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蕨麻提取物的抑菌作用及其稳定性研究



全 文 :127※基础研究 食品科学 2010, Vol. 31, No. 07
蕨麻提取物的抑菌作用及其稳定性研究
杨冬梅 1,朱兴一 2,王秋霜 3,毕 阳 1,邱昭政 1
(1.甘肃农业大学食品科学与工程学院,甘肃 兰州 730070;2.浙江工业大学药学院,浙江 杭州 310014;
3.广东省农业科学院茶叶研究所,广东 广州 510640)
摘 要:利用琼脂打孔扩散法研究蕨麻水提取物、60%乙醇提取物和乙酸乙酯提取物对 6种常见食源性污染菌的
抑制作用;并探讨 pH值和热处理对蕨麻 60%乙醇提取物抗菌活性的影响。结果表明:3种提取物对 6种食源性污
染菌均有抑制作用,其中 60%乙醇提取物抑菌效果最好;在 pH值为 7时 60%乙醇提取物对 6种食源性污染菌的抑
制效果均达到最大;加热对蕨麻 60%乙醇提取物抑菌效果的影响与温度和时间均有关,在 121℃加热 30min时,抑
菌活性有明显下降。
关键词:蕨麻;提取物;抑菌作用;最小抑菌浓度(MIC)
Antibacterial Activity and Stability of Extracts from Potentilla ansterina L.
YANG Dong-mei1,ZHU Xing-yi2,WANG Qiu-shuang3,BI Yang1,QIU Zhao-zheng1
(1. College of Food Science and Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China;2. College of Pharmaceutical
Sciences, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China;3. Tea Research Institute, Guangdong Academy of
Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China)
Abstract :Inhibitory effects of water extract, 60% ethanol extract and ethyl acetate extract from Potentilla ansterina L. against
6 common foodborne pathogenic bacteria were tested using agar diffusion method. Meanwhile, pH and thermal treatment
affecting the antibacterial activity of the 60% ethanol extract were also investigated. Results indicated that all the 3 extracts from
Potentilla ansterina L., especially the 60% ethanol extract exhibited an obvious inhibitory effect against 6 pathogenic bacteria tested.
The inhibitory effects of the 60% ethanol extract against 6 pathogenic bacteria tested all reached the highest levels at pH 7. The
antibacterial activity of the 60% ethanol extract exhibited good thermal stability, although the heating treatment at 121 ℃ for 30
min resulted in an obvious decrease in the antibacterial activity.
Key words:Potentilla ansterina L.;extract;antibacterial activity;minimal inhibitory concentration (MIC)
中图分类号: Q949.751.8;TS201.6 文献标识码:A 文章编号:1002-6630(2010)07-0127-04
收稿日期:2009-08-11
作者简介:杨冬梅(1978—),女,副教授,博士,研究方向为农产品贮藏与加工。E-mail:ydm78@163.com
蕨麻是蔷薇科植物鹅绒委陵菜(Potentill anserine L.)
的干燥块根,又名蕨麻委陵菜、人生果等,属多年生
匍匐草本植物,广泛分布于青海、甘肃、西藏等地,
属高原高寒地区生长的植物,一般生长环境在海拔
2500~3000 米,藏医称“卓老沙僧”[1-2],是一种药食
两用型植物。
蕨麻含有大量的淀粉、蛋白质、脂肪,富含人类
所需的 18 种氨基酸、多种维生素和微量元素,是一种
优良的保健食品,食用历史悠久 [ 3 ]。同时,蕨麻还具
有健脾益胃、生津止渴、益气补血之功能,常以其入
药[4],其作为一种治疗乙型肝炎的药物在民间的使用也
已有几千年的历史[5 - 6 ]。现代研究也表明,蕨麻具有多
种药效[4]。从化学成分的角度考察,不同提取溶剂获取
的主要成分不同,而蕨麻的不同溶剂提取物均具有不同
的活性,例如石油醚提取物主要是小极性的化合物,而
蕨麻石油醚部位在体外可清除 O 2·和·O H,具有较
强的抗氧化能力;乙醇水溶液能够比较全面的提取材料
中的各种成分,蕨麻 90%乙醇提取物有明显的抗缺氧和
抗氧化作用[7],蕨麻 70%乙醇提取物对心肌细胞缺氧损
失具有显著的保护作用[8]。另外,用水作为溶剂往往提
取出植物材料中的大量糖类,刘春兰等[9]用水从蕨麻中
提取出了含阿拉伯糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、半
乳糖醛酸的酸性杂多糖,而多糖也具有多种活性。
为了探讨蕨麻不同成分的抑菌效果,本研究比较了
蕨麻的水提取物、60%乙醇提取物和乙酸乙酯提取物对
部分食品污染细菌的抑菌效果,并对提取物的最低抑菌
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浓度以及酸碱稳定性、热稳定性进行探讨,以期为蕨
麻的深度利用和开发新型食品防腐剂提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
1.1.1 材料与试剂
蕨麻 兰州市桃海市场。无水乙醇、乙酸乙酯、
盐酸、氢氧化钠等试剂均为分析纯。
大肠杆菌(Escherichia coli)、枯草芽孢杆菌(Bacillus
subtil is)、蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、志贺氏菌
( S h i g e l l a s p . )、金黄色葡萄球菌( S t a p h y l o c o c c u s
aureus)、沙门氏菌(Salmonella sp.) 甘肃农业大学动物
医学院微生物实验室。
1.1.2 仪器与设备
W-201B型数显恒温水浴锅、R-201旋转蒸发仪 上
海申胜生物技术有限公司;SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵
郑州长城科工贸有限公司;YX208A型高压蒸汽灭菌锅
上海三申医疗器械有限公司;CS101-A型电热鼓风干燥
箱 重庆实验设备厂制造;DHP-9002型恒温培养箱 北
京市永明医疗器械有限公司。
1.2 方法
1.2.1 蕨麻提取物的制备
新鲜蕨麻清洗干净后在 50℃下烘干,粉碎,过 40
目筛,得蕨麻粉。称取蕨麻粉 10g 于 500mL 的 3 角瓶
中,以 1:10的固液比分别加 3种提取溶剂(水、60%乙
醇溶液、乙酸乙酯)混合,在 4 0℃恒温水浴锅中浸提
4 h,过滤,收集滤液。乙酸乙酯提取物直接旋转蒸发
浓缩成膏状物,60%乙醇提取物浓缩除去乙醇烘干水分
成膏状物,水提物 50℃下烘干成膏状物。实验前将 3种
提取物稀释成 1g/mL(每 1mL溶液中所含的有效成分来源
于 1 g 蕨麻粉,下同 )。
1.2.2 蕨麻提取物抑菌效果研究
采用改良琼脂打孔扩散法测定蕨麻不同溶剂提取物
对 6种食源性污染细菌的的抑菌效果。同时做对照,重
复 3 次。
制备牛肉膏蛋白胨琼脂平板,吸取 0 . 1mL 菌悬液
(108CFU/mL)于平板上,将菌悬液涂布均匀,用灭菌后
的打孔器(直径 10mm)在每个平板的中央打一个孔,用无
菌牙签将打下的培养基平板挑下,使培养皿的平板中
央形成一个凹面。用胶头滴管吸取 1% 无菌琼脂溶液,
滴一滴琼脂溶液于每个平板的凹面处,放置并使其冷
却凝固。
用提取溶剂配制 1g/mL的提取物溶液,吸取 0.1mL
蕨麻提取液,滴入每个平板的凹面处,以每种提取溶
剂做对照实验。将平板转移到 3 7℃恒温培养箱中培养
24h,采用十字交叉法测量抑菌圈直径,实验重复 3次。
1.2.3 最小抑菌浓度(MIC)确定
采用 2 倍稀释法[10],以 60% 乙醇为溶剂,将蕨麻
60%乙醇提取物配制一系列梯度浓度的溶液,加入已融
化好的培养基中,混合均匀,使培养基中提取物质量
浓度为 1、0.5、0.25、0.125、0.0625g/mL。待培养基
冷却凝固后,平板划线接种,按前述条件培养,观察
结果,每一浓度梯度做 3 组平行实验,与对照组(菌落
正常生长)比较,肉眼可见菌落生长者为无抑制作用,
以完全没有菌落生长的最小质量浓度为其MIC,以 60%
乙醇作对照。
1.2.4 pH值对蕨麻提取物稳定性的影响
采用改良琼脂打孔扩散法,将蕨麻的 60%乙醇提取
物溶液的 p H 值调至 3、5、7、9、1 1,同时以相同
pH值的 60%乙醇溶液为对照。每个 pH值处理设置 3个
平行重复。
1.2.5 温度对提取物的稳定性影响
将蕨麻 60%乙醇提取物配制成 1g/mL的溶液后,移
取部分分别置于 30、60、80、100℃水浴和 121℃湿热
条件下各处理 5、10、30min后,用改良琼脂打孔扩散
法测定提取液的抑菌效果,实验重复 3 次。
2 结果与分析
2.1 蕨麻不同溶剂提取物的抑菌效果
通过改良的琼脂打孔扩散法测定了蕨麻 3种不同溶
剂提取物对 6种食品常见污染菌的抑菌性,其结果如表
1 所示。
由表 1 可知,蕨麻的水提取物、6 0 % 乙醇提取物
及乙酸乙酯提取物均对供试菌表现出抑制作用,但不同
溶剂提取物对各种供试菌的抑菌活性不同,其中 60%乙
醇提取物对 6种细菌的抑制效果最好,其对 6种供试菌
的抑制效果按照抑菌圈直径由大到小的顺序为:蜡样芽
孢杆菌(29mm)>大肠杆菌(26.5mm)>志贺氏菌(26.2mm)>
金黄色葡萄球菌(25.5mm)>沙门氏菌(24mm)>枯草芽孢杆
菌(21mm)。其次是蕨麻的水提物,其对蜡样芽孢杆菌
的抑制效果最好,抑菌圈直径为 27mm,对枯草芽孢杆
菌的抑制效果最弱。最后才是乙酸乙酯提取物。这说
明蕨麻提取物中的抑菌物质比水更易溶解于 6 0 % 的乙
醇。另外对于不同细菌来说,同一种提取物的抑菌效
果也不同,但是与细菌是否属于革兰氏阳性菌或者革兰
氏阴性菌并没有关系,这与 Jayaprakasha等[11]发现葡萄
籽提取物对革兰氏阳性菌的抑制作用强于革兰氏阴性菌
的结论并不相同,这可能是由于不同植物来源的抑菌物
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菌种 金黄色葡萄球菌 沙门氏菌 蜡样芽孢杆菌 志贺氏菌 大肠杆菌
MIC/(g/mL) 0 . 125 0 . 125 0. 0625 0 . 125 0 . 125
表2 蕨麻 60%乙醇提取液MIC
Table 2 MICs of 60% ethanol extract from Potentilla ansterina L.
against 5 common foodborne pathogenic bacteria
质其抑菌机理并不相同。 因此,提取物的最适抑菌 p H 值为 7。
可见,蕨麻提取液的抑菌活性与 p H 值有很大关
系,在酸性 pH值范围内,蕨麻 60%乙醇提取液的抑菌
活性随 pH值降低而加强,pH值中性时抑菌活性达到最
大,而在碱性 pH 值条件下,随 p H 值的增大抑菌活性
明显呈降低趋势。这与李军红等[12]在 3种坚果类食品壳提
取物对食品污染菌的抑制效果一致,但却与赵淑艳等[13]
在山茱萸提取物对食品污染菌的抑制效果相反,这种现
象可能是由于不同材料中的抑菌物质成分不同,而蕨麻
提取液中的抑菌物质在中性环境下稳定,在强酸性和强
碱性条件下会被破坏。
注:+ .该菌为革兰氏阳性细菌;-.该菌为革兰氏阴性细菌。
供试菌株 浸提液 抑菌圈直径 /mm
水 23.5
金黄色葡萄球菌+ 60%乙醇 25.5
乙酸乙酯 12
水 19
沙门氏菌- 60%乙醇 24
乙酸乙酯 12.5
水 27
蜡样芽孢杆菌+ 60%乙醇 29
乙酸乙酯 12
水 20.2
志贺氏菌- 60%乙醇 26.2
乙酸乙酯 15.2
水 22.3
大肠杆菌- 60%乙醇 26.5
乙酸乙酯 14.2
水 19.2
枯草芽孢杆菌+ 60%乙醇 21
乙酸乙酯 12.8
表1 不同蕨麻提取物的抑菌效果
Table 1 Inhibition zone diameters of different extracts from
Potentilla ansterina L. against 6 common foodborne pathogenic
bacteria
根据实验结果选择研究蕨麻 6 0 % 乙醇提取物的
M I C,采用 2 倍稀释法进行测定。由表 2 可知,蕨麻
60%乙醇提取物对不同供试菌具有不同的抑菌效果:对
蜡样芽孢杆菌有较好的效果,MIC为 0.0625g/mL;对金
黄色葡萄球菌、沙门氏菌、志贺氏菌和大肠杆菌的MIC
均为 0.125g/mL。
2.3 pH值对蕨麻提取液抑菌效果的影响
因为蕨麻 60%乙醇提取物的抑菌效果最好,因此考
察了 pH值对蕨麻 60%乙醇提取液抑菌活性的影响。将
p H 值设置为 3、5、7、9、1 1 不同处理,以 6 种
食源性细菌为供试菌,采用改良琼脂打孔扩散法测
定了不同 p H 值条件下的抑菌作用,实验结果如表 3
所示。
从表 3 可以看出,对于 6 种供试食源性污染细菌,
pH值对蕨麻 60%乙醇提取物抑菌性有一定的影响。在
p H 小于 7 时,随着 p H 值的增高,抑菌性逐渐增强;
在 pH值为 7时,6种供试菌的抑菌圈直径均达到最大;
但当 pH值大于 7时,其抑菌性随 pH值的增加反而降低。
pH值
抑菌圈直径 /mm
金黄色葡萄球菌 大肠杆菌 枯草芽孢杆菌 志贺氏菌 沙门氏菌 蜡样芽孢杆菌
3 21.3 22.9 22.7 22.7 21.2 22.0
5 24.6 25.8 26.2 26.5 24.6 24.9
7 26.7 27.7 28.0 28.7 25.4 26.3
9 26.2 26.3 27.1 27.4 24.3 25.3
11 25.6 24.9 25.6 25.7 23.8 24.8
表3 pH值对蕨麻浸提物抑菌效果的影响
Table 3 Effects of pH value on antibacterial activity of Potentilla
ansterina L. extracts
2.4 温度对蕨麻提取液抑菌效果的影响
鉴于蕨麻 60%乙醇提取物对受试细菌的抑制效果良
好,采用改良琼脂打孔扩散法,以大肠杆菌、沙门氏
菌、枯草芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、志贺氏菌为指示
菌,测定了不同加热温度及加热时间处理后蕨麻 60%乙
醇提取物的抑菌圈直径,结果见表 4~8。
表5 加热处理后蕨麻提取液对沙门氏菌的抑制
Table 5 Effects of heating temperature and time on inhibition
zone diameters of 60% ethanol extract from Potentilla ansterina L.
against Salmonella sp.
时间 /min
抑菌圈直径 /mm
30℃ 60℃ 80℃ 100℃ 121℃
5 19.8 19.0 16.4 16.2 15.3
10 19.8 18.5 20.0 19.7 19.2
30 21.3 17.7 18.9 17.1 12.6
对照 19.5
表4 加热处理后蕨麻提取液对大肠杆菌的抑制
Table 4 Effects of heating temperature and time on inhibition
zone diameters of 60% ethanol extract from Potentilla ansterina L.
against Escherichia coli
时间 /min
抑菌圈直径 /mm
30℃ 60℃ 80℃ 100℃ 121℃
5 23.2 22.0 20.4 20.4 19.0
10 22.9 21.2 18.6 19.0 18.6
30 22.2 20.1 19.1 18.9 18.2
对照 23.0
2.2 蕨麻 60%乙醇提取物对不同细菌的MIC 比较
2010, Vol. 31, No. 07 食品科学 ※基础研究130
由表 4~8 可以看出,经过不同加热温度和时间的
处理,对蕨麻 6 0 % 乙醇提取物抑菌效果的影响是不同
的,提取物对 5种供试细菌抑菌效果的变化具有基本相
同的趋势:当加热温度不超过 100℃时,其抑菌活性具
有良好的稳定性;尤其当加热温度不超过 8 0℃时,随
着加热时间的延长,其抑菌圈直径变化很小;当加热温
度升高至 80~100℃,其抑菌圈直径随温度的增加和时
间的延长略有减小。当加热温度升高至 121℃,且随加
热时间的延长,其抑菌圈直径大幅度降低,但仍然表现
出一定的抑菌效果。蕨麻 60%乙醇提取物在经过 121℃
高温处理 30min后抑菌性能明显降低,但仍然对 5种供
时间 /min
抑菌圈直径 /mm
30℃ 60℃ 80℃ 100℃ 121℃
5 23.4 20.9 21.9 21.9 20.9
10 23.4 23.1 21.6 21.7 21.9
30 23.1 21.6 21.1 22.1 20.1
对照 23.6
表6 加热处理后蕨麻提取液对枯草芽孢杆菌的抑制
Table 6 Effects of heating temperature and time on inhibition
zone diameters of 60% ethanol extract from Potentilla ansterina L.
against Bacillus subtilis
表7 加热处理后蕨麻提取液对腊样芽孢杆菌的抑制
Table 7 Effects of heating temperature and time on inhibition
zone diameters of 60% ethanol extract from Potentilla ansterina L.
against Bacillus cereus
时间 /min
抑菌圈直径 /mm
30℃ 60℃ 80℃ 100℃ 121℃
5 24.9 25.0 18.2 18.8 19.6
10 23.3 22.8 20.5 18.2 19.8
30 23.8 22.9 20.9 18.9 17.4
对照 24.5
时间 /min
抑菌圈直径 /mm
30℃ 60℃ 80℃ 100℃ 121℃
5 20.1 18.5 19.0 19.1 18.9
10 21.1 19.7 17.1 17.0 17.0
30 20.9 20.1 19.1 19.0 14.6
对照 21.0
表8 加热处理后蕨麻提取液对志贺氏菌的抑制
Table 8 Effects of heating temperature and time on inhibition
zone diameters of 60% ethanol extract from Potentilla ansterina L.
against Shigella sp.
试菌具有较好的抑制效果,因此可以说明它们的抑菌成
分有一定的热稳定性。
3 结 论
蕨麻水提取物、60%乙醇提取物及乙酸乙酯提取物
对 6 种食品污染菌:大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样
芽孢杆菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌都
有一定的抑制作用,其中抑制效果从大到小依次为 60%
乙醇提取物>水提取物>乙酸乙酯提取物。60%乙醇提
取物对不同细菌的MIC不同,其中抑制蜡样芽孢杆菌的
MIC最小,为 0.0625g/mL。蕨麻 60%乙醇提取物的抑
菌效果还受酸碱度的影响,在中性条件 pH7时对 6种供
试细菌的抑制效果均为最好。蕨麻 60%乙醇提取物的抑
菌作用还具有一定的热稳定性,只有在温度达到 121℃
长时间加热时,抑菌效果的下降才比较明显。
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