薤白乙醇提取物的抑菌特性

張傳軍，劉 超，姜曉坤

(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林 吉林 132101)

薤白乙醇提取物的抑菌特性

張傳軍，劉 超，姜曉坤

(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林 吉林 132101)

通過抑菌實(shí)驗(yàn)和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，對從薤白中提取的薤白抑菌物質(zhì)的抑菌特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明：薤白抑菌物質(zhì)對供試菌的抑菌效果大小順序?yàn)椋捍竽c桿菌＞金黃色葡萄球菌＞青霉＞酵母菌＞黑曲霉。穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明，溫度和pH值對薤白醇提物抑菌效力有一定影響，表現(xiàn)為50～60℃時(shí)抑菌活性最強(qiáng)，超過100℃時(shí)抑菌活性開始下降；薤白抑菌物質(zhì)在中性、中性偏酸性、中性偏堿性條件下抑菌活性較強(qiáng)，在酸性(堿性)條件下隨pH值的降低(升高)抑菌活性下降；紫外光照射對抑菌物質(zhì)的抑菌活性有微小的影響，可以適當(dāng)避光操作。K+對薤白抑菌物質(zhì)的抑菌效果影響較小，Mg2+、Ca2+、Zn2+二價(jià)陽離子，F(xiàn)e3+三價(jià)金屬離子對其抑菌效果有一定影響，其中三價(jià)金屬陽離子(Fe3+)對其影響最大。

薤白；乙醇提取物；抑菌特性

薤白(Allium macrostemon Bunge)，又名“小根蒜”“野蒜”、“小蒜”，是一種安全、無毒的食用野菜，高30～60cm。鱗莖卵圓形或球形，直徑0.8～2cm，旁側(cè)常有1～3個(gè)小鱗莖附著，鱗莖外包以白色膜質(zhì)鱗被，有時(shí)帶淡紫色[1]，在我國所有省份均有分布。其鱗莖上屜蒸至半熟后曬干或烘干入藥稱作薤白。薤白中含有多種生物活性成分[2]，可通陽開痹、溫中理氣、健胃整腸，并具有抑菌消炎的作用。筆者選擇資源豐富的野生藥用植物小根蒜為材料，全面系統(tǒng)地研究薤白的抑菌活性，以期為開發(fā)純天然、無污染的植物源防腐劑提供依據(jù)[3]。

現(xiàn)在食品工業(yè)中使用的防腐劑大多是化學(xué)防腐劑，對人體有一定的毒副作用，開發(fā)植物天然防腐劑是目前食品防腐研究的熱點(diǎn)[4]。據(jù)報(bào)道[5]薤白具有廣譜的抑菌活性，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、普通變形桿菌、枯草芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、綠膿桿菌、沙門氏菌等細(xì)菌及根霉、木霉、曲霉、酵母菌等真菌都顯示出良好的抑制作用，而且具有較好的熱穩(wěn)定性，因此可以利用薤白中提取的抑菌物質(zhì)進(jìn)行食品的防腐保鮮。本實(shí)驗(yàn)就從薤白中提取的乙醇提取物的抑菌特性進(jìn)行系統(tǒng)的研究，以期為薤白天然抑菌素的開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

薤白，6月采于吉林市左家鎮(zhèn)山區(qū)。

金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大腸桿菌(Escherichia coli)、青霉(Penicillium sp.)、黑曲霉(Aspergillus niger)、釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。以上菌種均由吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室提供。

細(xì)菌固體培養(yǎng)基：牛肉膏3g、蛋白胨10g、NaCl 5g、瓊脂15～20g、水1000mL、pH7.0～7.2；霉菌固體培養(yǎng)基：馬鈴薯(切碎成塊)200g、葡萄糖20g、瓊脂15～20g、水1000mL；酵母菌固體培養(yǎng)基：葡萄糖20g、蛋白胨10g、酵母膏10g、瓊脂5～20g、水1000mL[6]。

DH300電熱恒溫培養(yǎng)箱 常州華普達(dá)儀器制造廠；LDZX-50KBS自動(dòng)控制不銹鋼立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海茸研儀器有限公司；SYC07-R201真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 薤白抑菌物質(zhì)的制備[7-8]

將一定量新鮮薤白打漿，用2倍水，于32℃浸提3次，得到水提液，將薤白的水提液濃縮至一定體積后，向其中加入95%的乙醇，使乙醇體積分?jǐn)?shù)達(dá)到75%，靜置24h，過濾去除雜蛋白，濾液濃縮，得到薤白抑菌液。

1.2.2 抑菌效力的測定[9-11]

用打孔器將定性濾紙加工成直徑為10mm的圓形濾紙片放入干燥的平皿中，于121℃干熱滅菌20min，冷卻后放入不同薤白抑菌物質(zhì)溶液中浸泡10min，于無菌操作臺(tái)上晾干。配制細(xì)菌(大腸桿菌、金黃色葡萄球菌)、霉菌(黑曲霉、青霉)、酵母菌(釀酒酵母)固體培養(yǎng)基，121℃濕熱滅菌30min，冷卻后倒平板。在無菌條件下，用無菌棉簽蘸取0.5mL菌懸液均勻涂布于平板上，再用無菌鑷子夾取浸有供試液的濾紙3片，間隔一定距離貼在含菌平板上，然后將各平皿分別置于恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)(細(xì)菌：37℃培養(yǎng)24h)，測定抑菌圈直徑，取平均值。以6%苯甲酸鈉溶液和無菌生理鹽水作為對照。

1.2.3 最低抑菌濃度的測定[12-14]

采用2倍稀釋法，以無菌蒸餾水為溶劑，配制250、125、62.5、31.3、15.7、7.9、3.95、1.98g/L，一系列質(zhì)量濃度梯度的薤白抑菌液。用無菌吸管分別吸取1mL抑菌液加入到15～20mL培養(yǎng)基中，充分混勻。待培養(yǎng)基冷卻凝固后，在平板上加入0.2mL指示菌懸液，用無菌涂棒均勻涂抹，按前述條件培養(yǎng)，觀察結(jié)果。每個(gè)質(zhì)量濃度梯度做3次平行實(shí)驗(yàn)，以無菌水作對照。

1.2.4 抑菌特性研究

1.2.4.1 溫度對抑菌物質(zhì)穩(wěn)定性影響[15]

取薤白抑菌物質(zhì)若干份，分別置于30、50、70、90、110℃水浴處理30min，以大腸桿菌、黑曲霉、酵母菌為指示菌，用濾紙片法測定樣品抑菌圈直徑，進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)。

1.2.4.2 pH值對抑菌物質(zhì)穩(wěn)定性影響[16]

取薤白抑菌液若干份，用0.1mol/L HCl和0.1mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH值，使各溶液pH值分別為2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0，以大腸桿菌、黑曲霉、酵母菌為指示菌，用濾紙片法測定樣品抑菌圈直徑，進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)。

1.2.4.3 紫外線對抑菌物質(zhì)穩(wěn)定性影響[17]

取薤白抑菌物質(zhì)若干份，分別置于15W，50cm距離的紫外燈下照射10、20、30、40、50、60min，以大腸桿菌、黑曲霉、酵母菌為指示菌，用濾紙片法測定樣品抑菌圈直徑，進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)。

1.2.4.4 金屬離子對抑菌物質(zhì)穩(wěn)定性影響

在抑菌液中分別加入KCl、MgSO4、CaCl2、ZnAc、Fe2(SO4)3，各取5個(gè)水平：10、20、30、40、50mmol/L，同時(shí)設(shè)空白對照，在上述各溶液中加入黑曲霉作為指示菌，在37℃條件下處理1h，用濾紙片法測定樣品抑菌圈直徑，進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 薤白抑菌物質(zhì)對5種菌的抑制作用

通過實(shí)驗(yàn)，薤白中提取的抑菌物質(zhì)對5種菌均有一定的抑制作用，其結(jié)果如表1所示。

表1 薤白抑菌液對常見菌的抑制作用Table 1 Inhibitory effect of ethanol extract from Allium macrostemon Bunge bulbs on five common microbes

由表1可知，薤白抑菌液對5種菌都有一定的抑制作用，尤以對細(xì)菌的抑制效果較為顯著，而對酵母菌和部分霉菌的抑制作用較弱。

2.2 薤白抑菌液最低抑菌濃度(MIC)的確定

按1.2.3節(jié)方法，測定薤白抑菌液的最低抑菌濃度，其結(jié)果如表2所示。

由表2可知，薤白抑菌物質(zhì)對細(xì)菌的抑制效果較好，其次是酵母菌和霉菌。對于大腸桿菌的MIC為31.3g/L，金黃色葡萄球菌的MIC為62.5g/L；對于釀酒酵母、黑曲霉和青霉的MIC為125g/L。

表2 薤白抑菌物質(zhì)最低抑菌濃度Table 2 Minimum inhibitory concentrations of ethanol extract from Allium macrostemon Bunge bulbs against five common microbes

2.3 薤白抑菌物質(zhì)穩(wěn)定性的研究

2.3.1 溫度對薤白抑菌物質(zhì)抑菌效力穩(wěn)定性的影響

按1.2.4.1節(jié)方法，測定薤白抑菌物質(zhì)的熱穩(wěn)定性，其結(jié)果如圖1所示。

圖1 溫度對薤白提取物抑菌效力穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effect of temperature on bacteriostatic activity of ethanol extract from Allium macrostemon Bunge bulbs

由圖1可看出，薤白抑菌物質(zhì)在50～60℃時(shí)抑菌活性最強(qiáng)，90℃時(shí)，薤白抑菌物質(zhì)的抑菌活力開始下降，到110℃時(shí)，抑菌活性很弱。

2.3.2 pH值對薤白抑菌物質(zhì)抑菌效力穩(wěn)定性的影響

按1.2.4.2節(jié)方法，測定薤白抑菌物質(zhì)的pH值穩(wěn)定性，其結(jié)果如圖2所示。

由圖2可看出，薤白抑菌物質(zhì)對于大腸桿菌的抑制作用在pH4～8時(shí)達(dá)到最大，在高堿性條件下，抑菌能力下降很快；對于酵母菌和曲霉，在中性偏堿性條件下抑菌效力隨pH值的升高而下降。這可能是由于薤白抑菌物質(zhì)中含有部分的酸性抑菌成分和部分的堿性抑菌成分，針對不同的菌可以設(shè)置不同的抑菌作用條件，以增加抑菌效力。

圖2 pH值對薤白提取物抑菌效力穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effect of pH on bacteriostatic activity of ethanol extract from Allium macrostemon Bunge bulbs

2.3.3 紫外線對薤白抑菌物質(zhì)穩(wěn)定性影響

按1.2.4.3節(jié)方法，測定紫外線對薤白抑菌物質(zhì)穩(wěn)定性影響，其結(jié)果如圖3所示。

圖3 紫外照射對薤白抑菌物質(zhì)的抑菌效力的影響Fig.3 Effect of UV irradiation on bacteriostatic activity of ethanol extract from Allium macrostemon Bunge bulbs

隨著紫外光照射時(shí)間的延長，薤白抑菌物質(zhì)對3種菌的抑菌效力逐漸下降，但下降幅度不大，說明薤白抑菌物質(zhì)中含有少部分對紫外線敏感的抑菌成分，長時(shí)間照射，對于抑菌效力有微小的破壞作用，在實(shí)際應(yīng)用中可以采用適當(dāng)避光處理。

2.3.4 金屬離子對薤白抑菌物質(zhì)穩(wěn)定性影響

按1.2.4.4節(jié)方法，檢測金屬離子對薤白抑菌物質(zhì)穩(wěn)定性影響，其結(jié)果如圖4所示。

圖4 金屬離子對薤白抑菌物質(zhì)的抑菌效力的影響Fig.4 Effect of metal ions on bacteriostatic activity of ethanol extract from Allium macrostemon Bunge bulbs

由圖4可以看出，K+對薤白抑菌物質(zhì)的抑菌效果影響較小，Mg2+、Ca2+、Zn2+二價(jià)陽離子，F(xiàn)e3+三價(jià)金屬離子對其抑菌效果有一定影響，其中三價(jià)金屬陽離子(Fe3+)對其影響很大，隨著離子濃度的增加，抑菌圈直徑顯著減小。由此可以推斷，薤白菌中提取的抑菌物質(zhì)中某些基團(tuán)結(jié)合陽離子后，中和其電荷，影響抑菌生物活性。

3 結(jié) 論

薤白抑菌物質(zhì)對5種供試菌有一定的抑制作用，其抑菌效果大小順序均為：大腸桿菌＞金黃色葡萄球菌＞青霉＞釀酒酵母＞黑曲霉；同時(shí)，MIC值實(shí)驗(yàn)表明，薤白抑菌物質(zhì)對不同菌種的抑制作用差別較大。穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明，溫度和pH值對薤白提取物抑菌效力有一定影響(表現(xiàn)為50～60℃時(shí)抑菌活性最強(qiáng)，超過100℃時(shí)抑菌活性開始下降；薤白抑菌物質(zhì)在中性、中性偏酸性、中性偏堿性條件下抑菌活性較強(qiáng)，在酸性(堿性)條件下隨pH值的降低(升高)抑菌活性下降)。紫外光照射對抑菌物質(zhì)的抑菌活性有微小的影響，可以適當(dāng)避光操作。K+對薤白抑菌物質(zhì)的抑菌效果影響較小，Mg2+、Ca2+、Zn2+二價(jià)陽離子，F(xiàn)e3+三價(jià)金屬離子對其抑菌效果有一定影響，其中三價(jià)金屬陽離子(Fe3+)對其影響最大。

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Antibacterial Effect of Ethanol Extract from Allium macrostemon Bunge Bulbs

ZHANG Chuan-jun，LIU Chao，JIANG Xiao-kun
(School of Food Engineering, Jilin Agricultural Science and Technology College, Jilin 132101, China)

In this study, 70% ethanol extract from the bulbs of Allium macrostemon Bunge was tested for its antibacterial activities against five common microbes. Meanwhile, the stability of its inhibitory effects on E. coli, Aspergillus niger and Saccharomyces cerevisiae was explored. The results showed that the extract sequentially inhibited five common microbes in the following order: E. coli ＞ S. aureus ＞ Penicillium ＞ Saccharomyces cerevisiae ＞ Aspergillus niger. Stability experiments revealed that temperature and pH had strong influence on the antibacterial effect of the extract. The extract exhibited the strongest inhibitory activity at a temperature ranging between 50 ℃ and 60 ℃, which became lower when the temperature was higher than 100 ℃. In addition, the antibacterial activity of the extract was strong under neutral, slightly acidic and slightly alkaline conditions, and decreased with decreasing acidic pH or increasing alkaline pH, and was little affected by UV light illumination and K+, but was affected obviously by some divalent cations such as Mg2+, Ca2+and Zn2+as well as Fe3+as a tervalent cation which had larger effect than these divalent cations.

Allium macrostemon Bunge；ethanol extract；bacteriostatic property

TQ455.5

A

1002-6630(2011)05-0119-04

2010-12-30

張傳軍(1958—)，男，副教授，碩士，研究方向?yàn)檗r(nóng)副產(chǎn)品深加工。E-mail：zhangchuanjun502@126.com