全 文 ：薄叶蓟总黄酮苷对大肠杆菌
代谢作用的热动力学研究＊
朱　焰 1 ,庞现红 1 ,张洪林 2
(1.泰山医学院化学与化学工程学院 ,山东泰安　271016;2.曲阜师范大学化学科学学院 ,山东曲阜　273165)
摘要:目的　为筛选药物 、确定最佳用药量提供定量依据。方法　应用微量量热法测定了不同浓度的薄叶蓟
总黄酮苷对大肠杆菌代谢作用的热功率—时间曲线。结果　计算出细菌生长的速率常数 ,建立了细菌生长速率常
数与药物浓度之间的关系 ,并确定了最佳促菌浓度和最小抑菌浓度。结论　最佳促菌浓度为 1.77×10-5 g/ml,最
小抑菌浓度为 2.52×10-4 g/ml。
关键词:微量量热法;总黄酮;大肠杆菌
中图分类号:O642　文献标识码:A　文章编号:1004-7115(2008)11-0861-03
Microcalorimetricstudyofbacteriostasicactivityof
totalflavonoidglycosidesofcirsiumtenuifoliumShih
ZHU　Yan1 , PANGXian-Hong1 , ZHANGHong-lin2
(1.Dept.ofChemistryandChemicalEngineering, TaishanMedicalColege, Taian　 271000China;
2.SchoolofChemicalScience, QufuNormalUniversity, Qufu　273165, China)
Abstract:Objective:Toscreenthemedicineanddeterminethebestdoseforprovidingthequotabasis.Methods:The
totalflavonoidglycosideswereextractedfromCirsiumtenuifoliumShih.Byusing3114/3236 TAMAirThermalActivity
Monitor, bacteriostasicactivityofdifferentconcentrationsolutionofCirsiumtenuifoliumShihforE.coliwasdetermined.
Results:Thegrowthrateconstantswerecalculated, andthebestimpetusconcentrationandtheminimalinhibitoryconcern-
trationweredetermined.Conclusion:Bestimpetusconcentrationis1.77×10-5 g/ml, andminimalinhibitoryconcerntra-
tionis2.52×10-4 g/ml.
Keywords:microcalorimetry;totalflavon;E.coli
　　黄酮类化合物(flavonoids)是一类重要的天
然有机化合物 ,又称生物类黄酮 (bioflavonoids)、
黄酮体及黄碱素等 ,是自然界分布较广泛的一类
植物次生代谢物 。黄酮类化合物主要存在于菊
科 、唇形科 、芸香科和豆科植物中 ,桑科 、蔷薇科 、
玄参科 、苦苣苔科 、金粟兰科 、山矾科 、藤黄科等
植物中也有分布 。其基本骨架如下:
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泰　山　医　学　院　学　报
JOURNALOFTAISHANMEDICALCOLLEGE　Vol.29　No.11　 2008
＊ 基金项目:山东省自然科学基金(批准号:Q2003B01)和泰山医学院青年基金(批准号:2007-967)资助。
作者简介:朱焰(1976—),男 ,山东泰安人 ,讲师 ,硕士 ,主要从事生物热动力学研究。
它是由两个具有酚羟基取代的苯环 (A-与 B-
环)通过中央三个碳原子相互连接而成的一系列
化合物 。依据三碳链的氧化程度和是否成环 ,以
及 B-环的连接位置(2-或 3-位)可将该类化合物
分为 14种基本的碳骨架类型 , 黄酮是其中重要
的一大类 。目前已知的黄酮类化合物单体有
8000多种 ,它们少数以游离形式存在 ,大部分与
糖结合成苷类 ,以碳糖或氧糖配基的形式存在于
高等植物及以植物为原料的食品中 。黄酮类化
合物大多因其分子中多有酚羟基取代 ,因此具有
酚性化合物的通性 。众多研究表明 ,它们具有抗
氧化 、抗突变 、抗衰老 、抗肿瘤 、抗菌等生物活
性 [ 1, 2] ,并在医药上已有广泛的应用 。因此 ,对黄
酮类化合物进行综合的开发利用 ,充分发挥其保
健及药用功能 ,将具有重要的经济及社会效益 。
黄酮类化合物因其生理活性的多种多样性 ,引起
国内外专家学者的广泛重视 ,研究进展很快 。
薄叶蓟为菊科蓟属植物 , 分布新疆阿尔泰山
(阿勒泰 、布尔津),海拔 1400米 ,生于山谷林下
或杂草丛中 [ 3] 。具有清热解毒 ,保肝 、利胆 、凉血
止血 、祛瘀 、利尿之功 ,用于各种出血热证 、湿热
黄疸 、肾炎等 ,常用于吐血 、衄血 、崩漏 、血淋 。可
用于尿血 、便血 、疔痈疮肿 ,尤其对治疗血尿效果
很好 。本实验从上述中药中提取其中的总黄酮
苷 ,用瑞典 ThermalMetricAB公司生产的八通道
微量量热仪(3114 /3236 TAMAir)测定了不同浓
度的生物碱液对大肠杆菌代谢作用的热功率 —
时间曲线即 Pt-t曲线 ,用 Logistic方程计算出了
细菌的生长速率常数 , 从而求出了最佳用药浓
度 。
1　基本原理
在细菌代谢的指数生长期 ,细菌群体生长模
型遵循 Logistic方程 [ 3]
dNt/dt=μNt-βNt2 (1)
其中 Nt是 t时刻的细菌数 , μ是细菌在指数
生长期的生长速率常数 , β是细菌群体的衰减速
率常数 。
对(1)式积分得
Nt=K/(1 +αe-μt) (2)
式中 K代表在该条件下细菌群体的最大密
度 , K=μ/β ,又称环境容量 。当达到 K值后 ,群
体密度不再增加 ,即 dNt/dt=0 ,式中 α为积分常
数 。设 P为每个细菌输出的热功率 ,则
PNt=KP/(1+αe-μt)
令 Pt=PNt, Pm =KP, Pt为 t时刻细菌的输出
功率 , Pm为细菌的最大输出功率 ,则
Pt=Pm /(1+αe-μt) (3)
根据实验测得的热谱曲线上的热功率 Pt和
时间 t,用方程(3)处理可求得生长速率常数 μ。
2　实验部分
2.1　实验仪器
用瑞典 ThermalMetricAB公司生产的八通道
微量量热仪(3114 /3236 TAMAir),该仪器热稳
定性能好 ,可输出 10 W的功率 , 24 h基线漂移不
超过 2×10-5 W,恒温工作范围为 5 ℃ ～ 60 ℃,
可维持 ±0.02 ℃。不变 , 测量范围 60 mW和
600 mW两档 ,最大样积 24 ml。
2.2　试剂
乙醇 ,氯仿 ,盐酸 ,氨水 ,乙醚等均为分析纯 。
大肠杆菌由山东省卫生防疫站提供 。采用
牛肉浸膏汤液体培养基 , 其成分为蛋白胨 2 g,氯
化钠 2 g,牛肉浸膏 1 g, 蒸馏水 200 ml,调 pH值
至 7.2 ～ 7.4 ,过滤后分装在洁净试管中 , 每只盛
8 ml,然后用 121 ℃蒸汽灭菌 30 min,冷却后置冰
箱中备用 。
2.3　薄叶蓟总黄酮苷液的制备
取薄叶蓟粉末 500 g,以水为溶剂 ,用 Soxhlet
提取器连续提取 2小时 ,收集提取液 ,减压浓缩
至干 ,用水溶解 ,过滤 ,收集水溶液并加入乙醚进
行萃取 ,收集母液并加入乙酸乙酯进行反萃取 ,
收集乙酸乙酯液 ,回收乙酸乙酯 ,真空浓缩 ,得粗
总黄酮苷 。粗总黄酮苷经乙醚重结晶 ,得纯度较
高的总黄酮苷 。
取薄叶蓟总黄酮苷 108 mg,加入 1 mlDMF试
剂 ,待溶解后再加入 1 ml无菌蒸馏水 ,得薄叶蓟
总黄酮苷液备用 。
2.4　实验方法
本实验采用安瓶法 , 打开仪器 , 当仪器稳定
在 37 ℃并且基线稳定后 ,将安瓶放在灭菌台上
消毒 15 min,然后把样品液放入安瓶中 ,封口放
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入仪器中 ,并开始记录数据 ,当细菌代谢的热功
率 —时间曲线返到基线时即认为实验结束 。
3　结果与讨论
本研究测定了 37 ℃时 , 不同浓度的薄叶蓟
总黄酮苷液对大肠杆菌代谢作用的热功率 —时
间曲线 。
3.1　大肠杆菌在不同浓度的总黄酮苷作用下的
生长速率常数及最小抑菌浓度
根据黄酮甙对大肠杆菌代谢作用的热谱曲
线上的数据 ,用方程 (3)处理细菌的指数生长期 ,
计算出大肠杆菌在不同浓度的黄酮甙下的生长
速率常数 ,见表 1。
表 1　大肠杆菌在不同浓度的黄酮苷
作用下的生长速率常数
c(10-6g/ml) μ(min-1) r
6.465 0.03352 0.9992
9.65 0.04228 0.9997
15.93 0.05255 0.9997
19.02 0.05238 0.9998
25.12 0.04476 0.9998
28.12 0.03573 0.9997
31.1 0.03522 0.9995
59.36 0.0305 0.9990
78.93 0.02711 0.9986
根据生长速率常数 μ与总黄酮苷浓度 c的
数据 ,拟合 μ—c曲线 ,如图 ,建立 μ—c关系式为
μ=0.00418 +0.00549c-1.55 ×10-4 c(6.465
×10-6 ≤c≤ 28.12 ×10-6 )r2 =0.9979μ=
0.04015-1.591 ×10-4c(28.12×10-6≤c)r=
0.9993 ,由图 1可知总黄酮是先促菌后抑菌 ,最
佳促菌浓度为 1.77 ×10-5 g/ml,最小抑菌浓度
为 2.52×10-4 g/ml。
图 1　总黄酮苷对大肠杆菌代谢作用的 μ—c曲线
3.2　结　论
由以上数据可以看出 ,薄叶蓟总黄酮苷对大肠
杆菌代谢作用是随着药物浓度变化的 ,最佳促菌浓
度为 1.77×10-5 g/ml,最小抑菌浓度为 2.52×10-4
g/ml。本研究可为筛选药物 、确定最佳用药量提供
定量依据 。
参考文献:
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南:山东大学出版社 , 1990.
(收稿日期　 2008-08-17)
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