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长裙竹荪和棘托竹荪的抑菌作用
及其化学成分研究
罗盛莲,游 霞,丁聪聪,李 珍,林国秀,于志伟,张 杰*
(四川大学生命科学学院,生物资源与生态环境教育部重点实验室,四川成都 610064)
摘 要:对长裙竹荪和棘托竹荪乙酸乙酯浸膏水溶液采用滤纸片扩散法进行抑菌作用的研究,并应用气相色谱-质谱
联用(GC-MS)对其化学成分进行分析。结果表明:长裙竹荪乙酸乙酯浸膏的水溶液对供试细菌表现出明显抑制作
用,但对供试酵母和霉菌抑制作用不明显;棘托竹荪乙酸乙酯浸膏的水溶液对各供试菌均表现出明显抑制作用。两种
竹荪水溶液均对高温高压稳定。GC-MS分析表明,长裙竹荪和棘托竹荪乙酸乙酯浸膏水溶液的主要成分是脂肪酸及
其酯类、烯烃、邻苯二甲酸酯类、酚类和酮类。
关键词:长裙竹荪,棘托竹荪,抑菌作用,化学成分
Antimicrobial activities and chemical compositions of
Dictyophora indusia fisscher and Dictyophora echinovolvata
LUO Sheng- lian,YOU Xia,DING Cong-cong,LI Zhen,LIN Guo-xiu,YU Zhi-wei,ZHANG Jie*
(Key Laboratory of Bio-resource and Ecological Environment,Ministry of Education,
Life Science College of Sichuan University,Chengdu 610064,China)
Abstract:Antimicrobial activities and chemical compositions of water extracts of ethyl acetate extracts of
Dictyophora indusia fisscher and Dictyophora echinovolvata were studied.The filtering paper method was applied
to the antimicrobial activity test. The chemical compositions of the extracts had been researched by Gas
Chromatography- Mass Spectrometry(GC - MS). The results showed that the extract of Dictyophora indusia
fisscher had strong antimicrobial effects on bacteria but weak on yeast and mold. The extract of Dictyophora
echinovolvata had strong antimicrobial activity to mold,yeast and bacteria tested.Meanwhile,the antimicrobial
activities under high temperature and strong pressure were stable. GC - MS analysis indicated that the major
compositions of the extracts were fatty acids,olefins,phthalates,phenols and ketones.
Key words:Dictyophora indusia fisscher;Dictyophora echinovolvata;antimicrobial activity;chemical composition
中图分类号:TS202.3 文献标识码:A 文 章 编 号:1002-0306(2012)21-0070-04
收稿日期:2012-04-12 * 通讯联系人
作者简介:罗盛莲(1988-) ,女,硕士研究生在读,研究方向:食品研究
与开发。
基金项目:国家高技术研究发展计划(863 计划) (2007AA021506)。
竹荪,也称竹参、竹菌、竹笙,是一类营养丰富的
大型野生食用真菌,隶属于担子菌亚门、腹菌纲、鬼
笔目、鬼笔科、竹荪属。竹荪作为名贵的食用菌,历
史上列为“宫廷贡品”,近代作为国宴名菜,而且也是
医学上的新秀,亦是食疗佳品,素有“山珍之王”、“菌
中皇后”的美称[1]。我国有红托竹荪、黄裙竹荪、朱
红竹荪、长裙竹荪、短裙竹荪、皱盖竹荪和棘托竹荪 7
个种[2]。目前用于人工栽培的竹荪有长裙竹荪、短裙
竹荪、红托竹荪和棘托竹荪。竹荪在治疗高血压、精
神衰弱和肠胃疾病等方面具有显著效果,而且能防
癌抗癌[3]。特别的是,竹荪还具有特异的防腐功能,
在炎热的夏季做菜煲汤时,置少许竹荪入内,可防止
酸败,并延长存放时间[4]。据报道,我国每年由于微
生物污染造成的粮食食品腐败现象十分严重,这不
仅对人类健康产生威胁,而且造成严重的经济损失。
目前用于防止食品腐败变质的重要手段是添加化学
合成防腐剂和天然防腐剂[5]。但是随着科学技术的
进步,人们逐步发现化学合成食品防腐剂对人体健
康存在潜在威胁。因此,开发更安全、更方便使用的
天然防腐剂[6]成为了食品防腐剂发展的新趋势。鉴
于竹荪对食物的防腐效果,选取目前种植最广的长
裙竹荪和棘托竹荪作为实验对象,研究其对 8 种常
见的致病致腐菌的抑制作用,并对两种竹荪的抑菌
成分进行初步分析,为进一步开发利用竹荪成为天
然防腐剂提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
长裙竹荪和棘托竹荪子实体干品 市售,粉碎
后过 80 目筛;乙酸乙酯 分析纯,成都科亚公司;
R-200旋转蒸发仪、岛津 2010 - plus 气质联用
仪 BUCHZ公司;大肠杆菌(Escherichia coli)、枯草芽
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2012.21.023
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孢杆菌(Bacillus subtilis)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus
cereus)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、沙
门氏菌(Salmonella coli)、假丝酵母(Saccharomyces
cerevisiae)、黄 曲 霉 (Aspergillus flavus )、青 霉
(Penicillium sp.) 四川大学生物资源与生态环境教
育部重点实验室提供;LB 培养基、马铃薯培养基
(PDA) 广东环凯微生物科技有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 提取物的制备 分别取长裙竹荪和棘托竹荪
干子实体粉末 10g,按照料液比 1∶10 加入乙酸乙酯,
混匀后置于水浴中 80℃回流抽提 8h,过滤,所得滤渣
再加入 70mL乙酸乙酯,按原条件进行抽提,过滤,弃
滤渣,合并两次滤液,减压浓缩至恒重。基于之前实
验,浸膏选用无菌水溶解,浸膏分别加入 10mL 无菌
水溶解,即得长裙竹荪和棘托竹荪乙酸乙酯浸膏的
水溶液(以下简称提取物) ,质量浓度为 1g /mL(相当
于 1mL溶液中含有 1g原材料) ,保存备用。
1.2.2 抑菌实验
1.2.2.1 供试菌株悬浮液的制备 将供试菌种接入
相应的试管斜面培养基上进行活化。活化之后,用
接种环挑少许菌体于装有 5mL 液体培养基的试管
内,细菌置 37℃振荡培养 3h,霉菌、酵母菌置 25℃振
荡培养 3h,制成菌体悬浮液。
1.2.2.2 含菌培养基平板的制备 配制好的 PDA 固
体培养基和 LB 固体培养基,高压灭菌后,冷却至
50℃左右。无菌操作下,向干热灭菌的培养皿中加
入 200μL菌悬液,再倒入适量的培养基混匀,每皿
15~20mL[7]。
1.2.2.3 抑菌实验 将直径 13mm 的小滤纸圆片,于
培养皿中 160℃干热灭菌 1~2h。将灭菌滤纸片贴在
1.2.2.2 中制备好的含菌平板上,再往每个圆片上加
入 30μL提取物,以无菌水做空白对照,每个平皿放 3
个圆片。接好的平板于 4℃放置 4h,再置恒温箱中培
养,细菌于 37℃培养 18h,霉菌、酵母菌于 25℃培养
48h,利用十字交叉法[8]测量抑菌圈直径。
1.2.2.4 最低抑菌浓度(MIC)的测定 利用 LB 培养
基和竹荪提取物,经试管连续双倍稀释法得竹荪提
取物质量浓度分别为 0.1、0.05、0.025、0.0125、
0.00625g /mL的培养基各 10mL,另设不加提取液的
培养基为空白对照,121℃灭菌 15min。趁热倒入已
灭菌的培养皿中,冷却后在每一浓度培养基上划线
接种供试菌,每个浓度三个平行。细菌置 37℃下培
养 18h,真菌置 25℃下培养 48h,观察生长情况,以平
板中没有菌体生长的最低浓度即为提取物的最低抑
菌浓度 MIC。
1.2.2.5 稳定性研究 将长裙竹荪和棘托竹荪提取
物在 121℃下高压灭菌 15min,以枯草芽孢杆菌、假丝
酵母和黄曲霉为代表,按照 1.2.2.3 方法测定抑菌圈,
以未处理的提取物为对照。
1.2.3 化学成分的分离与鉴定
1.2.3.1 气相色谱条件 色谱柱:FFAP 极性柱(30m
×0.32mm × 0.25μm) ;进样口温度为 250℃,检测器
温度 280℃;采用程序升温:70℃ 保持 3min,以
5℃ /min升至 100℃,保持 6min,以 5℃ /min 升至
150℃,保持 6min,以 7℃ /min 升至 220℃,保持
15min;柱流量 2.0mL /min,柱头压 5.5Psi,进样量
0.5μL;分流比 30∶1。
1.2.3.2 质谱条件 电子轰击(EI)离子源;电子能量
70Ev;溶剂延迟时间 6min;分子量范围 50~450amu。
2 结果与分析
2.1 提取物的抑菌效果
长裙竹荪乙酸乙酯浸膏为浅黄色油状粘稠液
体。由表 1 知,长裙竹荪提取物对两类革兰氏细菌
均有明显抑制作用,而且革兰氏阳性菌(枯草芽孢杆
菌、蜡状芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌)比革兰氏阴性
菌(大肠杆菌和沙门氏菌)更敏感;但对酵母和霉菌
无明显抑制作用。
棘托竹荪乙酸乙酯浸膏为深黄色油状粘稠液
体。由表 1 知,棘托竹荪提取物对各种供试细菌、真
菌均有不同程度的抑制作用,其中酵母更敏感。
表 1 长裙竹荪和棘托竹荪提取物的抑菌实验结果
Table 1 Antimicrobial activities of extracts
of Dictyophora indusia fisscher and Dictyophora echinovolvata
供试菌种
抑菌圈直径(mm)
长裙竹荪
提取物
棘托竹荪
提取物
空白对照
大肠杆菌 16.50 15.00 -
沙门氏菌 22.17 24.00 -
金黄色葡萄球菌 21.25 22.83 -
蜡状芽孢杆菌 24.33 22.33 -
枯草芽孢杆菌 31.83 27.00 -
假丝酵母 15.00 30.33 -
黄曲霉 15.00 27.00 -
桔青霉 14.33 19.00 -
注:抑菌圈直径为平均值;“-”表示无明显抑菌产生。
2.2 最低抑菌浓度(MIC)
从表 2 知,长裙竹荪提取物对沙门氏菌、金黄色
葡萄球菌、蜡状芽孢杆菌的 MIC为 0.05g /mL,对枯草
芽孢杆菌的 MIC 为 0.025g /mL,对大肠杆菌的 MIC
为 0.1g /mL。抑菌结果显示长裙竹荪提取物对真菌
无明显抑制作用,故不讨论其对真菌的 MIC。
棘托竹荪提取物对沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、蜡
状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、假丝酵母、黄曲霉、桔青霉
的 MIC为 0.05g /mL,对大肠杆菌的 MIC为0.1g /mL。
2.2 稳定性分析
由表 3知,经高温高压处理后,长裙竹荪和棘托竹
荪提取物对枯草芽孢杆菌、假丝酵母和黄曲霉的抑制
效果变化不大,表明两种提取物中的有效成分对高温、
高压稳定,故而由此获得的防腐剂性质稳定。
2.3 提取物的化学成分鉴定
实验对两种竹荪的抑菌成分进行了初步分析。
通过 GC-MS技术分离和鉴定,长裙竹荪提取物
共鉴定出 37 种化学成分(表 4) ,占提取物总量的
82.98%,主 要 是 脂 肪 酸 酯 类 (41.27%)、烯 烃
(14.68%)、酮类(12.56%)、醛类(5.78%)、邻苯二甲
酸酯类(4.37%)、醇类(1.26%)、酚类(1.23%)、烷烃
(1.01%)和酰胺类(0.82%)等。其中(-)-异长叶
72
表 2 长裙竹荪和棘托竹荪提取物对各种受试菌的 MIC测定结果
Table 2 MICs of extracts of Dictyophora indusia fisscher and Dictyophora echinovolvata
供试菌
长裙竹荪提取物质量浓度(g /mL) 棘托竹荪提取物质量浓度(g /mL)
0.1 0.05 0.025 0.0125 0.00625 0.1 0.05 0.025 0.0125 0.00625 空白对照
大肠杆菌 - + ++ +++ +++ - + ++ +++ +++ +++
沙门氏菌 - - + ++ +++ - - + ++ +++ +++
金黄色葡萄球菌 - - + ++ +++ - - + ++ +++ +++
蜡状芽孢杆菌 - - + ++ +++ - - + ++ +++ +++
枯草芽孢杆菌 - - - + ++ - - + ++ +++ +++
假丝酵母 NA NA NA NA NA - - + + ++ +++
黄曲霉 NA NA NA NA NA - - + + ++ +++
桔青霉 NA NA NA NA NA - - + ++ +++ +++
注:-无菌生长;+菌生长少;++菌生长比较多;+++菌生长很多;NA无操作。
烯-9-酮(10.73%)、苯乙醛(3.56%)、邻苯二甲酸二
异丁酯(2.59%)、棕榈酸甲酯(4.88%)、2-氧-棕榈
酸甲酯(2.71%)、油酸甲酯(19.66%)、亚油酸甲酯
(3.11%)和 Z-9-十六烷基花生酸酯(4.26%)是主要
成分。
表 3 长裙竹荪和棘托竹荪提取物的稳定性分析
Table 3 Stability analysis of extracts
of Dictyophora indusia fisscher
and Dictyophora echinovolvata
提取物 处理条件
抑菌圈直径(mm)
枯草芽
孢杆菌
假丝酵母 黄曲霉
长裙竹荪提取物
高温高压 30.00 14.90 15.00
对照 31.83 15.00 15.00
棘托竹荪提取物
高温高压 26.83 30.00 26.50
对照 27.00 30.33 27.00
通过 GC-MS 技术分离和鉴定,棘托竹荪提取物
共鉴定出 21 种化学成分(表 4) ,占提取物总量的
84.83%,主要是脂肪酸及其酯类(25.85%)、邻苯二
甲酸酯类(19.01%)、酚类(18.18%)、酮类(8.67%)、
烯烃(5.62%)、醛类(3.11%)、有机酸类(2.26%)、烷
烃(1.16%)和醇类(0.97%)等。其中氧杂环十三烷
-2-酮(6.02%)、(-)-异长叶烯-9-酮(2.65%)、苯
乙醛(3.11%)、α-芹子烯(4.44%)、2,6-二甲基对苯
二酚(18.18%)、邻苯二甲酸二异丁酯(14.12%)、邻
苯二甲酸二丁酯(4.89%)、7,10-十八碳二烯酸甲酯
(4.49%)、棕榈酸甲酯(8.34%)、油酸甲酯(6.17%)、
硬脂酸甲酯(2.18%)、2-羧甲基-3-甲基-环戊甲酸
(1.19%)和葵二酸(1.07%)是主要成分。
上述结果表明,相同浓度的长裙竹荪和棘托竹
荪提取物有 11 种相同成分,主要是酯类、酮类、酚类
和醛类化合物。经大量实验证明,各种酚类、脂肪酸
酯类化合物均对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌有抑
制作用[9],这可能是两种提取物在抑制细菌方面表现
出一致性的主要原因。而各成分的含量差异较大,
酚类、邻苯二甲酸酯类在棘托竹荪提取物中的含量
分别为 18.18%、19.01%,远高于在长裙竹荪提取物
中的含量(分别为 1.23%、4.37%) ,可能引起两者在
抑制真菌活性方面产生差异。据报道,酚类物质的
抑菌作用不仅限于细菌,对于酵母和霉菌也有效
果[10]。陈敏[11]对链霉菌 6803 菌株产生的化感物质
进行抑菌研究,结果表明邻苯二甲酸二异丁酯和邻
苯二甲酸二丁酯能有效抑制荔枝炭疽病和小麦赤霉
病。其中哪些成分抑菌效果较好,是否具有协同、加
成或拮抗作用,还有待于进一步研究。
3 结论
如今尚未有比较长裙竹荪和棘托竹荪抑菌作用
及其化学成分的报道,本实验对两种竹荪进行了对
比研究,结果表明长裙竹荪提取物对细菌抑制效果
明显,对酵母菌和霉菌基本无抑制作用,与谭敬军
等[12]实验结果一致。棘托竹荪提取物对三类受试菌
均有不同程度的抑菌作用,与檀东飞等[13]实验结果一
致。MIC测定结果表明,长裙竹荪和棘托竹荪提取物
对沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、蜡状芽孢杆菌的 MIC
均为 0.05g /mL,对大肠杆菌的 MIC均为 0.1g /mL,而长
裙竹荪提取物对枯草芽孢杆菌的 MIC 为 0.025g /mL,
棘托竹荪提取物对枯草芽孢杆菌、假丝酵母、黄曲
霉、桔青霉的 MIC 为 0.05g /mL。稳定性分析表明两
种竹荪提取物都能耐高温高压,可应用于食品中。
通过 GC-MS分析,长裙竹荪和棘托竹荪提取物的主
要成分均为酯类、酮类、酚类和醛类化合物,可能是
两种提取物对供试细菌产生明显抑制作用的原因,
而棘托竹荪提取物中酚类和邻苯二甲酸酯类的含量
远高于长裙竹荪提取物,可能是酵母和霉菌对棘托
竹荪提取物更敏感的原因。
上述实验结果表明,长裙竹荪和棘托竹荪均含
有天然抑菌成分,但由于竹荪提取物中成分比较复
杂,需要对其子实体的抑菌成分和抑菌机理进行进
一步分析,为新型防腐剂的研究开发开辟一条新的
道路。
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73
表 4 长裙竹荪和棘托竹荪提取物的 GC-MS分析
Table 4 Results of GC-MS analysis
化合物类型 化合物名称 化学式
相对含量(%)
长裙竹荪 棘托竹荪
反油酸 C18H34O2 0 1.81
E-9,10-环氧十八烷酸 C18H34O3 0 0.2
7,10-十八碳二烯酸甲酯 C19H34O2 0 4.49
反式油酸甲酯 C19H36O2 0 1.93
n-己酸香叶酯 C16H28O2 0 0.73
棕榈酸甲酯 C17H34O2 4.88 8.34
油酸甲酯 C19H36O2 19.66 6.17
脂肪酸及其酯类 硬脂酸甲酯 C19H38O2 1.10 2.18
棕榈酸乙酯 C18H36O2 1.21 0
2-氧-棕榈酸甲酯 C17H32O3 2.71 0
亚油酸甲酯 C19H34O2 3.11 0
亚油酸乙酯 C20H36O 1.68 0
Z-9-十六烷基花生酸酯 C34H66O2 4.26 0
E-2-巴豆酸辛 C13H22O2 0.65 0
2-(二甲氨基)氨基甲酸乙酯 C5H12N2O2 2.01 0
邻苯二甲酸酯类 邻苯二甲酸二异丁酯
C16H20O4 2.59 14.12
邻苯二甲酸二丁酯 C16H22O4 1.78 4.89
酚类
2,6-二甲基对苯二酚 C8H10O2 0 18.18
2,4-二叔丁基苯酚 C14H22O 1.23 0
苯乙醛 C8H8O 3.56 3.11
十四醛 C14H28O 1.44 0
醛类 十五醛 C15H30O 0.42 0
Z-7-十六烯醛 C16H30O 0.2 0
E-14-十八烯醛 C18H34O 0.16 0
酸类
2-羧甲基-3-甲基-环戊甲酸 C9H14O4 0 1.19
癸二酸 C10H8O4 0 1.07
氧杂环十三烷-2-酮 C12H22O2 0.33 6.02
酮类
(-)-异长叶烯-9-酮 C15H22O 10.73 2.65
2-癸酮 C10H20O 0.68 0
4-甲基环十五烷酮 C16H30 1.22 0
(E)-9-十八烯 C18H36 0.4 0
α-柏木烯 C15H24 1.32 0
β-柏木烯 C15H24 0.84 0
β-绿叶烯 C15H24 8.61 0
烯烃 α-花柏烯 C10H16 0.52 0
柠檬烯环氧化合物 C10H16O 1.47 0
α-甜没药烯 C15H24 0.34 0
顺-9-二十三烯 C23H46 1.2 1.18
α-芹子烯 C15H24 0 4.44
十一烷 C11H24 0.24 0.99
十六烷 C16H34 0.18 0
烷烃 氯代十四烷 C14H29Cl 0.2 0
3-甲基十七烷 C18H38 0.39 0
2,6-二甲基十七烷 C19H40 0 0.17
醇类
十六醇 C16H34O 0.55 0.97
3,3,5-三甲基环己醇 C9H18O 0.71 0
其他 油酸酰胺 C18H35O2 0.82 0
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