综述：防腐方法以及草药和香料的烹饪与药用作用机制：最新综述

《Heliyon》：Preservative approaches, culinary and medicinal prospective mechanisms of herbs and spices: A compiled update

本文系统综述了香料和香草在食品和医药中的应用，发现其生物活性成分（如多酚、黄酮类化合物）具有抗氧化、抗炎、抗癌、抗病毒及降胆固醇等作用，并提出通过辐射处理、干燥技术（如冻干、真空干燥）等加工手段延长保质期及保留营养。研究强调天然抗氧化剂替代人工防腐剂的重要性，并探讨了香料在功能性食品、医药和工业中的多维度应用。

　　
香料与草药在食品、医药及 preservation中的应用综述

摘要
本研究系统梳理了香料与草药在食品调味、医药保健及防腐领域的最新研究成果。通过整合PubMed、Web of Science等数据库近四年发表的436篇文献，重点分析了101项高质量研究的核心发现。研究证实，香料中的多酚类化合物（如肉桂醛、姜黄素）、萜烯类物质（如迷迭香酸）及生物碱（如黑胡椒中的胡椒碱）具有显著的抗氧化、抗炎、抗癌及抗病毒活性。在食品工业中，这些天然成分不仅提升食品风味，还能有效抑制腐败菌生长，延长货架期。医药领域则发现其治疗胃肠道疾病（如STW-5配方）、调节胆固醇代谢及增强免疫功能的独特价值。研究同时指出当前存在重金属污染风险（如铅含量超标率达12.8%），建议建立更严格的原料筛选体系。

1. 引言
香料与草药作为传统医药的重要组成部分，其历史可追溯至公元前2000年的美索不达米亚文明。现代研究显示，全球香料市场以3.6%的年复合增长率增长，预计2033年规模将达2430亿美元。亚洲占据全球香料产量的75%，其中印度、中国、印尼是主要生产国。随着"后疫情时代"健康消费理念的转变，含有姜黄素、山柰酚等活性成分的天然香料，正从传统调味品演变为功能性食品原料。

2. 研究方法
采用多源数据库系统检索策略，重点筛选2019-2025年间发表的英文文献。通过双盲评审机制（由2名独立研究者进行文献初筛和全文评审），最终纳入符合研究标准的101项实验数据。文献筛选流程严格遵循PRISMA标准，确保研究结论的科学性。

3. 香料分类与生物活性
3.1 药食同源成分
- 抗氧化：迷迭香酸（抑制脂质过氧化速率达82%）、姜黄素（清除DPPH自由基能力达92%）
- 抗炎：肉桂醛（抑制NF-κB通路活性达67%）、百里香酚（减少IL-6分泌量达45%）
- 降脂：小茴香籽（调节LDL/HDL比值0.32）与芝麻（增加HDL-C 18.7%）

3.2 特殊功能成分
- 抗肿瘤：大蒜素（诱导结肠癌细胞凋亡率提升31%）、姜辣素（抑制肝癌细胞增殖达89%）
- 抗病毒：穿心莲内酯（抑制HIV逆转录酶活性达76%）、甘草酸（阻断冠状病毒受体结合效率达68%）
- 调节代谢：肉豆蔻酚（改善胰岛素抵抗指数达42%）、香茅醇（促进脂肪氧化速率提升28%）

4. 加工与储存技术
4.1 预处理技术
- 冷水冲洗：保留维生素C含量达92%（以香菜为例）
- 真空包装：维持叶绿素含量较常温干燥高37%
- 冻干技术：营养成分保存率高达85%（以菠菜为例）

4.2 储存效能对比
| 储存方式 | 营养保留率 | 氧化抑制率 | 腐败菌抑制（log CFU/g）
|----------|------------|------------|------------------------|
| 冷冻（-18℃） | 78-85% | 65-72% | 3.8-4.2 |
| 真空冷冻干燥 | 92-97% | 78-85% | 5.1-5.6 |
| 普通晒干 | 45-52% | 38-42% | 2.1-2.8 |

5. 食品工业应用
5.1 功能性食品开发
- 奶制品添加（0.5%-2%浓度）：提升奶酪风味的OR值达1.87，延长保质期12-18天
- 饮品强化（3%-5%添加量）：运动饮料中添加肉桂提取物使疲劳恢复时间缩短32%
- 调味料创新：基于辣椒素的热敏修饰技术，开发出可调控温度的辣椒粉（25-45℃时风味最佳）

5.2 食品防腐体系
- 复合防腐配方：迷迭香+肉桂+丁香（1:2:0.5比例）对大肠杆菌抑制率达99.2%
- 活性包装技术：添加0.3%百里香酚的氧气吸收剂，可使肉制品氧化速度降低67%
- 酶解技术：用黑胡椒提取物（pH 4.5）处理果汁，褐变抑制率提升至89%

6. 医药应用进展
6.1 胃肠道疾病治疗
- STW-5配方（含9种草药提取物）：治疗功能性消化不良有效率提升至78.6%
- 姜黄素纳米制剂：结肠靶向给药使生物利用度达64.3%（传统剂型仅7.2%）

6.2 慢性病预防
- 肉桂提取物（50mg/d）：12周疗程使2型糖尿病患者HbA1c降低0.28
- 迷迭香酸衍生物：抑制阿尔茨海默病β淀粉样蛋白沉积效率达81%
- 大蒜素口腔崩解片：降低心血管疾病风险系数达0.43

7. 安全性与质量控制
7.1 重金属污染
- 建立三级检测体系：原料筛选（Pb<5mg/kg）、加工过程（Cd<0.2mg/kg）、成品检测（Hg<0.05mg/kg）
- 典型案例：尼日利亚市场检测显示，30%的辣椒制品含超量铅（>3mg/kg）

7.2 毒性阈值
- 姜黄素安全剂量：50-200mg/d（FDA建议）
- 辣椒素耐受极限：每日摄入量<2000mg（欧洲食品安全局标准）

8. 前沿研究方向
8.1 微生物组调控
- 建立肠道菌群数据库：检测到32种 spice-derived metabolites（如肉桂醛代谢物）
- 菌群指纹图谱分析：发现添加丁香后拟杆菌属丰度提升2.3倍

8.2 精准营养配方
- 基于代谢组学的个性化补充方案：针对肠道菌群特征定制香料组合
- 纳米递送系统：脂质体包裹姜黄素，生物利用度提升至89%

9. 结论与展望
当前研究证实，经过标准化处理的香料提取物可作为：
- 天然防腐剂（替代合成防腐剂达78%）
- 功能性食品添加剂（提升营养吸收率42%）
- 精准医疗制剂（特定疾病有效率>75%）

但存在三个关键挑战：
1. 活性成分稳定性：光照下肉桂醛降解速率达0.15%/h
2. 剂量控制：过量摄入（>5g/d）可能引发肝酶升高（ALT达41U/L）
3. 交叉污染：加工环节中霉菌污染风险增加3.2倍

建议未来重点开展：
- 基于基因组学的香料品种改良（目标提高活性成分含量15%）
- 开发智能响应型香料（pH/温度触发释放活性成分）
- 建立全球香料溯源区块链系统

本研究为传统香料在现代食品医药工业中的创新应用提供了科学依据，同时也警示需要建立更完善的质量控制体系。随着组学技术的进步，香料的多靶点治疗潜力将在精准医疗领域得到更深入的开发。