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山胡椒提取物的抑菌活性及其稳定性



全 文 :食品与发酵工业 FOOD AND FERMENTATION INDUSTRIES
116 2013 Vol. 39 No. 5 (Total 305)
山胡椒提取物的抑菌活性及其稳定性*
游玉明,黄琳琳
(重庆文理学院林学与生命科学学院,重庆 永川,402160)
摘 要 为了解山胡椒提取物的抑菌活性和稳定性,通过抑菌实验和稳定性实验,研究了山胡椒水提物、75%乙
醇提取物和乙酸乙酯提取物对 5 种常见食源性污染菌的抑制作用,并探讨了热处理、pH值及紫外照射对山胡椒
75%乙醇提取物及乙酸乙酯提取物抑菌稳定性的影响。结果表明,3 种提取物对供试菌的抑菌效果大小顺序
为:乙酸乙酯提取物 > 75%乙醇提取物 >水提物。稳定性实验表明,山胡椒提取物的热稳定性良好;pH 值和紫
外照射对山胡椒提取物抑菌活性有一定影响,最适 pH值为 5 ~ 7;紫外照射不超过 10 min时抑菌活性稳定,超过
30 min后抑菌活性减弱,甚至消失。
关键词 山胡椒,提取物,抑菌活性,稳定性
第一作者:硕士,讲师(游玉明教授为通讯作者,E-mail:xuxiao-
jiaoyou@ 126. com)。
* 重庆市教委科技项目(No. KJ111202) ;重庆文理学院学生科研
项目(No. XZ20110042)资助
收稿日期:2012 - 12 - 18,改回日期:2013 - 03 - 28
山胡椒(Litsea cubeba) ,又称山苍子、木姜子、山
鸡椒,为樟科(Lauraceae)木姜子属多年生落叶小乔
木,广泛分布于亚洲热带,亚热带及澳洲等地,在我国
多分布于长江流域以南各省[1 - 2]。据研究山胡椒果
实中含有丰富的挥发油、生物碱、黄酮类、γ-丁内酯类
及半萜类化合物,具有广谱抗菌、温中理气、消肿止痛
等多方面功效,是我国卫生部公布的药食兼用植物材
料,有较高的食用及药用价值[3 - 5]。目前,国内外对
山胡椒的研究主要集中在山胡椒精油的提取、化学成
分分析及其生物活性等方面[6 - 9],而对山胡椒提取物
抑菌活性方面的研究鲜有报道。现代食品工业中使
用的防腐剂大多是化学防腐剂,由于化学防腐剂的安
全性问题,开发植物天然防腐剂是目前食品防腐研究
的热点。因此,本实验探讨了山胡椒提取物对常见食
品腐败菌的抑制作用及其影响因素,以期为山胡椒的
综合利用及新型安全天然食品防腐剂的开发提供参
考。
1 材料与方法
1. 1 材料与试剂
山胡椒,采摘于重庆市开县赵家街道渔乐基地,
自然条件下阴干;乙酸乙酯、无水乙醇(均为分析
纯) ,成都市科龙化工试剂厂。
供试菌种:大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡
萄球菌(Staphylococcus aureus)、枯草芽孢杆菌(Bacil-
lus subtilis)、荧光假单孢菌(P. Fluorescens)、酿酒酵母
(Saccharomycescerevisiae) ,由西南大学食品科学学院
实验中心提供。
营养琼脂培养基,用于细菌培养;马铃薯培养基
(PDA) ,用于酵母菌培养。
1. 2 仪器与设备
SW-CJ-2D型超净工作台,苏州净化设备有限公
司;SPX-250B-II型生化培养箱,上海跃进医疗器械
厂;LDZX-40AL 型高压灭菌锅,上海申安医疗器械
厂;RE-301 型旋转蒸发仪,巩义予华仪器有限公司。
1. 3 实验方法
1. 3. 1 山胡椒不同溶剂提取物的制备
参照杨冬梅[10]的方法并做修改。将干燥的山胡
椒粉碎过 55 目筛,称取山胡椒粉 10 g,按 1∶ 10 的固
液比分别加 3 种提取溶剂(水、75%乙醇溶液、乙酸
乙酯)混合,在 40℃恒温摇床(140 r /min)中浸提 4h,
抽滤得到提取液,于 55℃条件下减压干燥至膏状。
实验前将 3 种提取物稀释成 2 g /mL(每 1 mL溶液中
所含的有效成分来源于 2 g山胡椒粉)。
1. 3. 2 山胡椒提取物抑菌效果的测定
采用滤纸片法[11]。将灭菌后的滤纸片(直径 6
mm)分别放入 3 种山胡椒提取物中浸泡 30 min,取出
晾干,备用。吸取 100 μL 菌悬液(106 ~ 107 个 /mL)
于相应的固体培养基上涂布均匀,用无菌镊子取含山
胡椒提取物的滤纸片贴在固体平板上,每皿贴 3 片,
同时作对照。细菌 37℃培养 24 h,酵母菌 28℃培养
48 h后观察,测定滤纸片的抑菌圈直径,结果取 3 次
实验的平均值。
DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.2013.05.009
生产与科研经验
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1. 3. 3 最低抑菌浓度( MIC) 的确定
采用两倍稀释法[12]。分别以 75%乙醇和乙酸
乙酯为溶剂,将山胡椒 75%乙醇及乙酸乙酯提取物
分别配制成一系列浓度梯度的溶液,加入已融化好的
培养基中,混合均匀,使培养液中提取物质量浓度分
别为 1、1 /2、1 /4、1 /8、1 /16。待培养基凝固后,分别
接种金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、荧光假单胞菌
及酿酒酵母,培养后观察。以肉眼无可见菌落生长的
最小质量浓度为其 MIC,以相应溶剂作对照。
1. 3. 4 山胡椒提取物的抑菌稳定性
1. 3. 4. 1 热处理对提取物抑菌稳定性的影响
取 10 mL山胡椒 75%乙醇及乙酸乙酯提取物于
25 mL 具塞比色管中,分别置于 80、100℃ 水浴和
121℃湿热条件下处理 30 min,用滤纸片法测定样品
抑菌圈直径,实验重复 3 次。
1. 3. 4. 2 pH对提取物抑菌稳定性的影响
用 0. 1 mol /L的 NaOH和 0. 1 mol /L的 HCl分别
将 75%乙醇及乙酸乙酯提取液的 pH 值调为 3、5、7、
9、11,用滤纸片法测定样品抑菌圈直径,实验重复 3
次。
1. 3. 4. 3 紫外照射对提取物抑菌稳定性的影响
取 10 mL山胡椒 75%乙醇及乙酸乙酯提取物于
25 mL具塞比色管中,置于 20 W 的紫外灯下 30 cm
处分别照射 10、30、60 min,用滤纸片法测定样品抑
菌圈直径,实验重复 3 次。
2 结果与分析
2. 1 山胡椒不同溶剂提取物的抑菌效果
由表 1 可以看出,山胡椒不同溶剂提取物对供试
菌抑菌能力不同,其中乙酸乙酯提取物对 5 种供试菌
的抑制效果最好,其对 5 种供试菌的抑制效果按照抑
菌圈直径由大到小的顺序为:枯草芽孢杆菌(14. 3
mm)>荧光假单胞菌(12. 9 mm)>金黄色葡萄球菌
(12. 0 mm)>酿酒酵母(10. 9 mm)>大肠杆菌(6. 5
mm)。其次是 75%乙醇提取物,其对荧光假单胞菌
的抑菌效果最好,抑菌圈直径为 11. 1 mm,说明山胡
椒提取物对微生物的抑制作用具有选择性。而山胡
椒水提取在每 1 mL溶液中所含有效成分来源于 2 g
山胡椒粉的浓度下,对 5 种微生物的抑菌圈直径均为
滤纸片直径(6. 0 mm) ,即均没有抑制效果。这可能
是因为山胡椒中的主要有效成分如精油、生物碱及萜
类等化合物为极性较弱的物质,在水中溶解度较小,
而在 75%乙醇及乙酸乙酯这两种提取溶剂中的溶解
度较大。
表 1 山胡椒不同溶剂提取物的抑菌效果
Table 1 Inhibition zone diameters of different
extracts from Litsea cubeba
提取物
抑菌圈直径 /mm
金黄色
葡萄酒菌
枯草芽
孢杆菌
荧光假单
孢杆菌
大肠杆菌 酿酒酵母
水 6. 0 6. 0 6. 0 6. 0 6. 0
75%乙醇 10. 0 9. 7 11. 1 6. 3 10. 0
乙酸乙酯 12. 0 14. 3 12. 9 6. 5 10. 9
阴性对照 6. 0(滤纸片直径)
2. 2 山胡椒 75%乙醇及乙酸乙酯提取物的MIC
根据实验结果选择研究山胡椒 75%乙醇及乙酸
乙酯提取物的 MIC,采用 2 倍稀释法进行测定。由表
2 可知,山胡椒 75%乙醇及乙酸乙酯提取物对不同供
试菌具有不同的抑菌效果,2 种提取物均对荧光假单
胞菌的抑制效果最好,MIC 为 1 /32 g /mL;其次为金
黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌,MIC 为 1 /16 g /mL;
而对酿酒酵母,乙酸乙酯提取物有较好的抑菌效果,
其 MIC为 1 /16 g /mL。
表 2 山胡椒 75%乙醇及乙酸乙酯提取物 MIC
Table 2 MICs of 60% ethanol and ethyl acetate
extracts from Litsea cubeba
供试菌
金黄色
葡萄球菌
枯草芽
孢杆菌
荧光假单
孢杆菌
酿酒酵母
75%乙醇
MIC /(g·mL -1)
1 /16 1 /16 1 /32 1 /4
乙酸乙酯
MIC /(g·mL -1)
1 /16 1 /16 1 /32 1 /16
2. 3 山胡椒提取物的抑菌稳定性
2. 3. 1 热处理对提取物抑菌稳定性的影响
热处理对提取物抑菌活性的影响见图 1。由图 1
可知,山胡椒提取物经不同温度热处理后仍保持较强
的抑菌活性,在处理温度不超过 100℃时,与空白对
照相比均没有显著性差异(P > 0. 05) ,即使在 121℃
处理 30 min后,除 75%乙醇提取物对荧光假单胞菌
和乙酸乙酯提取物对酿酒酵母的抑菌性显著性(P <
0. 05)下降之外,对其他供试菌仍具有较高的活性,
说明了山胡椒中的抑菌成分具有较好的热稳定性,与
顾仁勇等[2]对山胡椒精油抑菌稳定性的研究结论一
致。
2. 3. 2 pH对提取物抑菌稳定性的影响
pH对提取物抑菌活性的影响见图 2。由图 2 可
食品与发酵工业 FOOD AND FERMENTATION INDUSTRIES
118 2013 Vol. 39 No. 5 (Total 305)
A. 75%乙醇提取物;B. 乙酸乙酯提取物
图 1 热处理对山胡椒提取物抑菌稳定性的影响
Fig 1 Effect of heat treatment on antimicrobial
activity of extract from Litsea cubeba
以看出,pH值对山胡椒提取物抑菌活性有一定影响。
当 pH < 7 时,随着 pH 值的增加,抑菌性呈现增加的
趋势,当 pH >7 时,山胡椒 75%乙醇提取物对金黄色
葡萄球菌和酿酒酵母的抑菌性活性显著(P < 0. 05)
下降;山胡椒乙酸乙酯提取物在 pH > 9 之后对酿酒
酵母抑菌活性基本消失,而 2 种提取物对枯草芽孢杆
菌及荧光假单胞菌的抑制能力随 pH 值的升高而增
加,这可能是因为山胡椒提取物中存在黄酮类等部分
酸性抑菌成分和生物碱等碱性抑菌成分[13],与溶液
中的酸碱物质发生反应,丧失了对部分微生物的抑制
作用。因此总体来看,山胡椒提取物在 pH 值 5 ~ 7
时抑菌活性较强。
2. 3. 3 紫外照射对提取物抑菌稳定性的影响
紫外照射对提取物抑菌稳定性的影响见图 3。
从图 3 可知,紫外线照射对山胡椒提取物抑菌活性有
较大的影响,但 2 种提取物中的抑菌成分对紫外线的
敏感性存在一定差异。75%乙醇提取物在经紫外线
照射 30 min 后,对 4 种供试菌的抑菌能力基本保持
不变,但乙酸乙酯提取物仅在紫外照射 10 min 后能
保持较强的抑菌活性,当经紫外照射 30 min 后,与对
照相比其抑菌活性显著性(P < 0. 05)下降;2 种山胡
椒提取物抑菌能力经紫外照射 60 min 后均显著性下
降(P < 0. 05) ,对酿酒酵母基本失去了抑制能力。这
说明山胡椒抑菌物质中含有部分对紫外线敏感的抑
A. 75%乙醇提取物;B. 乙酸乙酯提取物
图 2 pH对山胡椒提取物抑菌稳定性的影响
Fig 2 Effect of pH on antimicrobial activity of
extract from Litsea cubeba
菌成分,长时间紫外照射,对山胡椒提取物抑菌能力
有较大的破坏。因此,在实际应用中应尽量缩短紫外
照射时间。
A. 75%乙醇提取物;B. 乙酸乙酯提取物
图 3 紫外照射对山胡椒提取物抑菌稳定性的影响
Fig 3 Effect of UV irradiation on antimicrobial activity
of extract from Litsea cubeba
生产与科研经验
2013年第 39卷第 5期(总第 305期) 119
3 结论
山胡椒 75%乙醇提取物及乙酸乙酯提取物对金
黄色葡萄球菌、荧光假单胞菌及酿酒酵母等 5 种供试
菌均有一定的抑制作用,3 种提取物抑菌效果大小顺
序为:乙酸乙酯提取物 > 75%乙醇提取物 >水提物。
MIC实验表明,山胡椒提取物对不同菌种的抑制作用
差别较大,其中抑制荧光假单孢菌的 MIC 值最小,为
1 /32 g /mL。稳定性实验表明,pH值及紫外照射对山
胡椒 75%乙醇提取物及乙酸乙酯提取物的抑菌能力
有一定影响,在 pH 值为 5 ~ 7 时对 5 种供试菌的抑
菌效果较好,但对紫外线的敏感性存在一定差异,
75%乙醇提取物经紫外照射 30 min 后,其抑菌能力
显著下降(P < 0. 05) ,而乙酸乙酯提取物仅经紫外照
射 10 min,则显著性降低(P < 0. 05)。2 种提取物热
稳定良好,即使在 121℃处理 30 min仍能保持较强抑
菌能力。
本文主要考察了山胡椒提取物的抑菌活性及其
稳定性,但其中发挥主要抑菌活性的物质组成还未能
明确,下一步将进行其主要抑菌活性物质的分离纯化
与结构分析,从而明确抑菌的物质基础及机理。
参 考 文 献
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Antimicrobial activity and stability of extracts from Litsea cubeba
YOU Yu-ming,HUANG Lin-lin
(College of Forestry and Life Science,Chongqing University of Arts and Sciences,Yongchuan 402160,China)
ABSTRACT In this study,water extract,75% ethanol extract and ethyl acetate extract from Litsea cubeba were
tested for their antimicrobial activities against five common food borne pathogenic microbes. Meanwhile,thermal treat-
ment,pH and UV irradiation affecting the antimicrobial activity of the 75% ethanol extract and ethyl acetate extract
were also investigated. The results showed that the extracts sequentially inhibited five common microbes in the follow-
ing order:ethyl acetate extract > 75% ethanol extract > water extract. Stability experiments revealed that the extracts
were stable to heat. Meanwhile pH and UV irradiation had strong influence on the antimicrobial effect of the extracts,
and the optimal pH was 5 ~ 7. The antimicrobial activity of the extract exhibited good stability when the time of UV ir-
radiation was less than 10 min,but it obviously decreased or even disappeared after treatment for 30 min.
Key words Litsea cubeba,extract,antimicrobial activity,stability