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野生酸浆根茎叶提取物的抑菌活性及其稳定性研究



全 文 :食 品 科 技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY提取物与应用
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2016年 第41卷 第04期
收稿日期:2015-11-27 *通讯作者
基金项目:河北省科技厅科技支撑计划项目(14236001D)。
作者简介:贺怡琼(1990—),女,河南三门峡人,硕士研究生,研究方向为食品加工与安全。
贺怡琼1,于宏伟1,史宝胜2,马 雯1,郭润芳1*
(1.河北农业大学食品科技学院,保定 071000;
2.河北农业大学园林与旅游学院,保定 071000)
摘要:为开发一种天然的食品防腐剂,从野生酸浆根茎叶中提取了生物活性物质,并对该提
取物的抑菌活性和稳定性进行了研究。结果表明,酸浆根茎叶提取物具有广谱抑菌效果,对
于G+、G-均有抑菌作用,而且对G+菌株的抑菌效果优于G-菌株;对酵母菌也有一定的抑制作
用。酸浆根茎叶提取物对金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特氏菌、大肠埃希氏菌、副溶
血性弧菌4种指示菌的最小抑菌浓度(Minimum inhibitory concentration, MIC)依次为25、50、50
和50 mg/mL,最小杀菌浓度(Minimum bactericidal concentration, MBC)均为50 mg/mL。酸浆根茎
叶提取物的抑菌活性不受温度和pH的影响,稳定性好。酸浆根茎叶提取物作为天然的抗菌物
质,具有广谱、稳定的抗菌效果,有较高的应用潜力和开发前景。
关键词:酸浆根茎叶提取物;抑菌活性;最小抑菌浓度;稳定性
中图分类号:TS 201.4 文献标志码:A 文章编号:1005-9989(2016)04-0208-05
Antibacterial activity and stability of rhizome and
leaf extract from wild Physalis
HE Yi-qiong1, YU Hong-wei1, SHI Bao-sheng2, MA Wen1, GUO Run-fang1*
(1.College of Food Science and Technology, Agricultural University of Hebei, Baoding
071000; 2.College of Landscape and Tourism, Agricultural University of Hebei, Baoding
071000)

Abstract: This study aimed to identify a new natural food preservative, a bioactive compound was
extracted from the rhizome and leaf of wild Physalis, and the extract applied to detect the antibacterial
activity and stability. The results revealed the extract from Physalis had very wide antibacterial spectrum,
which could inhibit both G+ and G-, and exhibited stronger inhibition against G+ than G-. The extract also
could inhibit on yeast to a certain degree. The minimum inhibitory concentration(MIC) of the extract from
Physalis to Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Escherichia coli and Vibrio parahemolyticus
were 25, 50, 50, 50 mg/mL respectively and minimum bactericidal concentration(MBC) were all 50 mg/
mL. The antibacterial activity of the extract from Physalis was not affected by the change of temperature
and pH, so it had high thermal and pH stabilities. All the results suggested that the extract from wild
野生酸浆根茎叶提取物的
抑菌活性及其稳定性研究
DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2016.04.040
食 品 科 技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 提取物与应用
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2016年 第41卷 第04期
酸浆又名红姑娘、挂金灯、锦灯笼,为茄科
植物酸浆(Physalis alkekengi L. var. franchetii(Mast)
Makino)的带宿萼的果实。它是一种药食两用的
特色小浆果,目前主要的栽培品种为毛酸浆,也
称黄姑娘,果实酸甜可口,营养丰富,适用于鲜
食,在东北地区广泛栽培[1]。
而野生红姑娘宿萼及其果实鲜红,口味偏
酸,广泛分布在东北、华北地区的田间地头、山
坡、沟边等地,民间常用其宿萼泡水治疗咽炎,
果实用于防治糖尿病等疾病,但这种野生酸浆并
未得到规模化种植,其生理功能、活性成分等均
有待于进行深入分析,以期这些野生资源得到充
分的开发和利用。酸浆已被收录在我国最早的医
药著作《神农本草经》及《中华人民共和国药
典》中,酸浆的根及草味苦、性寒,有清热、利
水的功能,可用于治疗疟疾等[2]。据明代李时珍
《本草纲目》中记载:“酸浆利湿除热,除热
故清肺治咳,利湿故能化痰为宜”[3]。酸浆的叶
子,宿萼,根以及果实均含有许多有用的化学成
分。酸浆全草含有多种酸浆苦素类化合物,该化
合物有一定的消炎作用[4-6]。
已有大量文献报道了酸浆宿萼提取物的体外
抗菌作用,目前的研究主要集中于不同溶剂提取
物的抑菌效果及抑菌化学成分分析。文献中常用
的提取试剂有水、乙醇、氯仿等,不论采用哪种
试剂,其宿萼提取物对供试菌株均表现出一定的
抑菌活性[7-9],这说明酸浆宿萼提取物中存在有效
抗菌成分;进一步的分析成分和抑菌效果发现,
酸浆宿萼总皂苷对大肠埃希氏菌、鼠伤寒沙门氏
菌、志贺氏菌、单核细胞增生李斯特菌有较强的
抑菌效果[10];酸浆苦素对金黄色葡萄球菌、枯草
芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、青霉、黑曲霉、纯黄
丝衣霉、灰绿曲霉、匍匐曲霉均有一定的抑制作
用[11]。据记载酸浆全草可以入药,然而目前有关
酸浆根茎叶提取物的抑菌活性研究尚未见详细报
道。因此本文拟研究野生酸浆根茎叶提取物的抑
菌活性及其稳定性,为开发天然食品防腐抑菌剂
提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
酸浆根茎叶粉末:酸浆根茎叶采自河北农业
大学园林苗圃,取根茎叶于50 ℃条件下烘干至恒
重,粉碎机破碎,过40目筛后得酸浆根茎叶粉末
样品,备用。
1.2 供试菌种及培养条件
本研究中所用到的菌株如下,均来自于河北
农业大学酶工程实验室。
G+菌株有金黄色葡萄球菌(Staphylococcus
a u r e u s ) S A 1 3 7、单核细胞增生李斯特氏菌
(Listeria monocytogenes)、苏云金芽孢杆菌(Bacillus
thuringiensis)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、
保加利亚乳杆菌(Lactobacil lus acidophilus)、
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis);G-菌株有大
肠埃希氏菌(Escherichia col i )、黏质沙雷氏菌
(Serra t ia marcescens)、副溶血性弧菌(Vibr io
parahemoly t icus )、宋内氏志贺氏菌(Shige l la
sonnei)、铜绿假单胞菌(Pseuduinonas aeniginasa)、
甲型副伤寒沙门氏菌(Salmonella paratyphi)、阪
崎肠杆菌(Bntorobater sakazakii);真菌有酿酒酵
母(Saccharomyces cerevisiae)、巴斯德毕赤酵母
(Pichia pastoris)、黑曲霉(Aspergillus niger)、黄曲霉
(Aspergillus flavus)。其中保加利亚乳杆菌为MRS培
养基、30 ℃培养;酿酒酵母、巴斯德毕赤酵母为
YPD培养基、30 ℃培养;黑曲霉、黄曲霉为PDA
培养基、28 ℃培养;其余均为营养肉汤培养基、
37 ℃培养。
1.3 仪器与试剂
OMP200A型分析天平:上海第二天平仪器
厂;ZHWY-2102C恒温培养振荡器、ZSD-1270
生化培养箱:上海智诚仪器公司;FLC-3洁净工
作台:哈尔滨市东联公司;3K15离心机:德国
SIGMA公司;实验室pH计:奥豪斯仪器(上海)有
限公司;HW·SY21-K电热恒温水浴锅:北京市
长风仪器仪表公司;RE-52A旋转蒸发器:上海亚
荣生化仪器厂;SHZ-D(III)循环水式多用真空泵:
Physalis had a potential application as a natural antibacterial compounds and should be worthy of further
study.
Key words: rhizome and leaf extract from Physalis; antibacterial activity; minimal inhibitory concentration;
stability
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FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY提取物与应用
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河南省予华仪器有限公司。
营养肉汤培养基;MRS培养基;YPD培养
基;PDA培养基;无菌生理盐水:0.9%。
1.4 酸浆根茎叶提取物的准备
称取酸浆根茎叶干粉,以1:30的比例加入70%
的乙醇,超声波破碎20 min,60 ℃水浴10 h。离心
除渣,50 ℃浓缩,真空冷冻干燥,用无菌水稀释
成质量浓度为200 mg/mL,经过滤膜过滤,备用。
1.5 菌悬液的制备
将供试菌种到相应液体培养基上进行菌种活
化。采用麦氏比浊法[12],取0.5号管进行比对,用无
菌生理盐水调节至含菌108 cfu/mL,保存备用。
1.6 抑菌活性的测定
采用琼脂扩散法测定抑菌活性。取1 mL供试
菌菌悬液(1×108 cfu/mL)与冷却至(40~50) ℃的25
mL营养琼脂混匀后倒入无菌平皿(Φ=90 mm),冷
却凝固后用打孔器打孔(Φ=5 mm),加入提取液50
μL,37 ℃恒温静置培养16 h。用游标卡尺测量抑
菌圈直径(mm)。
1.7 最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)
的测定
最小抑菌浓度采用96孔板测定[13],提取液
初始浓度为200 mg/mL。在第1孔加入提取液200
μL,第2孔到第11孔依次加入100 μL肉汤培养
基,采用连续倍半稀释法至第10孔,并从第10孔
中吸取100 μL弃去,第1孔到第11孔依次加入100
μL菌悬液,第11孔为不加提取液的阴性对照,
第12孔为不加提取液也不加菌的阳性对照。此时
各孔酸浆提取物浓度依次为(200~0.39) mg/mL。
加好样的96孔板放入37 ℃培养箱24 h后观察。以
肉眼观察无浑浊者,即为受试菌的最小抑菌浓度
(Minimal inhibitory concentration,MIC),每组试验
均重复3次。
将酸浆根茎叶提取物质量浓度高于和等于
MIC的培养皿继续培养24 h,观察菌体的生长情
况。以无菌生长的最低样品质量浓度为酸浆根茎
叶提取物的最小杀菌质量浓度(Minimal bactericidal
concentration,MBC)值[14]。
1.8 酸浆根茎叶提取物抑菌稳定性试验
以金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特氏
菌、大肠埃希氏菌、副溶血性弧菌为指示菌,考
察了不同处理条件对酸浆根茎叶提取物抑菌活性
的影响。
1.8.1 温度对酸浆根茎叶提取物抑菌活性的影响
取100 μL提取物溶液,分别在50、75、100
℃、保温20 min,用冰水迅速冷却,测定其抑菌活
性,以不加热处理作为对照,每个处理重复3次。
1.8.2 pH对酸浆根茎叶提取物抑菌活性的影响
取100 μL提取物溶液,分别与pH2~12的HCl
和NaOH溶液等体积混合,37 ℃保温1 h,反应结
束后,测定其抑菌活性,以未调节pH的作为对
照,每个处理重复3次。
2 结果与分析
2.1 酸浆根茎叶提取物的抑菌谱
酸浆根茎叶提取物对供试的6株G+菌中,除了
保加利亚乳杆菌均有明显的抑菌作用;7株G-菌
中,除了黏质沙雷氏菌、甲型副伤寒沙门氏菌和
宋内氏志贺氏菌外,对其余4种供试菌株的效果明
显;在4株真菌中只有巴斯德毕赤酵母有抑菌圈,
其余3株没有抑菌效果。总体来看,酸浆根茎叶提
取物对供试细菌具有广谱抑菌效果,而且对于G+
菌株的抑菌效果优于G-菌株;酸浆根茎叶提取物
对供试酵母菌有一定的抑菌作用,对霉菌没有抑
菌作用(表1)。
表1 酸浆根茎叶提取物的抑菌谱
供试菌株 抑菌圈直径/mm 等级
G+
金黄色葡萄球菌(S.aureus)
单核细胞增生李斯特氏菌(L.monocytogenes)
20.54
18.23
+++
+++
保加利亚乳杆菌(L. acidophilus) - -
枯草芽孢杆菌(B. subtilis) 10.68 ++
蜡状芽孢杆菌(B. cereus) 7.88 +
苏云金芽孢杆菌(B. thuringiensis) 7.24 +
G-
大肠埃希氏菌(E. coli) 12.90 ++
黏质沙雷氏菌(S. marcescens) - -
甲型副伤寒沙门氏菌(S. paratyphi) - -
副溶血性弧菌(V. Parahemolyticus) 18.78 +++
阪崎肠杆菌(B. sakazakii) 15.16 +++
宋内氏志贺氏菌(S. sonnei) - -
铜绿假单胞菌(P. Aeruginosa) 7.60 +
真菌
酿酒酵母(S. cerevisiae) - -
巴斯德毕赤酵母(P. pastoris) 13.02 ++
黑曲霉(A. niger) - -
黄曲霉(A. flavus) - -
注:抑菌圈直径大于等于15 mm的记+++,小于15 mm大于10 mm的
记++,小于10 mm的记+。
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2.2 酸浆根茎叶提取物对4种指示菌的MIC和
MBC
酸浆根茎叶提取物对金黄色葡萄球菌、单核细胞
增生李斯特氏菌、大肠埃希氏菌、副溶血性弧菌
的MIC分别为25、50、50、50 mg/mL,MBC均为50
mg/mL,可见该提取物对金黄色葡萄球菌的抑制
作用更强。
2.3 酸浆根茎叶提取物抑菌稳定性
2.3.1 温度对酸浆根茎叶提取物抑菌活性的影响
以金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特
氏菌、大肠埃希氏菌、副溶血性弧菌为指示菌,
测试不同温度处理后酸浆根茎叶提取物的抑菌活
性。结果见图2。由图2可以看出,酸浆根茎叶提
取物经不同温度处理后其抑菌活性差别不大,基
本保持原有的抑菌活性。这说明热处理对酸浆根
茎叶提取物中抑菌活性物质的影响较小,提取物
注:竖向1~10孔的提取物浓度依次是200、100、50、25、12.5、
6.25、3.13、1.56、0.78、0.39 mg/mL,11孔为阴性对照,12孔为阳性对
照;横向I-Ⅳ分别为:金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特氏菌、大肠
埃希氏菌、副溶血性弧菌。
图1 酸浆根茎叶提取物对4种指示菌的MIC
图2 温度对酸浆根茎叶提取物抑菌活性的影响
图3 pH对酸浆根茎叶提取物抑菌活性的影响
以金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特氏
菌、大肠埃希氏菌、副溶血性弧菌为指示菌,测
定酸浆根茎叶提取物的最小抑菌浓度(MIC)及最小
杀菌浓度(MBC)。结果见图1。由图1可以看出,
具有较好的热稳定性。 2.3.2 pH对酸浆根茎叶提取物抑菌活性的影响
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以金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特氏
菌、大肠埃希氏菌、副溶血性弧菌为指示菌,测
试不同pH值对酸浆根茎叶提取物的抑菌活性的影
响。结果见图3。经酸碱溶液处理后的酸浆根茎叶
抑菌活性没有明显变化,结果表明该酸浆根茎叶
提取物的酸碱稳定性好,可以耐受不同pH作用的
影响。
3 结论与讨论
酸浆根茎叶提取物对细菌具有广谱抑菌效
果,而且对于G+菌株的抑菌效果优于G-菌株;
对酵母菌有一定的抑菌作用,对霉菌没有抑菌作
用。酸浆根茎叶提取物对金黄色葡萄球菌、单核
细胞增生李斯特氏菌、大肠埃希氏菌、副溶血性
弧菌的MIC依次为25、50、50、50 mg/mL,MBC
均为50 mg/mL。酸浆根茎叶提取物抑菌活性具有
较好的稳定性,不受温度和pH的影响。王英臣
报道,酸浆宿萼中酸浆苦素对G+的抑菌效果较明
显,对部分霉菌有抑制作用,对酵母菌无抑菌效
果。可见,酸浆对于酵母菌和霉菌有一定的抑菌
作用,但没有细菌抑制效果明显。酸浆苦素在高
温下抑菌活力没有下降,但在强碱性环境下抑菌
性能遭到破坏[11]。而本试验中酸浆根茎叶提取物
的抑菌活性却不受温度和pH的影响,稳定性很
好。孟庆然等报道,酸浆宿萼总皂苷对单核细
胞增生李斯特氏菌、大肠埃希氏菌的MIC依次为
20、10 mg/mL,MBC依次为20、10 mg/mL[10]。本
研究中酸浆根茎叶提取物对单核细胞增生李斯特
氏菌、大肠埃希氏菌的MIC均为50 mg/mL,MBC均
为50 mg/mL,我们在试验中也同时提取了宿萼的
抑菌活性物质,其对单核细胞增生李斯特氏菌、
大肠埃希氏菌的MIC分别为6.25、25 mg/mL(数据
未显示)。因此我们推断,酸浆宿萼中的有效抑菌
成分含量要高于酸浆根茎叶中的有效物质。较宿
萼而言,根茎叶资源量大,提高了酸浆植株的利
用率,为大规模开发利用提供了经济、充足的保
障。本试验选取了在生产食品药品过程中常用的
处理方式考察酸浆根茎叶提取物的抑菌稳定性,
如热处理、介质pH的变化,望能对酸浆根茎叶应
用于食品药品的抑菌方面提供一些参考[15],随着
社会经济发展水平的提高,人们的健康饮食意识
在不断加强,人们逐渐青睐天然防腐抑菌剂加工
和贮藏的食品。因此,从酸浆中提取具有抑菌活
性物质更是突显现实意义。但本试验对酸浆根茎
叶提取物起抑菌作用的主要成分并未进行分析,
针对主要抑菌成分进行分离纯化与结构测定及抑
菌机制还有待进一步研究。
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