全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 18 期 2013 年 9 月

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应用压电微生物传感仪研究五味消毒饮抑菌作用的量效关系
张晓青，陈伶利*，李 斌，黄 莺，许光明
湖南中医药大学，湖南 长沙 410208
摘 要：目的 研究五味消毒饮对细菌生长、代谢的影响及量效关系。方法 用多通道串联式压电传感仪（MSPQC）测定
五味消毒饮对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌生长代谢影响的频移曲线，根据曲线中细菌的检出时间（FDT）以及频
移的大小得出最低抑菌浓度（MIC）和最低杀菌浓度（MBC），绘制出五味消毒饮的质量浓度与 FDT 的线性关系曲线，进行
量效关系分析。用传统试管稀释法进行平行实验。结果 五味消毒饮对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌有不同程度的
抑制作用，质量浓度越高抑菌效果越强，其中对大肠杆菌的抑制作用最强，24 h 内对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌
的 MIC 分别为 0.7、0.8、0.8 g/mL，MBC 均为 0.9 g/mL。结论 用 MSPQC 检测抑菌类中药的量效关系具有实时、灵敏、
定量、快速等优势。
关键词：五味消毒饮；抑菌；最低抑菌浓度；最低杀菌浓度；量效关系；多通道串联式压电传感仪
中图分类号：R285.5 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2013)18 - 2569 - 04
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2013.18.015
Research on dose-effect relationship of Wuwei Xiaodu Drink on antibacterial
metabolism by MSPQC
ZHANG Xiao-qing, CHEN Ling-li, LI Bin, HUANG Ying, XU Guang-ming
Hunan University of Chinese Medicine, Changsha 410208, China
Abstract: Objective The effect of Wuwei Xiaodu Drink (WXD) on the metabolism of bacteria and the dose-effect relationship were
investigated by MSPQC. Methods The frequency shift-time curves of the growth and metabolism of Escherichia coli,
Staphylococcus aureus, and Pseudomonas aeruginosa affected by WXD were obtained by using MSPQC. The minimum inhibitory
concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) were gained according to FDT and the frequency shift. The
dose-effect relationship was analyzed according to the curve which represented the relationship between the concentration of WXD and
FDT. The parallel test was carried out with the traditional tube dilution method. Results The results indicated that WXD inhibited the
growth of E. coli, S. aureus, and P. aeruginosa, which was dose-dependent. The higher the concentration was, the stronger the
antibacterial effect became. The MBC of WXD for three kinds of pathogenic bacteria was 0.9 g/mL. The MIC of WXD for S. aureus
and P. aeruginosa was 0.8 g/mL, however for E. coli was 0.7 g/mL within 24 h. Conclusion MSPQC is a sensitive, quantitative, quick
method, which could provide the process information in real time for determining the dose-effect relationship of antimicrobial Chinese
materia medica.
Key words: Wuwei Xiaodu Drink; bacteriostatic; minimum inhibitory concentration; minimum bactericidal concentration; dose-effect
relationship; MSPQC

五味消毒饮出自清代名著《医宗金鉴》，主要由
金银花、野菊花、蒲公英、紫花地丁、紫背天葵子
组成，是历代中医治疗由火毒结聚而引起痈疮疖肿
的首选方剂，具有清热解毒、消散疔疮的功效，临
床上广泛用于治疗热毒所致的疾患，效果良好[1-3]。
多通道串联式压电传感仪（MSPQC）是一种基
于电化学信号表达生物活性的监测仪器，已广泛用
于化学、生物学等检测领域[4-6]，但将该技术用于中

收稿日期：2013-01-19
基金项目：国家自然科学基金资助项目（81202451）；湖南省自然科学基金资助项目（12JJ4029）；湖南省教育厅科研项目（11A083，11C0952，
11C0943）；湖南省高校科技创新团队资助项目（15）；湖南省重点学科中西医结合基础资助（100601）
作者简介：张晓青（1978—），女，讲师，硕士，研究方向为药物化学。Tel: (0731)88458237 E-mail: xiaoqingzhang2006@163.com
*通信作者 陈伶利 Tel: (0731)85351771 E-mail: linglichen02@sina.com
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 18 期 2013 年 9 月

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药抗菌活性研究还鲜见报道。本实验应用 MSPQC
在线监测五味消毒饮对大肠杆菌 Escherichia coli
(Migula) Castellani et Chalmers、金黄色葡萄球菌
Staphylococcus aureus Rosenbach 、 绿 脓 杆 菌
Pseudomonas aeruginosa (Schroeter) Migula 生长的
影响，根据细菌的生长曲线，得出最低抑菌浓度
（MIC）和最低杀菌浓度（MBC），探讨五味消毒饮
对 3 种细菌抑制作用的量效关系，为开辟研究中药
及方剂量效关系研究的新方法和手段提供参考。
1 材料
1.1 药材与试剂
五味消毒饮各味药材均购自长沙市老百姓大药
房，经湖南中医药大学药学院周日宝教授鉴定，金
银花为忍冬科植物忍冬 Lonicera japonica Thunb.
的 干 燥 花 蕾 ， 野 菊 花 为 菊 科 植 物 野 菊
Chrysanthemum indicum L. 干燥头状花序，蒲公英
为菊科植物 Taraxacum mongolicum Hand. -Mazz.
的干燥全草，紫花地丁为堇菜科植物紫花地丁 Viola
yedoensis Makino 的干燥全草，紫背天葵子为毛茛科
植物天葵 Semiaquilegia adoxoides (DC.) Makino 的
干燥块根。
酵母浸膏、葡萄糖、枸橼酸钠、磷酸氢二钾、
硫酸镁，上海化学试剂公司；牛肉浸膏，北京奥博
星生物技术有限责任公司。
1.2 菌株
大肠杆菌 ATCC25922 、金黄色葡萄球菌
ATCC25923、绿脓杆菌 ATCC27853 由中南大学湘
雅附属第三医院检验科提供。
1.3 仪器
多通道串联式压电微生物传感仪，湖南大学生
物传感与化学计量国家重点实验室研制。
2 方法
2.1 五味消毒饮提取物的制备
称取金银花 20 g，野菊花、蒲公英、紫花地丁、
紫背天葵子均 15 g，分别加 10、8、8 倍量蒸馏水（浸
泡 60 min）煎煮 3 次，煎煮时间分别为 30、25、20
min，合并 3 次滤液，65 ℃减压定容至 80 mL（相
当于含生药量 1.0 g/mL），备用。
2.2 培养基的制备
培养基由酵母浸膏 3 g、葡萄糖 3 g、枸橼酸钠 3
g、磷酸氢二钾 2 g、牛肉浸膏 5 g、24.7%硫酸镁 20
mL、蒸馏水 1 000 mL 组成，除葡萄糖及硫酸镁外其
他物质混合，加热溶解，调节 pH 至 7.6，煮沸 5 min，
滤纸滤过并分装于锥形瓶中，121 ℃灭菌 15 min。将
葡萄糖配成 100 g/L 的水溶液，硫酸镁配成 24.7 g／L
的水溶液，分别高压灭菌 15 min（葡萄糖为 113℃）。
最后在无菌操作台中将上述灭菌液混匀，于 37℃培
养 48 h，证明无菌生长后 4℃保存备用。
2.3 MSPQC 检测
向培养管中加入 1 mL 培养基、0.1 mL 的菌液
（1×108 CFU/mL）和不同体积的五味消毒饮药液，
使药物终质量浓度分别为 0、0.1、0.2、0.3、0.4、
0.5、0.6、0.7、0.8、0.9 g/mL。检测池中加入 2.5
mmol/L 的 KOH 溶液 6 mL 作为接受液。将培养管
置于检测池中，37 ℃恒温培养，采集实时数据（每
隔 80 s 自动采集数据 1 次）。利用响应曲线的细菌
检出时间（FDT）和频移判断 MIC 和 MBC。
2.4 试管稀释法检测五味消毒饮的抑菌作用
用培养基将 1.0 g/mL 中药母液分别稀释至 0.1、
0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9 g/mL，定容
至 1 mL，用不加中药液的培养基作为空白对照。每
支试管中均接种 0.1 mL（1×108 CFU/mL）的菌液，
37 ℃恒温培养 24 h。并用琼脂平板法[7]进行佐证，
实验重复 4 次。
3 结果
3.1 五味消毒饮抑菌作用的响应曲线
细菌生长曲线如图 1 所示。FDT 和频移是评价
试药抑菌的主要依据[8-9]。曲线的转折点表示 FDT。
FDT 前是细菌在培养基中的适应期，很少有气体从
培养基中放出来。由空白对照组（0 g/mL）细菌生
长曲线可见，在 FDT 后细菌开始进入生长旺盛期，
大量的 CO2从培养基中释放并被 KOH 接收液所吸
收，溶液的电导值明显下降，导致频移快速上升，
这一过程持续至细菌的衰亡期。由于绿脓杆菌不仅
能分解葡萄糖产酸（在微碱性条件下反应生成
CO2），而且还能分解枸橼酸钠产生 NH3[10]，因而其
生长曲线的频移变化趋势及大小不同于其他 2 株细
菌的生长曲线。绿脓杆菌生长曲线中空白对照组曲
线上升段是因为绿脓杆菌代谢引起的CO2的量多于
NH3 的量，进而导致溶液电导值下降、频移上升；
而曲线中的下降段则是因为绿脓杆菌代谢引起的
NH3的量多于 CO2的量，进而导致溶液电导值上升，
频移下降。
与空白对照组曲线相比，给予五味消毒饮后，
FDT 拖后，频移下降，且随药物质量浓度的增加，
FDT 越拖后、频移越小，表明五味消毒饮对细菌生
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 18 期 2013 年 9 月

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A-大肠杆菌 B-金黄色葡萄球菌 C-绿脓杆菌
A-E. coli B-S. aureus C-P. aeruginosa
图 1 五味消毒饮不同质量浓度抑菌作用的响应曲线 (n = 4)
Fig. 1 Response curves of WXD bacteriostasis at different concentration (n = 4)
长有抑制作用并呈质量浓度相关性。当 FDT 给药组≥
3 FDT 空白对照组，频移降低至 1/3，经琼脂平板计数法
验证已经达到 MIC。当检测曲线的频移只是小幅度
漂移，经琼脂平板计数法验证没有细菌生长，表明
已经达到 MBC。
各细菌生长曲线中 II 的 FDT 与频移比曲线 I
拖后或减小，表明五味消毒饮对细菌有抑制作用，
但未达到 MIC。而大肠杆菌、金黄色葡萄球菌生长
曲线中 III 频移降低至 1/3，表明五味消毒饮对这 2
个细菌的 MIC 分别为 0.7、0.8 g/mL。绿脓杆菌生
长曲线中 III 的 FDT 严重拖后，40 h 内未出现转折，
表明五味消毒饮的 MIC 为 0.8 g/mL。五味消毒饮对
3 种菌株的 MBC 均为 0.9 g/mL。
3.2 FDT 与五味消毒饮质量浓度的关系
在五味消毒饮质量浓度为 0～0.7 g/mL，FDT
（Y）与药物质量浓度（X）之间的关系如线性方程
所示：大肠杆菌，Y＝26.341 X＋7.170 7，r2＝0.967 6；
金黄色葡萄球菌，Y＝26.220 X＋8.609 8，r2＝0.980 4；
绿脓杆菌，Y＝38.415 X＋7.7073，r2＝0.995 9。在
相同质量浓度下，五味消毒饮对绿脓杆菌的抑制作
用最弱，对大肠杆菌的抑制作用最强。
3.3 试管法检测五味消毒饮的抑菌作用
以空白对照组的菌落数计定为 100%，五味消
毒饮给药组菌落数只有空白对照组的 1%时，视为
MIC。五味消毒饮质量浓度低于 0.4 g/mL，目视法
直接观察浊度，没有定量，其质量浓度从 0.4 g/mL
开始，全部转琼脂平板继续培养，并与空白对照组
进行对照。结果发现随五味消毒饮质量浓度的增加，
抑菌作用增强，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿
脓杆菌的 MIC 分别为 0.7、0.8、0.8 g/mL，MBC 均
为 0.9 g/mL。
4 讨论
MSPQC 的检测管内部是培养管，管内盛有葡
萄糖营养肉汤，细菌能代谢培养基中的碳源和氮源，
产生的挥发性 NH3、CO2 被接收液 KOH 吸收，使
接收液中 NH4+、NH2COO−、CO32−、HCO3−不断增
加，导致接收液的电导发生改变[11]。这种电导变化
能灵敏地被仪器检测到。MSPQC 法从频率变化曲
线反映细菌的生长状况，由曲线的 FDT 和频移大小
判断试药对细菌抑制作用的强弱[8-9]，并得到 MIC
和 MBC 值。本实验通过 MSPQC 测定五味消毒饮
对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌 3 种细菌
抑制作用的强弱，并用试管稀释法进行了平行实验，
且用琼脂平板法进行佐证。结果表明，FDT 与五味
消毒饮浓度在一定范围内成线性关系，五味消毒
饮对 3 种细菌均有抑制作用，且呈质量浓度相关
性，其对大肠杆菌的抑制作用最强，对绿脓杆菌
的抑制作用最弱，MSPQC 法和试管稀释法的实验
结果一致。
与传统的纸片琼脂扩散法、试管稀释法等相比，
用 MSPQC 法研究中药的抑菌作用显示出很大优
势，即该方法操作简单，能实时、在线获得检测曲
线，对结果的判断简单、客观[12-17]，而且能从细菌
生长曲线中判断试药抑制作用的强弱。因此
MSPQC 法在中药抑菌作用的研究中具有广阔的应
用前景。
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200
100
0
240
160
80
0
80
60
40
20
0
−20
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频
移
/
H
z
频
移
/
H
z
频
移
/
H
z
0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40
培养时间 / h
II (0.3 g·mL−1)
III (0.7 g·mL−1)
IV (0.9 g·mL−1)
I (0 g·mL−1)
II (0.4 g·mL−1)
III (0.8 g·mL−1)
IV (0.9 g·mL−1)
III (0.8 g·mL−1)
II (0.1 g·mL−1)
IV (0.9 g·mL−1)
I (0 g·mL−1)
A B C I (0 g·mL
−1)
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