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薄荷属植物精油和多酚类的抑菌性及抗氧化性研究



全 文 : 
第30卷第6期
2011年11月           
食 品 与 生 物 技 术 学 报
Journal of Food Science and Biotechnology
         
Vol.30 No.6
Nov. 2011
 文章编号:1673-1689(2011)06-0827-05
  收稿日期:2010-10-24
  基金项目:国家星火计划项目(2007EA851010)。
作者简介:吕爽(1979-),女,陕西省宝鸡市人,讲师,博士研究生,主要从事植物资源开发与利用。
Email:gracelv79@163.com
*通信作者:田呈瑞(1956-),男,陕西省周至县人,教授,博士研究生导师,主要从事植物资源开发利用研究。
Email:gracelv79@hotmail.com
薄荷属植物精油和多酚类的抑菌性及抗氧化性研究
吕 爽1,2, 田呈瑞*1, 韩莎莎1
(1.陕西师范大学 食品工程与营养科学学院,陕西 西安710062;2.西安市农业技术推广中心,陕
西 西安710065)
摘 要:研究了椒样薄荷(Mentha piperita L.)与苏格兰留兰香(Mentha cardiaca G.)精油的抑
菌活性,测定了精油的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)。同时对两种薄荷叶片以及精
油提取后残渣的多酚含量和抗氧化性进行研究,以期为椒样薄荷与苏格兰留兰香的多角度开发利
用提供理论依据。结果表明:2种薄荷精油对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门氏菌和李
斯特菌均有抑制作用,而对于肠炎沙门氏菌及黑曲霉没有抑制作用,椒样薄荷精油的抑菌效果比
苏格兰留兰香精油强。另外,椒样薄荷多酚含量在提取精油后显著性减少,而苏格兰留兰香未显
著性降低。两种薄荷精油提取后残渣具有较强的DPPH自由基清除能力,而FRAP抗氧化能力却
显著性降低。
关键词:薄荷属植物;抑菌性;抗氧化性
中图分类号:Q 505 文献标识码:A
Study on Antimicrobial and Antioxidant Activity of Essential Oils
and Polyphenol in Mentha Plants
LV Shuang1,2, TIAN Cheng-rui*1, HAN Sha-sha1
(1.Colege of Food Engineering and Nutritional Science,Shaanxi Normal University,Xi’an 710062,China;
2.Xi’an Agricultural Technology Extension Centre,Xi’an 710065)
Abstract:The antimicrobial activity,minimum inhibitory concentration (MIC)and minimum
bactericidal concentration(MBC)of essential oil in Mentha piperita and Mentha cardiaca were
determined in this study.Furthermore,the polyphenol content and antioxidant activity of solid
residues in two mints were also investigated.The results demonstrated that the two essential oils
exhibited inhibition effect on E.coli,Staphylococcus aureus,Salmonela typhimurium and
Listeria monocytogenes,however,without inhibitory effect was observed in the case of
Salmonela enteritidis and Aspergilus niger.The antimicrobial ability of peppermint essential oil
was stronger than Scotch spearmint essential oils.Besides,the polyphenol content in residues of
peppermint was significantly decreased,but that in Scotch spearmint had no significant
reduction.The residues of two mints had stronger ability of scavenging DPPH after water
distilation,but the antioxidant ability in FRAP assay reduced significantly.
Key words:Menthaplant,antimicrobial activity,antioxidant activity
  椒样薄荷(Mentha piperita L.)与苏格兰留兰
香(Mentha cardiaca G.)均属于唇形科薄荷属芳香
植物,目前是世界薄荷精油生产的主要品种。芳香
植物具有抑菌、抗氧化等多种作用,成为天然食品
防腐剂以及抗氧化剂的重要来源,研究芳香植物抑
菌性以及抗氧化性具有广阔的应用前景。
本文主要对椒样薄荷与苏格兰留兰香水蒸气
蒸馏提取的精油抑菌性进行了研究,同时研究了两
种植物醇提物以及精油提取后固体残渣醇提物多
酚含量以及抗氧化性。以期为椒样薄荷与苏格兰
留兰香的多角度开发利用提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
材料:椒样薄荷与苏格兰留兰香叶片均于2009
年7月采摘于西安市农科所三桥科技示范园,叶片
自然风干备用。
菌种:大肠杆菌,金黄色葡萄球菌,李斯特菌,
肠炎沙门氏菌,鼠伤寒沙门氏菌,黑曲霉菌均为本
校食品学院微生物实验室保存。
试剂:甲醇,无水碳酸钠;福林酚试剂:购自上
海荔达生物科技有限公司;没食子酸,DPPH,
TPTZ:购自SIGMA公司。
1.2 主要设备
S·SW-CJ-1F净化工作台:上海跃进医疗器械
厂产品;PHS-3C精密pH计:上海精密仪器仪表有
限公司产品;722型可见分光光度计:上海光谱仪器
有限公司产品。
1.3 试验方法
1.3.1 精油的抑菌性
1)精油的提取 采用水蒸气蒸馏法对椒样薄
荷以及苏格兰留兰香叶片中的精油进行提取。
2)培养基的制备 分别配制牛肉膏蛋白胨培
养基、马铃薯蔗糖琼脂培养基、LB培养基待用[1]。
3)抑菌剂的制备 取精油40μL于5mL棕色
容量瓶中,加二甲基亚砜定容后备用。最终抑菌剂
质量浓度为4 000μg/mL。
4)菌悬液的制备 制作斜面培养基,接种待测
菌,活化,细菌在37℃培养箱中培养24h。霉菌在
25℃培养箱中培养4~5d,刮两环已活化的待测菌
于100mL无菌水中,充分混合,备用。
5)抑菌圈的测定 采用滤纸片法。在无菌操
作台,用移液枪移取0.1mL菌悬液至已经倒好的
平板上,涂布均匀,将6mm的圆滤纸片贴在固体平
板上,每皿贴两片,给滤纸片上加配制好的抑菌剂
10μL,放入培养箱中培养,细菌37℃下培养24h,
霉菌25℃ 下培养2~3d,记录抑菌圈的直径,做2
个平行样,结果取平均值,二甲基亚砜作为阴性对
照。
6)最小抑菌浓度 (MIC)和最小杀菌浓度
(MBC)的测定 参考王磊等人的方法[2],测定最小
抑菌浓度和最小杀菌浓度。配制LB培养基,将抑
菌剂,液体培养基和菌悬液按一定比例加入试管
中,使试管中抑菌剂质量浓度分别为20、40、80、
160、320、640、1 280μg/mL。
将添加好的试管,细菌在37℃培养箱内培养
24h,霉菌在25℃培养箱内培养4d。在培养结束
后,记录液体培养基不出现浑浊的最小抑菌剂浓
度,即为最小抑菌浓度。MIC测定结束后,继续培
养24h,然后记录液体培养基不出现浑浊的最小抑
菌剂浓度,即为最小杀菌浓度。
1.3.2 醇提物多酚含量测定及抗氧化性
1)醇提物的制备 将2种植物精油提取后残
渣在50℃烘箱中烘干,椒样薄荷、苏格兰留兰香叶
片以及精油提取后残渣粉碎后过60目筛,各取样
品5g,采用甲醇300mL分3次超声波提取,每次
30min,超声初始温度30℃。将提取液过滤,滤液
旋转蒸发至5mL左右放入培养皿中自然挥干溶
剂。将粗提物用甲醇定容到10mL,作为待测液。
2)多酚含量测定 多酚含量用福林法测定[3]。
吸取0.2mL稀释到一定浓度的待测液到测试管
中,再加入去离子水使总体积达到4.6mL,加入
0.1mL福林试剂(使用前用去离子水稀释两倍)和
0.3mL 2% Na2CO3溶液,振摇试管,25℃下保温
2h,760nm下测定吸光度。多酚含量通过没食子
酸标准曲线进行换算,标准曲线质量浓度范围为4
μg/mL到10μg/mL。多酚含量被表示为 mg没食
子酸/g干物质量。做两个平行样,结果取平均值。
计算公式:样品中多酚含量(mg/g)=(测定液
中多酚浓度(μg/mL)×测定液体积(mL)×待测液
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稀释倍数×待测液定容体积(mL))/(测定时取待
测液体积(μL)×称样量(g))
3)清除DPPH 自由基抗氧化评价方法 按照
Wiliams等人的方法[4],0.1mL不同粗提物浓度
的待测液加入到4.9mL的60μmol/L DPPH甲醇
溶液中,混合液剧烈振摇后在25℃下避光稳定30
min,在517nm下测定吸光度,甲醇为参比液。对
照溶液为将0.1mL 甲醇加入到4.9mL 的60
μmol/L DPPH溶液中的溶液,在517nm下测定对
照溶液的吸光度。DPPH 自由基清除率(%)=
(1-A样品/A对照)×100。做两个平行样,结果取平
均值。
根据不同粗提物浓度的DPPH 自由基清除率
计算样品的IC50值。IC50:当DPPH 自由基清除率
达到50%时样品粗提物的浓度。
4)FRAP抗氧化评价方法 按照Netzel等人
的方法[5],进行FRAP抗氧化性测定。FRAP反应
液配置方法:300mmol/L 乙酸钠缓冲液(pH=
3.6),10mmol/L TPTZ溶液(40mmol/L HCl为溶
剂)以及 20mmol/L FeCl3溶液,三者体积比为
10∶1∶1。FRAP每天都要现配,在使用前放置在
37℃的水浴中保温。0.03mL稀释到一定浓度的
待测液与1.8mL的FRAP试剂以及3.1mL的超
纯水混合。在37℃下保温30min后在593nm下
测定吸光度,以0.03mL甲醇与FRAP、超纯水混
合溶液作为参比液。FRAP值使用FeSO4标准曲线
(浓度为0.2mmol/L到1mmol/L)进行换算,被表
示为mmol Fe(II)/g干物质量。做两个平行样,
结果取平均值。
2 结果与分析
2.1 精油的抑菌活性
分别用椒样薄荷与苏格兰留兰香精油配制的
抑菌剂对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肠炎沙门氏
菌、鼠伤寒沙门氏菌、李斯特菌和黑曲霉进行抑菌
活性测定,结果见表1。
  从表1可以看出,椒样薄荷及苏格兰留兰香精
油对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门氏
菌以及李斯特菌四种受试菌种均有不同程度的抑
制作用,对于肠炎沙门氏菌以及黑曲霉没有明显的
抑制作用。另外,椒样薄荷与苏格兰留兰香对大肠
杆菌的抑制效果均显著性强于金黄色葡萄球菌、鼠
伤寒沙门氏菌以及李斯特菌。
2.2 最小抑菌浓度和最小杀菌浓度的测定
对椒样薄荷与苏格兰留兰香精油进行最小抑
菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)研究。根据
抑菌圈试验结果,该试验只针对大肠杆菌、金黄色
葡萄球菌、鼠伤寒沙门氏菌以及李斯特菌4种对于
薄荷精油敏感的菌种进行研究。结果见表2、3。
  从表2和表3可以看出,椒样薄荷精油对大肠
杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌性最强,其最小抑菌
浓度和最小杀菌浓度分别为20μg/mL和80μg/
mL。而苏格兰留兰香精油对大肠杆菌的抑菌性最
强,其最小抑菌浓度和最小杀菌浓度分别为80μg/
mL和160μg/mL。
表1 精油抑菌圈直径
Tab.1 Inhibition zone diameter of essential oil
直径/mm
精油 大肠杆菌 金黄色葡萄球菌 肠炎沙门氏菌 鼠伤寒沙门氏菌 李斯特菌 黑曲霉菌
椒样薄荷 12.25±1.06a 13.50±0.71b — 10.50±0.99b  17.00±1.41b —
苏格兰留兰香 11.00±1.41a 10.50±0.71b — 9.05±0.64b  16.50±2.12b —
二甲基亚砜 — — — — —
 注:“—”表示无抑菌效果。精油抑菌圈直径表示为平均值±标准差,上标具有相同字母表示不具有显著性差异(p>0.05)。
表2 精油的最小抑菌浓度
Tab.2 Minimum inhibitory concentration of essential oil
抑菌质量浓度/(μg/mL)
精油 大肠杆菌 金黄色葡萄球菌 李斯特菌 鼠伤寒沙门氏菌
椒样薄荷 20  20  40  80
苏格兰留兰香 80  160  160  320
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表3 精油的最小杀菌质量浓度
Tab.3 Minimum bactericidal concentration of essential oil
杀菌质量浓度/(μg/mL)
精油 大肠杆菌 金黄色葡萄球菌 李斯特菌 鼠伤寒沙门氏菌
椒样薄荷 80  80  80  160
苏格兰留兰香 160  320  320  640
  另外,椒样薄荷精油对于大肠杆菌、金黄色葡
萄球菌、鼠伤寒沙门氏菌以及李斯特菌的最小抑菌
浓度和最小杀菌浓度均小于苏格兰留兰香精油,这
说明椒样薄荷精油对这4种受试菌的抑菌效果均
比苏格兰留兰香精油强。
2.3 醇提物的多酚含量
样品中的多酚含量由没食子酸标准曲线(y=
0.083 7x-0.089 4,R2=0.992 6)换算得到,表示
为mg没食子酸/g干物质量。对椒样薄荷与苏格
兰留兰香叶片以及两种植物精油提取后残渣的醇
提物测定多酚含量,结果见表4。
表4 椒样薄荷与苏格兰留兰香的多酚含量
Tab.4 Content of polyphenol in peppermint and scotch
spearmint
供试
材料
材料
类型
多酚含量(mg没食
子酸/g干物质量)
椒样薄荷 叶片 12.26±0.08a
精油提取后残渣 5.06±0.08c
 
苏格兰
留兰香
叶片 10.20±0.08b
精油提取后
残渣 9.99±0.15

 注:多酚与总黄酮含量表示为平均值±标准差,上标具有
相同字母表示不具有显著性差异(p>0.05)。
  从表4可以看出,椒样薄荷残渣相对未提取精
油的椒样薄荷叶片,其多酚含量有显著性减少,残
渣中多酚含量为5.06±0.08mg没食子酸/g干物
质量。而苏格兰留兰香残渣相对未提取精油的苏
格兰留兰香叶片,其多酚含量没有显著性降低,为
9.99±0.15mg没食子酸/g干物质量。同时,椒
样薄荷叶片中的多酚含量显著性大于苏格兰留兰
香中的多酚含量。
2.4 醇提物的抗氧化性
DPPH是一种早期合成的有机自由基,常用来
评估抗氧化物的供氢能力,它在有机溶剂中非常稳
定,呈紫色,517nm处有一个特征吸收峰,当遇到自
由基清除剂时,DPPH的孤对电子被配对而使其褪
色,也就是在最大吸收波长处的吸光值变小。因
此,可通过测定吸光值的变化来评价样品对DPPH
自由基的清除效果,从而反映样品的抗氧化性强
弱。本文用IC50值表示样品抗氧化性的强弱。IC50
值越小,表明样品清除DPPH自由基能力越强,即
DPPH抗氧化性越强。
FRAP法通常用于研究植物材料的抗氧化能
力。植物提取物的抗氧化能力,取决于在这些提取
物中的抗氧化剂能够减少FRAP分析试剂中三价
铁的量,在FRAP试剂中,提取物中的抗氧化剂还
原三价铁离子成为二价铁离子,这种二价铁离子可
与FRAP试剂中的TPTZ形成一种蓝色混合物,这
种蓝色混合物可在波长593nm下测定吸光度,如
果吸光度越大,表明形成的二价铁离子越多。因
此,FRAP值越大,表明样品还原的三价铁离子越
多,即FRAP抗氧化性越强。FRAP值通过FeSO4
的标准曲线(y=0.415x-0.004,R2=0.998 6)进
行换算,被表示为mmol Fe(II)/g干物质量。
利用DPPH抗氧化评价体系,比较椒样薄荷、
苏格兰留兰香叶片及精油提取后残渣对于 DPPH
自由基的抑制率,结果如图1和表5所示。
图1 椒样薄荷与苏格兰留兰香对DPPH自由基清除
率(%)
Fig.1 Scavenging rate of free radical DPPH(%)by
peppermint and scotch spearmint
  从图1可以看出,随着样品粗提物浓度的逐渐
提高,DPPH自由基清除率也逐渐提高,当样品粗
提物达到一定浓度以后,DPPH自由基清除率基本
不再变化,达到一个恒定值。苏格兰留兰香精油提
取后残渣的DPPH自由基清除效果较强,其粗提物
038 食 品 与 生 物 技 术 学 报            第30卷 
质量浓度为1.25mg/mL时抑制率就达到93.5%,
之后变化极少。
对椒样薄荷与苏格兰留兰香叶片以及两种植
物精油提取后残渣的醇提物DPPH及FRAP抗氧
化性研究结果如表5所示。
试验结果表明,椒样薄荷与苏格兰留兰香在精油
提取后,其残渣还具有较强的DPPH自由基清除能
力,其IC50值分别达到了(0.55±0.00)mg/mL和
(0.52±0.02)mg/mL。但对于FRAP抗氧化能力而
言,精油提取后残渣的抗氧化性则显著性降低。
表5 椒样薄荷与苏格兰留兰香的抗氧化性
Tab.5 Antioxidant activity of peppermint and scotch spearmint
供试材料 材料类型
DPPH抗氧化性
评价体系IC50值/(mg/mL)
FRAP值(mmol Fe(II)/g
干物质量)
椒样薄荷 叶片 0.62±0.01b  28.97±0.09a
精油提取后残渣 0.55±0.00c  4.26±0.01c
苏格兰留兰香 叶片 1.00±0.01a 28.33±0.27b
精油提取后残渣 0.52±0.02d  3.23±0.01d
 注:IC50值与FRAP值表示为平均值±标准差,上标具有相同字母表示不具有显著性差异(p>0.05)。
  从表5可以看出,对于 DPPH 抗氧化评价体
系,椒样薄荷与苏格兰留兰香精油提取后残渣的醇
提物清除DPPH自由基能力均显著性大于未提取
精油前的叶片,这说明残渣醇提物中具有对清除
DPPH自由基起主要作用的多酚类组分,这种组分
没有随精油提取过程而降低。而对于FRAP抗氧
化评价体系,残渣醇提物的FRAP抗氧化性均显著
性低于未提取精油前的叶片,这表明对还原三价铁
离子起主要作用的多酚组分随着精油提取过程而
减少。这些试验结果也充分说明了 DPPH 和
FRAP两种抗氧化评价体系抗氧化机理完全不同,
在评价样品抗氧化性时,应该使用两种评价体系进
行全面评价。
3 结 语
1)椒样薄荷和苏格兰留兰香精油均对大肠杆
菌、金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门氏菌以及李斯特
菌4个受试菌种有不同程度的抑制作用,而对于肠
炎沙门氏菌以及黑曲霉没有明显的抑制作用。
2)椒样薄荷精油对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌
的抑菌性最强,其最小抑菌质量浓度和最小杀菌质
量浓度分别为20μg/mL和80μg/mL。而苏格兰
留兰香精油对大肠杆菌的抑菌性最强,其最小抑菌
质量浓度和最小杀菌质量浓度分别为80μg/mL和
160μg/mL。另外,椒样薄荷精油对以上4种受试
菌的抑菌效果均比苏格兰留兰香精油强。
3)椒样薄荷多酚含量在精油提取后的残渣中
含量显著性减少,而苏格兰留兰香在精油提取后,
其残渣中多酚含量未显著性降低。椒样薄荷与苏
格兰留兰香在精油提取后,其残渣还具有较强的
DPPH自由基清除能力,而FRAP抗氧化能力,即
还原三价铁离子为二价铁离子的能力却显著性降
低,这为椒样薄荷与苏格兰留兰香精油提取后残渣
的开发利用提供了一定的理论依据。
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