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费菜多酚含量的测定及体外抗菌活性研究



全 文 :53
费菜多酚含量的测定及体外抗菌活性研究
强 毅1,王政军1,陈克克2,韩 军1,孙铁峰1
(1.陕西师范大学生命科学学院,陕西西安 710062;
2.西安文理学院生物技术学院,陕西西安 710065)
摘 要:目的:研究药食两用植物费菜不同部位多酚含量及其 70%甲醇提取物体外抗菌活性。方法:采用热回流提取
法 70%甲醇提取费菜,使用福林酚(Folin-Ciocalteu)法对其不同部位多酚含量进行测定;采用牛津杯法和 96 孔板法测
定抑菌圈大小、最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC) ,比较费菜 70%甲醇提取物对 10 种细菌的抑制作用。结
果:费菜地上部分和地下部分多酚含量分别为 45.59 ± 0.87 和 96.25 ± 0.47mg /g(以没食子酸量 /干材料表示) ,地下部
分多酚含量是地上的 2 倍多。费菜 70%甲醇提取物对 8 种常见的细菌均表现出较强的抑菌活性,金黄色葡萄球菌对
提取物最为敏感,其 MIC和 MBC分别为 6.25、25mg /mL。
关键词:费菜,多酚,抑菌活性,最小抑菌浓度,最小杀菌浓度
Determination of total polyphenols and antimicrobial activity
of methanol extract from Sedum aizoon L.
QIANG Yi1,WANG Zheng-jun1,CHEN Ke-ke2,HAN Jun1,SUN Tie-feng1
(1.College of Life Sciences,Shaanxi Normal University,Xi’an 710062,China;
2.School of Biological Technology,Xi’an University of Arts and Science,Xi’an 710065,China)
Abstract:Objective:To determine the content of total polyphenols in aboveground part and underground part of
Sedum aizoon L.,and to research the antimicrobial activities of the 70% methanol extract from Sedum aizoon L.
Methods:The content of total polyphenols was determined by Folin-Ciocalteu colorimetric assay with gallic acid as
reference.Heat reflux extraction was used to get 70% methanol extract,and antimicrobial activity was evaluated
using the Oxford cup method and 96-well plates to measure the size of the zone of inhibition,minimum inhibitory
concentration(MIC)and minimum bactericidal concentration(MBC).Results:The results showed that the contents
of total polyphenols in aboveground part and underground part of Sedum aizoon L.were(45.59 ± 0.87)mg /g and
(96.25 ± 0.47)mg /g,respectively.And the 70% methanol extract from Sedum aizoon L.was active against almost all
tested microbial species.The Staphylococcus aureus was most inhibited by the methanol extract,the MIC and MBC
was 6.25 and 25mg /mL,respectively.
Key words:Sedum aizoon L.;total polyphenols;antimicrobial activity;MIC;MBC
中图分类号:TS201.2 文献标识码:A 文 章 编 号:1002-0306(2013)05-0053-04
檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾
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植物多酚(Plant Polyphenols)是多羟基酚类化合
物的总称,是植物中重要的次生代谢产物,分子内含
有多于一个或几个苯环相连的羟基化合物[1],具有很
好的抗菌消炎、抗氧化、酶活性抑制、防辐射突变、抗
衰老、降血压、增强免疫力等作用,可预防与治疗多
种疾病,在食品工业中作为天然添加剂被广泛用作
防腐剂、抗氧化剂和澄清剂等[2-3]。费菜(Sedum
aizoon L)为景天科(Crassulaceae)景天属(Sedum)多
收稿日期:2012-09-04
作者简介:强毅(1980-) ,男,在读博士,研究方向:植物生物技术。
基金项目:陕西省教育厅科学研究项目计划(12JK1109)。
年生草本植物,分布于陕西、江苏、河南、湖北、宁夏
和山东等多个省区,以根及全草入药,为秦岭“太白
七药”之一,具有散瘀止血、安神、解毒之功效,含有
黄酮与酚类、生物碱、谷甾醇、齐墩果酸、景庆庚糖等
药用成分,主治出血、损伤、心悸、失眠、毒虫蜇伤等
症[4];费菜茎叶可食,被收于明朝朱橚所著《救荒本
草》,作为野生蔬菜具有心血管保健的功效,被称为
养心草[5],同时也是多酚的资源植物之一[6]。本文使
用福林酚法(Folin- Ciocalteu,FC)对费菜不同部位
70%甲醇提取物中的多酚含量予以测定,并采用牛
津杯法、MIC和 MBC法综合评价费菜提取物对 10 种
细菌的抑制作用,以期为综合开发利用费菜资源提
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2013.05.043
54
供一定的参考。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
植物材料 采自陕西省西安市灞桥区,经陕西
师范大学田先华教授鉴定为景天科景天属植物费菜
(Sedum aizoon L.) ,干燥后将其地上、地下部分分离,
粉碎并过 40 目筛,保存备用;蜡状芽孢杆菌(Bacillus
cereus)A18、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)A20、巨
大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)A21、大肠杆菌
(Escherichia coli)A70、凝 结 芽 孢 杆 菌 (Bacillus
coagulans)A89、白色葡萄球菌(Staphylococcus albus)
A113、藤黄八叠球菌(Sarcina luteu)A119、金黄色葡
萄球菌(Staphyloccocus aureus)26003、表皮葡萄球菌
(Staphyloccocus epidermidis)1.2429、肺炎克雷伯氏菌
(Keleiboshijun ganran)1.1736 北京微生物研究所;
没食子酸标准品 中国药品生物制品检定所;Folin-
Ciocalteu试剂 上海荔达生物科技有限公司;四环
素 Wolsen 公司;二甲基亚砜(DMSO) Sigma 公
司;Mueller-Hinton Agar 培养基(MHA)、MH 肉汤培
养基(MHB) 青岛高科园海博生物技术有限公司;
甲醇 西安化学试剂厂;其它试剂 均为国产分
析纯。
TU-1810 紫外分光光度计 北京普析通用仪器
有限责任公司;FZ102 微型植物粉碎机 黄骅市中兴
有限责任公司;Q /BKYY31-2000 型电热恒温鼓风干
燥箱 上海跃进医疗器械厂;SL202N 型药物电子天
平 上海明桥精密科学仪器有限公司;HH-6B 数显
恒温水浴锅 国华电器有限公司;索氏提取装置,超
净工作台,不锈钢数显卡尺等,牛津杯(内径 6mm,外
径 7mm)。
1.2 实验方法
1.2.1 多酚含量测定
1.2.1.1 样品溶液的制备 精确称取费菜地上与地
下部分植物材料各 10.0g,分别使用 70%甲醇 100mL
热回流提取两次,每次 3h,过滤后合并滤液,定容至
200mL,即为费菜不同部位多酚提取液。
1.2.1.2 没食子酸对照品溶液的配制 精确称取已
烘干至恒重的没食子酸标准品(纯度≥95%)13mg,用
甲醇溶解并定容至50mL,即得终浓度为0.26mg /mL没
食子酸标准品溶液。
1.2.1.3 没食子酸标准曲线的制备 分别精密吸取
没食子酸标准品溶液 0、0.1、0.4、0.5、0.6、0.8mL 置于
25mL量瓶中,向量瓶中依次加入 10.0mL 蒸馏水,再
各加入 Folin-Ciocalteu 显色剂 2.0mL,充分振荡后静
置 6min,分别加入 15% Na2CO3 溶液 2.0mL,蒸馏水
定容后摇匀,在室温下避光放置反应 2h。以第 1 瓶
溶液作为空白对照,于 765nm波长处测定吸光度,重
复 3 次。根据没食子酸溶液的浓度和吸光度值,绘
制标准曲线。
1.2.1.4 样品的含量测定 分别取样品溶液 50μL,
按照 1.2.1.3 没食子酸标准曲线的制备方法进行实
验,测定费菜样品中多酚的含量,重复 3 次。
1.2.1.5 精密度实验 分别取 3 份地下部分样品,参
考 1.2.1.1 样品溶液的制备方法,1.2.1.4 样品的含量
测定方法,在相同的条件下分别进行 6 次平行测定,
检测方法的精密度。
1.2.1.6 稳定性实验 将上述样品溶液每隔 1h 测定
1 次吸光度,重复 3 次,连续测定 4 次,考察 4h 内的
稳定性。
1.2.1.7 重复性实验 分别取 3 份样品,参考 1.2.1.1
样品溶液的制备方法平行制备,分别测定吸光度,考
察其重复性。
1.2.1.8 加样回收率实验 精密吸取 25μL已知浓度
的样品溶液各 3 份,各组分别精密加入已知含量没
食子酸标准品溶液 25μL,按 1.2.1.3 没食子酸标准曲
线的制备方法显色后,以不含样品的溶液作为空白
对照,于 765nm波长处测定吸光度,重复 3 次,计算
加样回收率。
1.2.2 抗菌活性研究
1.2.2.1 菌悬液的制备 将供试菌在 MHA斜面培养
基上活化,37℃培养 12h。用接种环挑取适量菌体于
0.9%的生理盐水中,当 OD600值在 0.15~0.25 之间,其
对应细菌数目应为 106 ~108CFU /mL,即为实验用菌
悬液。
1.2.2.2 样品溶液的制备 精确称取费菜材料
50.0g,70%甲醇热回流连续提取两次,每次 3h,过滤
后合并滤液,干燥箱烘干(45 ~ 50℃)。提取物用
DMSO溶解,配制成浓度为 200mg /mL 的样品溶液,
同时用无菌水配制浓度为 0.5mg /mL 的盐酸四环素
溶液作阳性对照,过滤除菌。
1.2.2.3 抗菌活性实验 抑菌圈实验采用牛津杯法
测定[7]。将已灭菌的 MHA 培养基倒入无菌培养皿,
待培养基平板冷凝后,吸取 0.1mL 菌悬液滴加至平
板中涂布均匀。每个培养皿放置 3 个牛津杯,每个
牛津杯中加入 100mg /mL 的样品溶液 50μL,另设阳
性对照为 0.5mg /mL 盐酸四环素,阴性对照为 DMSO
溶液。将培养皿 4℃固定 2h后转入 37℃培养箱,12h
后测定抑菌圈。每组实验重复 3 次。
最小抑菌浓度(MIC)采用 96 孔板法测定[8]。将
MHB培养基与菌悬液按 20∶1 混匀后取 100μL 加入
96 孔板中,于第 1 孔中加入 200mg /mL 的样品溶液
100μL混匀,采用倍半稀释法稀释至第 11 孔,并从第
11 孔中吸取 100μL 弃去,第 12 孔作为阴性对照,不
含样品溶液。向每孔中分别加入 5μL菌悬液。阳性
对照组用盐酸四环素替代样品溶液。将加好样的 96
孔板密封后置于 4℃冰箱 1h后放入 37℃培养箱,12h
后观察。以肉眼观察,无浑浊者,即为受试菌的最小
抑菌浓度(MIC)。每组实验重复 3 次。
最小杀菌浓度(MBC)采用 96 孔板法测定[9-10]。
将每个 MIC 前(包括 MIC)的混合液取 5μL,移入
100μL新鲜MHB培养基的 96 孔板中,37℃继续培养
24h后观察,无混浊者即能杀死 99.5%原始种入的细
菌,为该菌的最低杀菌浓度(MBC)。每组实验重复
3 次。
2 结果与分析
2.1 费菜多酚含量的测定
55
2.1.1 没食子酸标准曲线绘制结果 以没食子酸质
量浓度(μg /mL)为横坐标,相应吸光度值为纵坐标,
绘制没食子酸标准曲线(图 1) ,得回归方程:y =
0.1282x + 0.0142,相关系数 R2 = 0.9985,RSD(n = 3)
= 1.58%。实验结果表明,没食子酸标准品溶液浓度
在 1.04~8.32μg /mL范围内线性关系良好。
图 1 没食子酸标准曲线
Fig.1 Standard curve of gallic acid
2.1.2 样品中多酚含量测定结果 根据没食子酸标
准曲线的回归方程,算出费菜不同部位多酚含量。
由表 1 可知,费菜地上部分和地下部分多酚含量分
别为 45.59 ± 0.87 和 96.25 ± 0.47mg /g(以没食子酸
量 /干材料表示,n = 3)。
表 1 费菜多酚含量测定结果
Table 1 Contents of total polyphenols in Sedum aizoon L.
部位 组别 多酚含量(mg·g -1) 平均值(mg·g -1)
1 44.86
地上部分 2 45.37 45.59 ± 0.87
3 46.55
1 96.14
地下部分 2 95.84 96.25 ± 0.47
3 96.76
表 5 多酚加样回收率实验结果
Table 5 Results of recoveries tests
序号
样品溶液中没食子酸
含量(mg)
标准没食子酸
加入量(mg)
测得的总量
(mg)
回收率
(%)
平均回收率
(%)
RSD
(%)
1 0.096591 0.0065 0.102641 99.56
2 0.095987 0.0065 0.103226 100.72 100.42 0.75
3 0.096055 0.0065 0.103551 100.97
费菜作为药食两用植物,以根或全草入药,地上
部分的茎叶亦可食用,一般地下部分在春秋季采挖,
全草随用随采[11];根据测定的结果,地下部分作为费
菜最重要的药用部位,其多酚含量是地上部分的两
倍以上,但地上部分一年可多次采收,亩产可达
8000kg,资源量较大,因此,开展费菜全草综合利用
研究对于费菜工业化开发利用具有重要意义。
2.1.3 精密度实验结果 由表 2 可知,精密度实验
RSD为 0.14%,表明仪器精密度良好。
2.1.4 稳定性实验结果 由表 3 可知,稳定性实验
RSD为 0.22%,表明待测样品溶液在 4h 内基本
稳定。
2.1.5 重复性实验结果 由表 4 可知,重复性实验
RSD为 0.15%,表明方法重复性良好。
表 2 精密度实验结果
Table 2 Result of precision test
样品数 吸光度
RSD
(%)
1 0.644 0.643 0.644 0.644 0.643 0.643
2 0.646 0.645 0.646 0.645 0.645 0.645 0.14
3 0.645 0.644 0.645 0.645 0.645 0.645
表 3 稳定性实验结果
Table 3 Result of stability test
时间(h) 吸光度 RSD(%)
0 0.644 0.643 0.644
1 0.643 0.643 0.642
2 0.642 0.642 0.642 0.22
3 0.642 0.641 0.641
4 0.641 0.640 0.639
表 4 重复性实验结果
Table 4 Result of repetitive test
样品数 吸光度 RSD(%)
1 0.644 0.643 0.644
2 0.646 0.645 0.646 0.15
3 0.645 0.644 0.645
2.1.6 加样回收率实验 加样回收率实验结果见表
5,加样回收率实验 RSD 为 0.75%,表明方法的准确
率较高。
2.2 抑菌活性结果与分析
费菜提取物对 8 种常见的细菌具有一定的抑制
作用,具有广谱抗菌的效果。尤其是对于藤黄八叠
球菌、白色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球
菌,其抑菌圈大小分别为 13.97 ± 0.8、13.94 ± 0.4、
13.63 ± 0.4 和 12.39 ± 0.5mm,但对表皮葡萄球菌和肺
炎克雷伯氏菌均无抑制作用,结果见表 6。
2.3 MIC和 MBC结果与分析
费菜提取物在较低的浓度下对金黄色葡萄球菌
表现出较强的抑菌和杀菌作用,其 MIC、MBC 分别为
6.25、25mg /mL。对于巨大芽孢杆菌和藤黄八叠球
菌,费菜提取物有一定的抑菌效果,但杀菌作用不甚
明显。费菜提取物对凝结芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、
枯草芽孢杆菌、大肠杆菌以及白色葡萄球菌的 MIC
大于或等于 25mg /mL,MBC 大于或等于 50mg /mL,
说明对这 5 种菌均无明显的杀菌抑菌作用,实验结
果见表 7。
金黄色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus)是引起
食品污染和细菌性食物中毒的一种重要细菌,在自
56
然界中分布广泛,其致病力主要取决于产毒素和酶
的能力,主要有溶血毒素、肠毒素、血浆凝固酶和耐
热核酸酶等[12];植物多酚可以破坏金黄色葡萄球菌
细胞膜的结构,导致细胞通透性增加和细胞内容物
外泄,同时,通过影响细菌核酸、磷脂等细胞重要成
分的合成及能量代谢,阻碍细菌蛋白正常表达,从而
影响其细胞的结构组成以及酶的催化活性,最终导
致细菌正常生理功能的丧失[13]。由于多酚类物质的
组成及含量差异导致不同植物来源的多酚提取物对
金黄色葡萄球菌的抑制作用不同,目前,我们正在对
费菜多酚的组成及其抗菌机制进行进一步研究,以
期开发出新的可用于工业化应用的天然抗菌剂。
表 6 费菜提取物的抑细菌圈直径(mm)
Table 6 Diameter of inhibition zone of Sedum aizoon L.(mm)
菌种 提取物 四环素 DMSO
表皮葡萄球菌 - 14.54 ± 0.6 -
金黄色葡萄球菌 12.39 ± 0.5 15.76 ± 0.3 -
巨大芽孢杆菌 10.88 ± 0.1 18.88 ± 0.5 -
凝结芽孢杆菌 12.06 ± 0.6 17.47 ± 0.8 -
肺炎克雷伯氏菌 - 11.22 ± 0.3 -
蜡状芽孢杆菌 11.72 ± 0.3 16.59 ± 0.1 -
藤黄八叠球菌 13.97 ± 0.8 16.99 ± 0.4 -
枯草芽孢杆菌 13.63 ± 0.4 18.57 + 0.8 -
大肠杆菌 12.32 ± 0.4 17.37 ± 0.6 -
白色葡萄球菌 13.94 ± 0.4 18.81 ± 0.7 -
注:“-”无活性;表 7 同。
表 7 费菜提取物对 10 种病原菌的 MIC和 MBC
Table 7 MICs and MBCs of Sedum aizoon L.
to 10 species of pathogenic microorganisms
菌种
提取物 四环素
MIC
(mg /mL)
MBC
(mg /mL)
MIC
(μg /mL)
MBC
(μg /mL)
金黄色葡萄球菌 6.25 25 1.56 6.25
巨大芽孢杆菌 12.5 > 100 1.56 6.25
凝结芽孢杆菌 25 50 3.125 12.5
蜡状芽孢杆菌 50 100 1.56 12.5
藤黄八叠球菌 12.5 100 0.78 1.56
枯草芽孢杆菌 25 50 0.39 6.25
大肠杆菌 25 50 1.56 3.125
白色葡萄球菌 25 50 1.56 3.125
3 结论
3.1 植物多酚是植物主要成分之一,具有重要的生
理活性,不同产地的气候与生态环境以及药用植物
种质间的基因差异均会影响其形成与积累,同一植
物不同部位的多酚含量也会有所差异。本实验采用
的福林酚试剂法作为测定多酚含量的常规方法之
一,较高锰酸钾法、酒石酸亚铁法、普鲁士兰法等方
法准确度和精密度更高、稳定性更好[14-15],可用于有
效成分的检验和质量控制。实验表明费菜地上部分
和地下部分多酚含量分别为 45.59 ± 0.87、96.25 ±
0.47mg /g(以没食子酸量 /干材料表示,n = 3) ,多酚
含量较高,尤以地下部分多酚含量最高。同时,费菜
是我国传统药材,其来源植物分布广泛,种植栽培容
易,资源量极大,可以为其工业化应用提供良好的原
料保障。
3.2 实验中选取了具有代表性的微生物检测费菜提
取物的抗菌活性,结果表明费菜提取物对多种细菌
具有一定的抗菌效果,特别是对能引起细菌性食物
中毒、易产生耐药性的金黄色葡萄球菌抗菌效果
明显。
费菜作为一种药食两用植物,其多酚含量高,抗
菌活性强,资源量大,可广泛用于食品、药品以及化
妆品等工业生产,具有进一步开发利用的价值。
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