了目前已知酚类化合物的主要抑菌机制。

　　细胞壁能够保护细胞免受渗透压变化的破坏，细胞壁的损伤会降低细胞对高离子强度和低渗透压的耐受性。酚类化合物能够通过影响细胞壁起到抑菌作用，且革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌对酚类化合物的敏感性不同。

　　肽聚糖是细菌细胞壁的必需结构，也是抑菌剂的重点攻击对象。酚类化合物可以通过与细胞壁中肽聚糖连接来破坏细胞壁结构，进而导致细菌死亡。如图1所示，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构不同。革兰氏阴性菌的细胞壁由一层较薄的肽聚糖和外膜组成，外膜的存在可以阻碍多酚与肽聚糖连接，而革兰氏阳性菌的细胞壁中没有外膜，因此更易受到酚类物质的攻击。

　　如图1所示，革兰氏阴性菌细胞壁的外膜由磷脂双分子层和蛋白质组成，其外层小叶上含有LPS，外膜的存在一定程度上可以降低抑菌物质对微生物的影响。LPS是革兰氏阴性菌细胞壁中的一种特有成分，当细菌死亡溶解或细胞结构被破坏时才会释放出来，由于其对宿主细胞具有毒性作用，也被称为内毒素。LPS的存在有利于维持细菌细胞壁或细胞外膜结构的稳定性，避免其结构改变导致细菌死亡，并保护细菌免受亲脂类抗生素的破坏。

　　LPS由3个部分组成，由内到外分别是类脂A、核心多糖和O-抗原，其中类脂A是脂多糖的毒性部分及主要成分，可以单独体现其生理作用。综上，酚类化合物能够捕获细菌LPS，破坏细胞壁外膜导致微生物死亡。

　　在很多革兰氏阴性菌及少数革兰氏阳性菌的细胞表面存在着一些细短而直硬的丝状物，称为菌毛（图1）。菌毛可以和细胞膜上的特异性受体结合，使细菌紧密地黏附在宿主组织上。研究发现，多酚类物质尤其是原花青素，可以抑制菌毛与细胞特异性受体结合，并提出两种通过菌毛抑制微生物的机制：1）原花青素作为受体类似物，与细胞特异性受体竞争，减少了菌毛与宿主组织的黏附结合；2）影响菌毛的长度和密度，降低细菌的黏附能力。

　　细胞膜主要由磷脂双分子层和镶嵌在其中的蛋白质分子构成，其渗透性屏障作用对于保证细胞的正常生命活动具有重要意义。酚类化合物通过对细胞膜中磷脂双分子层和蛋白质作用，使细胞膜的流动性和渗透性发生改变；许多酚类化合物的抗菌活性随着亲脂性的提高而增加，亲脂性的提高会使酚类化合物更易与细胞膜磷脂双分子层结合，导致细胞膜发生不可逆损伤，影响细胞膜和胞内物质的正常生理活性。

　　酚类化合物尤其是疏水性多酚可以和磷脂双分子层结合，影响细胞膜中不饱和脂肪酸的比例并导致细胞膜的结构破坏和功能性丧失。当作用在微生物上的酚类化合物达到最小抑菌浓度时，细菌细胞膜的组成成分会发生一定变化，包括细胞膜不饱和脂肪酸比例上升、细胞膜流动性增加；当疏水性物质进入细胞膜后会引起细胞膜渗透性改变，细胞内容物泄漏出来，最终导致细菌死亡（图1）。黄酮类化合物可以与磷脂双分子层相互作用而显著降低细胞膜的流动性：黄酮类化合物分子中含有多个酚羟基，酚羟基可以与磷脂分子的磷酸基团、羰基相互作用形成氢键，氢键限制了分子的自由运动，从而导致膜的胶态化。

　　如图1所示，疏水性酚类化合物嵌入细菌磷脂双分子层后与蛋白质结合，不仅导致细菌细胞膜的破坏、细胞膜化学渗透控制的丧失，还会影响膜蛋白的正常表达。这些蛋白表达变化使细胞代谢发生紊乱，进而导致细胞死亡。

　　生物膜是一种或多种细菌不可逆地附着在接触表面形成的具有三维结构的微生物菌落，是微生物抵抗外界不良环境的一种生长方式，假单胞菌属、梭状芽孢杆菌属、乳杆菌属、沙门氏菌属、单增李斯特菌和大肠杆菌等肉制品中常见的微生物会附着在肉类接触面形成生物膜，危胁屠宰和肉类加工过程中的食品安全。 有研究表明，高浓度的酚类化合物可通过影响群体感应机制、细菌集群运动或改变生物膜结构影响生物膜的形成。 不同浓度的酚类化合物对生物膜的影响不同，较高浓度的酚类化合物对生物膜的形成具有抑制作用，而较低浓度时可能会促进生物膜的形成。

　　蛋白质和核酸是微生物生命活动的重要物质基础，对微生物的呼吸代谢和生长繁殖起重要作用。影响蛋白质的合成是酚类化合物主要的抑菌机制之一，除了与细胞膜蛋白结合影响其正常表达外，酚类化合物还能够通过细胞膜进入细胞内部，抑制细胞蛋白酶的活性，甚至影响胞内蛋白质的合成。

　　ATP合酶是微生物细胞产生能量的关键酶，可以在跨膜质子动力的推动下合成ATP，维持细胞正常的能量供应，而白藜芦醇、白皮杉醇、槲皮素等酚类化合物可以通过影响大肠杆菌ATP合酶的活性降低能量供应，其中白藜芦醇能够完全抑制大肠杆菌ATP合酶的合成（图2）。酚类化合物还可以通过影响依赖于NADPH的3-酮脂酰ACP还原酶（FabG）和依赖于NADH的烯脂酰-ACP还原酶（FabI）抑制脂肪酸的伸长。ZhangYimin等研究表明，EGCG和相关植物多酚能够有效抑制参与II型脂肪酸链延伸循环的FabG和FabI两种还原酶活性，从而抑制细胞脂肪酸的合成（图3）。

　　DNA是微生物细胞遗传和细胞物质合成中重要的遗传信息载体，DNA的损伤会影响微生物遗传物质的正常复制和生长繁殖。DNA拓扑异构酶参与DNA复制、转录和重组，许多抗菌药物的作用都与DNA拓扑异构酶有关，有研究显示酚类化合物可以通过抑制拓扑异构酶中的DNA旋转酶活性来控制DNA合成。

　　铁是绝大多腐败菌和食源性微生物生长的基本元素。肉中的血红素蛋白（肌红蛋白、血红蛋白等）和非血红素蛋白（转铁蛋白、铁蛋白等）为细菌提供了丰富的铁源，更有利于细菌在肉类制品中生长繁殖，因此控制肉中有效铁离子的浓度可以抑制微生物的生长。

　　目前，酚类化合物在肉与肉制品生产中常见的使用方式有3类：直接添加在肉类制品中、添加在动物日粮中和与活性包装结合使用。下面对肉与肉制品中应用的植物多酚种类、有效成分、使用的肉制品产品进行介绍，并从微生物和食用品质方面明确其应用效果。

　　迄今为止，GB2760已批准了部分酚类化合物（如丁香酚、百里香酚、单宁酸等）、含有酚类物质的植物提取物（迷迭香提取物、柠檬提取物、芹菜籽提取物等）或天然植物精油（生姜油、百里香油、肉桂皮油等）作为抗氧化剂和防腐剂直接添加在肉类制品中。添加方式主要有以下3种：1）以粉末、汁液或精油的方式混合到肉糜中；2）配制一定浓度的溶液或腌料均匀喷洒或涂抹、或浸渍到肉类产品表面；3）利用注射器将溶液注射进大块肉内部。表3展示了一些酚类化合物在肉制品中应用的研究及其效果。

　　根据《饲料添加剂品种目录（2013）》规定，人类食品添加剂中允许的食用香料（如黑胡椒提取物、茶多酚）和植物精油（如迷迭香精油）可以作为膳食补充剂添加到动物日粮中，在动物日粮中添加酚类物质是一种有效延缓肉与肉制品脂质过氧化、提高贮藏过程中氧化稳定性的方法。将部分含有酚类化合物的天然提取物添加到日粮中可能对畜禽生长性能、免疫功能、抗氧化能力等造成一定影响。表4展示了部分酚类化合物以动物日粮形式应用的研究及其效果。

　　活性包装是一种新型的、具有附加功能的食品包装方式，通过与不同的活性物质共同作用，可有效减少食品微生物生长和产品的氧化变质，提高产品品质，延长产品货架期。将活性包装与酚类化合物结合，可以在抵御外界环境对肉类制品影响的同时，通过可控的方式将其释放到肉类表面或内部，从而发挥抗氧化和抑菌作用。目前酚类化合物和活性包装的结合方式主要包括：1）制成可以逐渐释放酚类化合物的小袋；2）制成含有酚类化合物并与产品直接接触的衬垫；3）制成涂有精油的可食用或聚乙烯生物活性薄膜等。表5展示了部分酚类化合物与活性包装结合应用在肉与肉制品加工中的代表性研究成果。

　　微生物腐败、脂肪和蛋白质氧化是影响肉与肉类制品货架期的主要原因，开发并应用健康的天然物质来延长肉与肉制品的货架期是产业的发展方向。酚类化合物具有很强的生物活性，可以替代防腐剂抑制腐败微生物和食源性病原体的生长，其抑菌活性与其结构中芳香环上羟基数量和位置有关，部分酚类化合物的疏水性和协同作用可以使其更好地发挥抑菌活性。酚类化合物主要通过与细胞壁相互作用、干扰细胞膜的功能、影响细菌生物膜的合成、抑制蛋白质合成和螯合金属离子等方式发挥抑菌作用。当酚类化合物直接应用于肉类或肉制品时，不仅能抑制微生物的生长，还可以抑制脂肪和蛋白质的氧化，改善肉色或防止变色。

　　尽管天 然酚类化 合物 对 抑制肉类氧 化、腐败和食源性病原体的生长具有显著作用，但其在肉类行业的广泛使用和商业化仍存在很多问题。首先，酚类化合物抗菌活性的确切机制尚不完全明确，对肉与肉制品中优势菌群的抑菌效果也需要进一步研究。其次，天然酚类化合物可以通过直接添加在肉与肉制品中或与活性包装结合来发挥作用，但肉类加工过程中的一些工艺操作可能会使性质不稳定的酚类化合物遭到破坏，降低其抑菌和抗氧化活性。同时，一些天然提取物如牛至精油等具有较强的刺激气味，消费者接受度较低。

　　综上，系统总结酚类化合物的抑菌效果和机制、利用协同作用开发高效植物多酚复配物、确定酚类物质最佳添加浓度和使用条件、减少其给肉制品带来的不良风味，对酚类化合物在肉类工业中的商业化应用具有重要意义。

　　本文《天然酚类化合物的抑菌作用及在肉与肉制品中的应用研究进展》来源于《食品科学》2023年44卷第9期358-366页，作者：欧凯玉，逄建龙，张一敏，董鹏程，罗 欣，毛衍伟。DOI:10.7506/spkx0511-135。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

　　实习编辑；云南农业大学食品科学技术学院 李曦明；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

　　《食品科学》编辑部拟定于2023年8月4-5日在南京举办“第十届食品与生物学科高水平SCI论文撰写与投稿技巧研修班”，为期两天。欢迎您参加此次培训班。

　　为进一步深入研究食品产业科技创新基础理论，保障食品质量与安全，研发具有营养和保健功能的食品，推动食品科学研究的进步，带动食品产业的技术创新，更好地保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志在成功召开前十届“食品科学国际年会”和四届“食品科学与人类健康国际研讨会”及二十余次食品专题研讨会的基础上，将与国际谷物科技协会（ICC）、南京农业大学、南京财经大学、南京师范大学、南京工业大学、东南大学、江苏省农业科学院、徐州工程学院、昆明理工大学于2023年8月6-8日在中国江苏南京共同举办“第十一届食品科学国际年会”。

　　为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家肉类加工工程技术研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，贵州大学、贵州轻工职业技术学院共同主办，贵州医科大学、钛和中谱检测技术（厦门）有限公司支持协办，中国食品杂志社《肉类研究》杂志、《乳业科学与技术》杂志、《Food Science of Animal Products》承办的“2023年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”即将于2023年10月28-29日在贵州贵阳召开。