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黄皮叶提取物对食品中常见致病菌抑菌作用研究



全 文 :食品研究与开发2009 年 2 月第 30 卷第 2 期
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报: 自然科学, 2003, 21(2): 89-94
收稿日期: 2008-01-22
赵丰丽,杨建秀,梁燕美,刘艳秋
(广西师范大学 生命科学学院,广西 桂林 541004)
黄皮叶提取物对食品中
常见致病菌抑菌作用研究
摘 要:研究黄皮叶化学成分和抑菌作用。 采用纸片扩散法对黄皮叶不同溶剂提取物进行初步抑菌试验,在此基础
上采用纸片扩散法和稀释法对乙醇提取物进行抑菌试验,并对乙醇、石油醚提取物进行化学成分的预试验。 结果显
示,乙醇提取物中含有较多的生物碱、有机酸、香豆素、黄酮和酚类等;石油醚提取物中主要含有挥发油、甾体和萜类
等物质。不同溶剂提取物对常见病原菌的抑菌效果为乙醇>石油醚,而水提物则无抑菌效果。黄皮叶乙醇提取物对
食品中常见致病菌均有较强的抑菌效果。 其最低抑菌浓度分别是:大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌均
为<4 mg/mL、啤酒酵母<8 mg/mL。 表明乙醇提取物对 4 种常见病原菌的抑菌效果显著。
关键词:黄皮叶;化学成分;预试验;抑菌作用
STUDY ON THE ANTIMICROBIAL EFFECTS AGAINST PATHOGENIC
BACTERIA IN DIET OF EXTRACTS OF CLAUSENA LANSIUM (LOUR. ) SKEELS LEAVES
ZHAO Feng-li, YANG Jian-xiu, LIANG Yan-mei, LIU Yan-qiu
(Collage of Life Science, Guangxi Normal University,Guilin 541004,Guangxi, China)
Abstract: The chemical composition of Clausena lansium (Lour.) Skeels leaves and antimicrobial effect was
studied. The primary antimicrobial activity of the different solvent extraction was observed through the disc
diffusion method. The resistant pathogens of the ethanol extraction were studied by disc diffusion method and
dilution method. Re-experiment of the ethanol,petroleum ether extraction was prosecution. The result showed
that the ethanol extracts contained alkaloid, organic acid, coumarins, flavonoes, phenolic etc. The petroleum
ether extracts contained essential oil, phytosterol, terpenoides, etc. The antimicrobial effects were ethanol >
petroleum ether. Aqueous extracts had no antimicrobial effects. The extracts of Clausena lansium (Lour.)
Skeels leaves had better antimicrobial effects against pathogenic bacteria in diet and the minimal inhibitory
concentration (MIC) of Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Bacillus subtilis were lower than 4mg/mL
and Saccharomgces cerevislac was lower than 8 mg/mL. Ethanol extracts has a best antimicrobial effect on four
pathogens.
Key words: Clausena lansium (Lour.) Skeels leaves; chemical composition; pre-experiment; antimicrobial effect
作者简介:赵丰丽(1961—),女(汉),副教授,硕士,研究方向:发酵工程及生物活性物质的研究与利用。
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食品保鲜
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食品研究与开发 2009 年 2 月第 30 卷第 2 期
目前,国内外都在大力开发高效、低毒、广谱和经
济实用的防腐剂,从植物中寻找具有杀菌或抑菌性物
质成为开发天然防腐剂的重要途径[1-3]。 黄皮[Clausena
lansium (Lour.) Skeels]属芸香科植物,黄皮子,原产我
国南部,主要是分布在我国南方各省,尤以广东、广西、
福建等省种植面积较大,是著名的“岭南佳果”之一,素
有“果中之宝”之称。其果实富含糖分、有机酸、果胶、VC、
挥发油、黄酮等,具有较高的营养价值和重要的药用价
值[4]。黄皮的叶、树皮、果肉等在中药上也有应用,黄皮叶
苦、辛、性平,有解表散热、顺气化痰功能,主要用于流
感、脑脊髓膜炎和疟疾等 [5],可见它具有良好的药用价
值,但对其开发利用,目前国内研究不多。 因此,本研究
以黄皮叶为原料, 采用超声辅助有机溶剂法提取黄皮
叶活性成分, 研究黄皮叶不同溶剂提取物对几种常见
食品病原菌的抗菌效果, 同时对不同溶剂提取物的化
学成分进行初步鉴定,以期为食品保鲜、天然防腐剂的
开发和黄皮叶的综合利用提供基础研究资料。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.1.1 材料
黄皮叶:采自于广西桂林市郊区。
1.1.2 试验菌种
金黄色葡萄球菌(Staphyloccus aureus)、大肠杆菌
(Escherichia coli)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、啤
酒酵母(Saccharomgces cerevislac):广西师范大学生命
科学学院发酵工程实验室提供。
1.1.3 仪器
KQ-500DE 型数控超声波清洗器;UV-1201 紫外
可见分光光度计;HWS26 型电热恒温水浴锅;VTX-
3500 型旋涡混合器 ;YXQ 手提压力蒸汽灭菌锅 ;
HP400S 生化培养箱 ;SW-CY-ZF 超净工作台 ; RE-
52A旋转蒸发仪; FW-80型万能粉碎机等。
1.1.4 试剂
乙醇、石油醚、硝酸铋、氯化汞、碘化钾、镁粉、三
氯化铝、氢氧化钠、三氯化铁、溴酚蓝、碘、盐酸、浓氨
水、磷钼酸、浓硫酸、氯仿等(均为分析纯)。
1.2 方法
1.2.1 黄皮叶不同溶剂活性物质的制备
黄皮叶洗净,55℃烘干、粉碎过 40 目筛。 取 10 g
分别采用石油醚 、乙醇 、水为提取溶剂 ,在料液比
(g ∶mL)为 1∶15、超声频率 40 kHz、超声波功率 200 W、
提取时间 20 min 条件下提取两次,合并两次提取液减
压浓缩成浸膏,分别得黄皮叶石油醚、乙醇、水粗提
物,0 ℃~4℃下保藏备用。
1.2.2 培养基的制备
酵母膏琼脂培养基配方:蛋白胨 10 g、麦芽糖 20 g、
酵母膏 5 g、琼脂 20 g,将各原料溶化后补水至 1 000mL,
pH自然,灭菌供活化各供试菌用。
1.2.3 试验菌悬液的制备
为使结果准确,接种菌量必须标准化,采用麦氏
浊度法测量菌浓。 供试菌斜面活化、培养,然后将试验
菌用生理盐水配制成梯度菌液, 以麦氏 0.5 号标准管
为对照,在 560 nm处用分光光度计测各梯度菌液的吸
光值,挑选 0.5麦氏浊度的稀释菌液,即相当于各供试
菌的浓度为 1.5×108个/mL[6],备用。
麦氏 0.5 号标准管的配制 [6]:配制 0.048 mol/L 的
BaCl2 (即 150 g/mL 的 BaCl2 0.5 mL 加 0.18 mmol/L 的
H2SO4 99.5 mL配制而成),置于避光处保存。
1.2.4 抑菌试验方法
1.2.4.1 各溶剂提取物抑菌预试验
采用纸片扩散法 [6]对 1.2.1 各提取原液进行抑菌
作用的预试验,用游标卡尺测量抑菌圈直径,抑菌圈
最大的为抑菌最强的,结果取 3次重复试验的平均值。
选择该提取液进行进一步的定性、定量抑菌试验及化
学成分的预试验。
1.2.4.2 抑菌效果测定方法——纸片扩散法[6]
将灭菌冷却至 45℃~48 ℃的培养基,每 50 mL 加
1 mL 1.2.3 制备的试验菌液,混合均匀,取 20 mL 置于
培养皿中,制成含菌平板。 然后将直径 5 mm的灭菌滤
纸片放入不同浓度(原液、以及用 20 %乙醇稀释至浓
度为 50 %、25 %、12.5 %、6.25 %)的提取液中浸泡 24 h
风干后均匀放置在培养基表面,轻压使之固定,每菌重
复 3 次,并用 20 %乙醇作对照,分别放在合适温度下
培养(细菌 36 ℃培养 18 h~24 h,真菌 27 ℃培养 24 h~
48 h)。 用刻度尺测定各平板上抑菌圈直径,结果取
3次重复试验的平均值。
1.2.4.3 定量测定方法——稀释法[6]
取黄皮叶提取物 8 g,用 20 mL 丙酮溶解,用无菌
水定容至 100 mL,此浓度为 80 g/L,采取 2倍稀释法再
分别稀释为 40、20、10、5 g/L不同浓度的供试溶液。 吸
取各稀释液 2 mL分别放入无菌的空白培养皿中,每皿
中再加入 18 mL已融化的固体培养基, 制成含各浓度
提取物的供试平板。 取 0.2 mL 0.5 麦氏浊度的菌悬液
涂布在平板上,每种试验菌每个浓度重复 3次(结果为
其平均值), 同时用含 2 %丙酮的平板作对照于 28 ℃
恒温培养 24 h, 以不长菌的提取液的最低浓度为最小
抑菌浓度(MIC)。
食品保鲜
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食品研究与开发2009 年 2 月第 30 卷第 2 期
表 1 不同溶剂提取物对试验菌的抑菌效果
Table 1 Antimicrobial effects of different solvent
抑菌圈直径/mm
提取溶剂
Extraction
solvent
石油醚
Petroleum ether
乙醇 Ethanol
水 Water
啤酒酵母
Saccharomgces
cerevislac
8.0
9.0
-
枯草芽孢杆菌
Bacillus
subtilis
11.0
15.5
-
大肠杆菌
Escherichia
coli
8.0
13.5
-
金黄色葡萄球菌
Staphyloccus
aureus
9.5
12.5
-
注:-为抑菌圈不明显。
1.2.5 乙醇、石油醚提取物化学成分的初步鉴定
采用化学成分预试验的方法对提取物化学成分
进行初步鉴定 [7]。 采用试管法对黄酮、酚类、有机酸、
生物碱、甾体、萜类、挥发油、香豆素等成分进行定性
鉴定。
2 结果与分析
2.1 各溶剂提取物抑菌预试验
采用纸片扩散法 [6]对石油醚、乙醇、水提取液进行
抑菌作用预试验,结果见表 1。
表 1 结果显示,抑菌结果为乙醇提取物﹥石油醚
提取物, 而水提取物对几种试验菌抑菌作用不明显。
表明抑菌活性物质为极性较大的醇提物和脂溶性物
质,并且极性较大的醇提物的含量更高,抑菌活性更
强。 因此,选择乙醇提取物进行进一步的抑菌试验。
2.2 乙醇提取物纸片扩散法试验
不同浓度黄皮叶乙醇提取物对供试菌的抑菌效
果见图 1、表 2。
表 2、 图 1 结果显示, 不同稀释浓度提取物对 4
种试验菌的抑菌效果随着提取物浓度的降低而抑菌
圈变小,两者呈一定的量效关系。并且,原液对几种供
试菌都有显著的抑菌效果,其抑菌大小顺序为枯草芽
孢杆菌>大肠杆菌>金黄色葡萄球菌>酵母菌。 其中原
液对枯草芽孢杆菌的抑菌效果最大, 抑菌圈直径为
15.5 mm, 且在提取物浓度为 6.25 %时仍对枯草芽孢
杆菌和金黄色葡萄球菌有一定的抑菌作用,表明它们
对黄皮叶提取物敏感。
2.3 乙醇提取物稀释法试验
培养 24 h时,不同浓度黄皮叶乙醇提取物对试验
菌的抑制效果见表 3、图 2。
图 2 提取物对试验菌最低抑菌浓度(MIC)
Fig.2 MIC of extracts on each sensitive strain
表 3 提取物对试验菌最低抑菌浓度(MIC)结果
Table 3 MIC results of extracts on each sensitive strain
注:无菌落者为-;菌落数少于 10 个数为+;菌落数在 10~30 个为++;
菌落数在 30~50 个为+++;菌落数多于 50 个为++++。
2 %丙酮
2 %Acetone
++++
++++
+++
++++
提取物浓度/(g/L)
Extraction concentration/(g/L)
金黄色葡萄球菌 Staphyloccus aureus
大肠杆菌 Escherichia coli
枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis
啤酒酵母 Saccharomgces cerevislac
0.5
+++
++
++
+++
1
++
++
++
++
2
+
+
+
+
4
-
-
-
+
8
-
-
-
-
图 1 提取物抑菌效果照片
Fig.1 Photos of inhibition effects of the extracts
金黄色葡萄球菌和大肠杆菌
枯草芽孢杆菌和啤酒酵母菌
表 2 不同浓度提取物对试验菌的抑菌效果
Table 2 Antimicrobial effects of different concentration extracts
抑菌圈直径/mm
注:-表示无抑菌圈。
提取物浓度/%
Extraction concentration/%
金黄色葡萄球菌 Staphyloccus aureus
大肠杆菌 Escherichia coli
枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis
啤酒酵母 Saccharomgces cerevislac
6.25
7.0
-
8.0
-
12.5
8.0
-
10.0
-
25
9.0
-
11.5
7.0
50
10.5
8.0
12.0
8.0
100
12.5
13.5
15.5
9.0
20 %乙醇
20 %Ethanol
-
-
-
-
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试验菌
Sensitive strain
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食品研究与开发 2009 年 2 月第 30 卷第 2 期
表 4 提取物化学成分预试验结果
Table 4 The results of extracts pre-experiment of chemical
composition
结果
Result
++
+
+
+
+
+
++
++
+
+
+
+
预试验方法
Pre-experiment method
碘化铋钾试验
碘化汞钾试验
碘化碘钾试验
盐酸镁粉试验
三氯化铝
三氯化铁
溴酚蓝反应
氢氧化钠-盐酸法
磷钼酸乙醇法
氯仿-浓硫酸法
氯仿-浓硫酸法
磷钼酸乙醇法
成分
Component
生物碱
生物碱
生物碱
黄酮
黄酮
酚类
有机酸
香豆素
挥发油
甾体
萜类
萜类
溶剂
Solvent
乙醇 Ethanol
乙醇 Ethanol
乙醇 Ethanol
乙醇 Ethanol
乙醇 Ethanol
乙醇 Ethanol
乙醇 Ethanol
乙醇 Ethanol
石油醚 Petroleum ether
石油醚 Petroleum ether
石油醚 Petroleum ether
石油醚 Petroleum ether
表 3、图 2 结果表明,培养 24 h 时,对照 2 %丙酮
作为助溶剂无抑菌作用,从而可排除它对试验结果的
影响。而不同浓度的黄皮叶提取物对 4 种试验菌均有
抑菌效果,其中在本试验范围内对各试验菌的最低抑
制浓度(MIC)分别为:金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯
草芽孢杆菌均<4 mg/mL、啤酒酵母<8 mg/mL。 表明黄
皮叶提取物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢
杆菌均有显著的抑菌效果,对啤酒酵母有较好的抑菌
效果。
2.4 乙醇、石油醚提取物化学成分的初步鉴定
用化学成分预试验的方法,对乙醇、石油醚提取
物进行化学成分定性鉴定,结果见表 4。
表 4 结果显示黄皮叶中含有多种化学成分,其中
乙醇提取物中含有较多的生物碱、有机酸和香豆素,黄
酮和酚类较少,表明乙醇提取物起抑菌的物质为生物
碱和有机酸等 [2-3]。 石油醚提取物中主要含有挥发油、
甾体和萜类等物质。
3 结论
1)石油醚、乙醇和水提物抑菌预试验结果表明,
乙醇提取物的抑菌作用最好,表明黄皮叶抑菌活性物
质是具有相当极性的一些化合物。
2)抑菌试验结果表明,黄皮叶提取物对 4 种试验
菌的抑菌效果随提取物浓度的降低而抑菌圈变小,两
者呈一定的量效关系。 其抑菌大小顺序为枯草芽孢杆
菌>大肠杆菌>金黄色葡萄球菌>酵母菌。 其中原液对
枯草芽孢杆菌的最大抑菌圈直径为 15.5 mm。 各试验
菌的 MIC 分别为:金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽
孢杆菌均<4 mg/mL,啤酒酵母<8 mg/mL。表明黄皮叶提
取物对前三者均有显著的抑菌效果,对后者有较好的
抑菌效果。
3)黄皮叶乙醇提取物化学成分预试验结果表明,
黄皮叶中含有较多的生物碱、有机酸、香豆素、黄酮和
酚类等物质,表明抑菌物质可能是生物碱、有机酸、黄
酮和酚类等 [2-3]。 石油醚提取物中含有挥发油、甾体和
萜类等物质。
4)试验结果表明黄皮叶乙醇提取物对 G+、G-细菌
和酵母均有较强的抑制作用,并且在提取物较低浓度
时具有较强的抑菌作用,表明它是一种有发展潜力的
抑菌物质,在食品防腐和水果保鲜等领域具有广阔的
应用前景。 其抑菌有效成分的鉴定、 分离和抑菌机理
等有待于进一步的研究。 我国尤其是广西、 广东等地
黄皮种植面积较大,因此,该研究对其进行合理开发
利用具有重要的意义。
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收稿日期:2008-05-15
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