责任编辑：食品科学
2021年2月6日，北方民族大学魏兆军教授团队在国际食品领域最顶级期刊（TOP1）Trends in Food Science & Technology在线发表题为“Recent updates on the chemistry, bioactivities, mode of action, and industrial applications of plant essential oils”的综述，系统阐述了植物精油的化学特性、生物活性、作用方式及其工业应用方面的最新研究进展。北方民族大学的倪志婧博士和合肥工业大学的硕士生王鑫为文章的并列第一作者；北方民族大学/合肥工业大学魏兆军教授和胡飞博士为本文通讯作者。
背景: 一直以来，植物精油等天然活性化合物因其特有的香味而被广泛使用。在已经报道的3000种精油中，已经有300个左右的植物精油被广泛用于食品和制药工业中。近年来，由于具有显著的生物活性和健康效益，对植物精油的研究显著增加；其的药理特性在鉴定天然和安全的替代疗法以扩展其工业应用方面发挥了巨大的作用。
关键发现和结论: 本文综述了植物精油的来源和组成、提取方法、影响精油质量和提取率的因素、精油的抗氧化和抗菌活性及其作用机制等。此外，重点强调了植物精油在食品、生物医药和农业领域的应用。在食品工业应用方面，系统阐述了利用植物精油或纳米乳液制备活性或智能包装材料，讨论了其在食品保存和延长食品的货架期方面的应用。
关键词:植物精油；萜烯；酚类；抗氧化性；抗菌活性；食品包装。
要点：
- 萜类化合物是植物精油中最常见的化合物，结构和功能各不相同。
- 植物精油的化学成分和提取率主要受提取方法、地理区域等因素的影响。
- 植物精油具有明显的抗氧化和抗菌特性，并特别阐述了它们的作用模式。
- 阐述了植物精油在食品保存、生物医学应用和农产品中的适用性。
Graphic abstract
前言：
在植物性食品添加剂中，天然植物精油已经引起了食品研究者的浓厚兴趣，他们致力于探索和表征新的成分及其功能。植物精油是一种天然挥发性液体，是芳香花卉和植物的次生代谢产物。由于它们较高的药用价值和营养特性，在过去的十年中，一直是研究热点。植物精油通常通过水蒸气蒸馏、溶剂萃取或超临界流体萃取获得。精油的主要成分有生物碱、黄酮类、酚酸类、单萜类、异黄酮类、醛类、含氧和非含氧萜类化合物等一系列芳香族成分，其中大部分为简单的亲脂性化合物。植物精油可以从许多不同的植物中提取，特别是一些香料，根据精油中存在的成分种类和含量，其气味和风味各不相同。由于消费者对开发天然、安全、有效的保健产品的需求不断增加，精油一直是科学界的研究热点。
由于其独特的香气、风味和天然抗菌成分，植物精油已被用于食品包装材料，以延长保质期和保证易腐食品的安全性。在过去的几年里，茴香、丁香、薄荷、牛至、肉桂、柠檬、迷迭香、百里香、生姜等植物精油得以广泛报道。由于它们的抗病毒、抗菌和杀虫性能，植物精油被列入了天然防腐剂的类别。植物精油强大和广谱的抗菌性能已被证明。研究表明，植物精油可作为新型抗菌素类天然防腐剂应用于食品和制药工业。研究还发现植物精油通过破坏细胞的磷脂双分子层膜的结构和功能、生产代谢的酶机制、遗传物质等抑制微生物生长。柑橘精油、橄榄精油、茶树精油和橙子精油等植物精油的抑制微生物特性主要归因于其含有极性官能团的酚类化合物。
此外，植物精油的抗氧化活性是另一个热门的研究领域，在食品配方、包装和保存中得以广泛的应用。在所有研究的精油中，生姜精油由于其抗菌、抗氧化和抗损伤活性，被用为食品工业开发中新的活性包装材料。近年来，生物聚合物和可生物降解聚合物纳米载体已被用于各种精油的整合。生物高分子纳米载体作为活性食品包装中的抗氧化剂和抗菌剂被广泛应用。
迄今为止，对各种植物精油及其生物活性的综述较少，且研究范围有限。最近与精油相关的三篇文献报道了利用精油开发纳米载体作为食品包装中材料、精油在传递系统中的应用，并强调了精油的工业应用。本文中，我们系统阐述了植物精油的化学特性、生物活性、作用方式及其工业应用方面的最新研究进展。
结论与展望：
植物精油具有多方面的药理活性，这为植物精油作为天然和植物基功能食品成分的应用建立了基础。研究表明，产地和提取方法是影响植物精油化学成分和提取率的主要因素，而精油的生物功能取决于其主要化学成分。由于精油的多样性及其化学成分的不同，其生物活性也不同，这涉及到复杂的作用机制和分子靶点，对其充分了解有助于更好地理解其在人类健康和食品行业新应用。在本综述中，植物精油的治疗方面的应用表明了精油广泛的药用价值。由于植物精油对一系列食品病原体微生物具有有效的抗菌作用，可以作为一种天然的植物性食品防腐剂，以防止微生物污染和腐败，并确保食品安全。今后应进一步研究植物精油不同化学成分的协同作用或拮抗作用，以及精油与不同天然化合物和食物成分的结合作用。本文还强调了它们在活性包装中的作用，有效提高了食品的保质期。最近的研究方向是改善精油在包装材料内的释放，以增强活性化合物在食品表面的迁移。此外，研究还证实了植物精油可以作为药物对真菌和细菌具有强烈的抑制作用，因此植物精油在农业领域应用后可以减少了对化学合成的农药的依赖。针对植物精油的研究现状,未来的研究应集中在精油活性物质的分离、鉴定、和表征，使用合适的体外和体内模型开展其功能和机理的研究。
原文链接： https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.01.070
通讯作者介绍：
魏兆军 教授
魏兆军 1970年11月出生，博士、教授、博士生导师。北方民族大学生物科学与工程学院院长，合肥工业大学食品与生物工程学院教授。教育部食品科学与工程专业教学指导委员会委员；享受国务院政府特殊津贴、教育部新世纪优秀人才、安徽省杰出青年基金获得者、黄山学者特聘教授；安徽省农林特产食品加工产业技术创新战略联盟理事长、合肥市营养学会理事长。国家自然科学基金、教育部科技项目、国家留学基金委基金、浙江省自然科学基金等评审专家；国家科技进步奖、教育部科技进步奖等评审专家；Trends in Food Science & Technology、Food Chemistry、Industrial Crops and Products等国内外50余期刊审稿人。Frontiers in Nutrition副主编、Current Topics in Nutraceutical Research副主编、Agri-Waste & Agri-Byproduct Journal主编、Food and Chemical Toxicology客座编辑、《食品科学》编委；先后获得国家科学技术进步二等奖，中国农业科学院科技进步二等奖，农业部科学技术进步一等奖，安徽省科技进步三等奖等。主持国家自然科学基金、安徽省科技重大专项等科研项目30余项。以第一或者通讯作者在Trends in Food Science & Technology、Food Chemistry、Industrial Crops and Products、Food and Chemical Toxicology发表高水平论文180余篇。研究方向为农林特产功能性食品加工和真核生物功能基因表达调控。
胡飞 讲师
胡飞，博士，合肥工业大学/北方民族大学讲师，硕士研究生导师。先后于西南大学获得学士、硕士和博士学位，美国堪萨斯州立大学访问学者。主持国家自然科学基金、安徽省科技重大专项等科研项目10余项；以第一或者通讯作者在Trends in Food Science & Technology、Food Chemistry、Industrial Crops and Products、Food and Chemical Toxicology发表高水平论文30余篇。研究方向为农林特产功能性食品加工与储藏。
第一作者介绍
倪志婧 讲师
倪志婧，女，1982年生，博士，讲师，硕士研究生导师。先后于苏州科技学院、宁夏大学、合肥工业大学获得学士、硕士和博士学位；现任北方民族大学生物科学与工程学院生物工程系主任。主要从事农产品采后贮藏与保鲜、葡萄酒酿造加工等方面的研究。主持参与国家科技支撑项目、自治区自然科学基金项目、自治区科技支撑项目、自治区重点研发项目、宁陕合作项目等科研项目十余项。在Trends in Food Science & Technology、Critical Reviews in Food Science and Nutrition、Food Chemistry、Food and Chemical Toxicology等期刊以第一作者或者共同作者发表高水平论文30余篇。
王鑫 硕士研究生
王鑫，2018年本科毕业于安徽工程大学生物与化学工程学院生物工程专业，并获得学士学位。硕士现就读于合肥工业大学食品与生物工程学院食品工程专业。硕士期间，主要的研究方向是铜陵白姜规模化深加工的关键技术研究，包括生姜的贮藏保鲜、生姜饮品、生姜精油新产品的开发以及生姜精油在食品保鲜中的应用等。
该文章《Recent updates on the chemistry, bioactivities, mode of action, and industrial applications of plant essential oils》于2021年2月6日在线发表于Trends in Food Science & Technology。
