全 文 ：关白附提取物及单体抑菌活性的研究
田渭花1，2，郭晋君1，杏 艳1，窦蓓蕾1，申烨华2
(1 陕西省环境监测中心站，陕西 西安 710054;2 西北大学化学与材料科学学院，
合成与天然功能分子化学教育部重点实验室，陕西 西安 710069)
摘 要:采用活性追踪的方法，从关白附中提取分离得到一个抑菌活性单体，该单体对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和嗜水气单
胞菌都有较好的抑制活性，通过结构鉴定确定该单体为十二水合硫酸铝铵(NH4Al(SO4)2·12H2O)。选择含有 NH
+
4 、Al
3 +、SO2 －4 的
化合物(或复盐) ，考察它们对细菌的抑制活性，推测 NH4Al(SO4)2 抑菌活性基团可能是 Al
3 +，同时考察了其他金属离子对细菌的抑
制作用。
关键词:关白附;抑菌活性
A Study on the Inhibitory Activity to Bacteria of Compound Extracted
fome Aconitum coreanum
TIAN Wei － hua1，2，GUO Jin － jun1，XING Yan1，DOU Bei － lei1，SHEN Ye － hua2
(1 Shaanxi Environmental Center Monitoring Station，Shaanxi Xi’an 710054;2 Key Laboratory of Synthetic
and Natural Functional Molecule Chemistry of Mintistry of Eduction，College of Chemistry
and Materials Science，Northwest University，Shaanxi Xi’an 710069，China)
Abstract:By using ativity tracking，a compound from Aconitum coreanum which had strong inhibitory activity to bac-
teria was found． This compound also had strong inhibitory activity to Staphyloccocus aureus Rosenbach，E． coli，Aero-
monas hydrophila，which was identified to be dodecahydrate ammonium aluminum sulfate (NH4Al(SO4)2·12H2O)． The
compounds (or complex salt)which contained NH +4 ，Al
3 +，SO2 －4 were selected to study their inhibitory activity to bacte-
ria，the result suggested that the active group of NH4Al(SO4)2 to bacteria may be the Al
3 + ． At the same time，the inhibi-
tory activity of some metal ions to bacteria was studied．
Key words:Aconitum coreanum;inhibitory activity to bacteria
作者简介:田渭花(1983 －) ，女，助理工程师，主要从事化学分析工作。
通讯作者:申烨华(1964 －) ，女，西北大学教授，博士生导师，从事植物有效成分的分析、分离及蛋白质分离纯化与复性研究。E － mail:yhshen@ nwu． edu． cn
细菌是一类非常重要的原核微生物。它们结构简单、种类
繁多、主要以二分裂繁殖为主，且在自然界分布很广，一些被用
于农业生产、工业发酵、污水处理以及医疗环保等生产实践中，
但也有一些是引起动植物生病的有害菌。例如它们可以侵害人
体呼吸系统、肠道系统、皮肤等。
金黄色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus Rosenbach)是人类
的一种重要病原菌，是革兰氏阳性抑氧菌，隶属于葡萄球菌属
(Staphylococcus) ，可引起多种严重感染，目前规定外用药物和眼
科制剂都不得检出含有金黄色葡萄菌［1］。大肠埃希氏菌(E． co-
li)通常称为大肠杆菌，存在于高等动物的肠内，一般情况下是无
害的，但当机体防御机能减弱时，一部分正常的菌群会变成病原
微生物，例如因外伤或手术的原因，大肠杆菌会进入腹腔或泌尿
系统，可以引发腹膜炎或直接导致肠道感染，尤其对婴儿和幼畜
(禽) ，常引起严重腹泻和败血症。嗜水气单胞菌广泛分布于自
然界的各种水体，是多种水生动物的原发性致病菌。该菌是弧
菌科气单胞菌属，为革兰氏阴性短杆菌。其感染的疾病一般病
势较猛，多为恶性传染病，死亡率很高。
据报道，已从自然界许多植物，例如大蒜［2］、丁香［3］、桑
叶［4］、箬竹叶［5］等中成功提取出具有优良抑菌效果的活性成分。
因此本文对关白附的抑菌活性进行追踪分离，为关白附药用价
值的进一步开发奠定基础。
1 材料与方法
1． 1 材料与仪器
1． 1． 1 材料
关白附药品切片，长春玺康药业有限公司;甲醇、无水乙醇、
硝酸、高氯酸、硫酸铝钾、硫酸铝、三氯化铝、硝酸铝、硫酸铵、硫
酸钾、氢氧化钠、氯化钡、氯化钠、氯化钙、氯化锌、硫酸亚铁、乙
酸钠、硫酸铵、铁氰化钾、硫酸铁铵、硫酸亚铁铵和磷酸氢二钾，
西安化学试剂厂产品;嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila) ，中
国科学院水生生物研究所提供;荚膜菌(Slime － forming bacteri-
a)、巴氏杆菌(Pasteurella)、大肠杆菌(Eschenchia coli)和金黄色
葡萄球菌(Staphylococcus aureus) ，均由西北农林科技大学动物科
技学院水产实验室保存;蛋白胨，英国 Oxoid;牛肉膏，英国Oxoid;
葡萄糖，天津市福晨化学试剂厂;琼脂，天津市福晨化学试剂厂;
·37·2011 年 39 卷第 24 期 广州化工
D101 大孔吸附树脂，天津瑞金特化学品有限公司。
1． 1． 2 仪器
循环水式真空泵(SHB －Ⅲ) ，巩义市予华仪器有限责任公
司;旋转蒸发仪(R502B) ，上海申生科技有限公司;2F － Z型三用
紫外仪，金坛市盛威实验仪器厂。
1． 2 方法
1． 2． 1 活性单体的分离提取
关白附(片状)30 kg，用 5 倍量水煎煮提取 3 次，每次 1 h。
合并提取液浓缩至浸膏，加入乙醇 －水至含醇量达 60%，静置
24 h，过滤除去沉淀。醇沉操作两次，滤液减压浓缩至浸膏，并减
压干燥得固体。取固体样品 20 g用水加热溶解后上大孔树脂柱
进行分离，分别用水、10%甲醇水溶液，40%甲醇水溶液、80%甲
醇水溶液、100 甲醇水溶液冲洗柱子，收集各馏分。测定各馏分
对 MMP － 16 的抑制活性，对有活性的馏分进行多次重结晶，得
到活性单体。流程图见图 1。
图 1 活性单体分离提取流程
1． 2． 2 抑菌实验
1． 2． 2． 1 实验菌株的培养
嗜水气单胞菌用普通肉汤培养液在 25 ℃的培养箱中培养
24 h，荚膜菌、巴氏杆菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌用普通肉汤
培养液在 37 ℃的培养箱中培养 24 h，均用 0． 6%的生理盐水稀
释后备用。霉菌用 PDA培养基在 28 ℃的培养箱中培养 16 h。
1． 2． 2． 2 培养基的配制
普通肉汤培养基:每升培养基中含有蛋白胨 10 g、牛肉膏
5 g、NaCl 5 g和 K2HPO4 1 g，调节 pH到 7． 2 ～ 7． 4。
1． 2． 2． 3 抑菌活性的测定
采用平板孔阱法［ 6］测定样品对细菌的抑制作用:将样品用
无菌水配成一定浓度的药液。取 100 μL 制备好的细菌菌液均
匀涂布于普通肉汤培养基中，置于培养箱中培养 15 ～ 20 min。
培养完成后用孔器打孔并将配好的药液以 50 μL 的量注入孔
内，置于培养箱中培养 24 h后，测抑菌圈直径。
2 结果与讨论
2． 1 关白附中抑菌活性单体的追踪
2． 1． 1 关白附粗提物对细菌的抑制作用
关白附粗提物对细菌的抑制活性结果见表 1。由表 1 可知，
关白附水提物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和嗜水气胞菌均有
较好的抑制作用，抑菌圈直径均在 5 mm 以上;经乙醇沉淀后的
水提液的抑菌活性有了增强，抑菌直径均在 7 mm 以上，尤其是
对嗜水气单胞菌的抑菌圈直径达到 10 mm，具有很强的抑菌作
用;而主要为多糖和蛋白类物质的乙醇沉淀部位对细菌无抑制
活性。由此可见，关白附的水提醇沉的滤液部位为其主要的抑
菌活性部位。
表 1 关白附粗提物对细菌的抑制作用
Tab． 1 The inhibitory activity of initial extracts of Aconitum
coreanum to bacteria
提取物
(10 mg /mL)
金黄色葡萄球菌
抑菌圈直径 /mm
大肠杆菌
抑菌圈直径 /mm
嗜水气单胞菌
抑菌圈直径 /mm
关白附水提物 6． 0 5． 0 7． 0
水提醇沉的
滤液浓缩物
7． 0 7． 0 10． 0
水提醇沉的沉淀 0 0 0
2． 1． 2 大孔树脂各馏分对细菌的抑制作用
考察了大孔树脂各馏分的抑菌活性，将大孔树脂各馏分浓
缩物配置成 10 mg /mL的样品溶液并测定其对金黄色葡萄球菌、
大肠杆菌和嗜水气单胞菌的抑制作用，结果见表 2。从表 2 可
知，大孔树脂的各馏分中，馏分 1 和馏分 2 对金黄色葡萄球菌、大
肠杆菌、啫水气单胞菌均有较好的抑制作用，其中对嗜水气单胞
菌的抑制作用最强，馏分 1 和馏分抑菌圈的直径分别可达 10 mm
和 9 mm，而馏分 3、馏分 4、馏分 5 和馏分 6 对这三种细菌基本无
抑制。因此说明活性部位在前两个馏分，即穿透液和水洗液有
比较好的活性，后面极性较小的脂溶性成分都没有活性，说明关
白附中的抑菌活性成分为也水溶性成分。
表 2 D101 大孔树脂各馏分对细菌的抑制作用
Tab． 2 The inhibitory activity of D101 macroporous adsorption
resin separation to bacteria
馏分
(10 mg /mL)
金黄色葡萄球菌
抑菌圈直径 /mm
大肠杆菌
抑菌圈直径 /mm
嗜水气单胞菌
抑菌圈直径 /mm
馏分 1 8． 5 8． 0 10． 0
馏分 2 7． 5 7． 5 9． 0
馏分 3 0 0 0
馏分 4 0 0 0
馏分 5 0 0 0
馏分 6 0 0 0
2． 1． 3 单体及各次母液对细菌的抑制作用
考察了晶体和各次母液对细菌的抑制活性，结果见表 3。
表 3 重结晶后单体及母液抑制细菌的活性结果
Tab． 3 The inhibitory activity of the monocase and the mother
liquor to bacteria
样品
(10 mg /mL)
金黄色葡萄球菌
抑菌圈直径
/mm
大肠杆菌
抑菌圈直径
/mm
嗜水气单胞菌
抑菌圈的直径
/mm
一次母液浓缩物 0 0 0
二次母液浓缩物 0 0 0
三次母液浓缩物 0 0 0
白色晶体 7． 5 7． 0 12． 0
·47· 广州化工 2011 年 39 卷第 24 期
由表 3 可知，三份母液浓缩物的对金黄色葡萄球菌、大肠杆
菌和嗜水气单胞菌基本无活性，而单体对他们均表现出较好的
抑制活性，说明该单体也为关白附中主要的抑菌活性部位。
2． 1． 4 单体对细菌的抑制作用
进一步单体对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和嗜水气单胞菌的
抑制活性，结果如图 2。由图 2可知，单体化合物对金黄色葡萄球
菌、大肠杆菌和嗜水气单胞菌均有较好的抑制活性，且从图中还
可知抑菌活性的大小与样品浓度呈计量关系。其中对嗜水气单
胞菌的抑制活性最好，在样品浓度为 10 mg /mL时，其抑菌斑的直
径就可达 12 mm，当样品浓度为 50 mg /mL时，其抑菌斑的直径可
达 24 mm，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑制活性次之。
图 2 单体对不同细菌的抑制浓度梯度曲线
Fig． 2 The curve of the inhibitory activity of the monocase to several bacteria
2． 2 活性单体的结构解析
2． 2． 1 活性单体组成的初步研究
利用元素分析仪测定了单体的元素组成，实验结果见表 4。
由表 4 可知，该物质含碳量仅为 0． 172%，可以基本排除是有机
物的可能。而含氮量比较高，推测其可能含有铵根离子。
表 4 单体的元素分析数据
Tab． 4 The elemental analysis data for the complexe
元素 含量 /%
N 2． 869
C 0． 172
H 5． 580
利用 ICP和性质实验进一步确定无机化合物中的阳离子和
阴离子。ICP检测结果表明，该单体只含有少量铝，没有其他的
金属离子。单体与 NaOH 试液反应能使湿润的试纸变蓝，证明
有 NH +4 存在，与 BaCl2 试液反应生成不溶于硝酸的白色沉淀，证
明有 SO2 +4 存在。
2． 2． 2 活性单体结构解析
利用 X －射线单晶衍射仪对单体结构进行进一步鉴定，实
验结果见图 3。根据初步的分析结果和 X －射线单晶衍射的特
征，确定单体结构为 AlNH4(SO4)2·12H2O。
图 3 单体的红外图谱
Fig． 3 The IR absorption spectrum of the monocase
2． 3 抑菌活性单体活性基团的研究
为了研究 NH4Al(SO4)2 中抑制细菌的活性基团，选择
NH4Al(SO4)2的类似化合物(复盐)和其他的 NH
+
4 、Al
3 +、SO2 －4
的化合物，考察它们对细菌的抑制活性，结果见表 5。由表 5 可
知，所有含 Al3 +的盐类如 NH4Al(SO4)2、KAl(SO4)2、Al2(SO4)3、
AlCl3、Al(NO3)3 无论是复盐还是简单的盐对金黄色葡萄球菌和
嗜水气单胞菌均有很好的抑制活性，而不含有 Al3 + 的盐类，如
SO2 －4 和 NH
+
4 的所有盐，(NH4)2 SO4 和 K2SO4 对金黄色葡萄球
菌和嗜水气单胞菌均没有抑制作用。由此推断，NH4Al(SO4)2
抑制金黄色葡萄球菌和嗜水气单胞菌的活性基团应该是 Al3 +。
而对大肠杆菌的抑制活性结果可看出，不仅所有含 Al3 +的盐类
如 NH4Al(SO4)2、KAl(SO4)2、Al2(SO4)3、AlCl3、Al(NO3)3 无论
是复盐还是简单的盐对大肠杆菌有较好的抑制作用外，K2SO4、
MgSO4 对大肠杆菌也有抑制作用，但是 NH4Cl对大肠杆菌无抑制
活性，所以仍可推断 NH4Al(SO4)2 抑制大肠杆菌的活性基团应该
也是 Al3 +，只是 K +、Mg2 +对大肠杆菌也有一定的抑制作用。
表 5 单体类似物对细菌的抑制活性比较
Tab． 5 The inhibitory activity of the analogues for the monocase
to bacteria
化合物
金黄色葡萄球菌
抑菌圈的直径
/mm
大肠杆菌
抑菌圈的直径
/mm
嗜水气单胞菌
抑菌圈的直径
/mm
NH4Al(SO4)2 7． 0 7． 5 12． 0
KAl(SO4)2 6． 5 7． 0 8． 0
·57·2011 年 39 卷第 24 期 广州化工
续表
Al2(SO4)3 8． 0 7． 5 11． 0
Al(NO3) 10． 0 8． 5 10． 0
K2 SO4 0 15． 0 0
MgSO4 0 17． 0 0
(NH4)SO4 0 0 0
NH4Cl 0 0 0
2． 4 金属离子对细菌的抑制作用
2． 4． 1 三价、二价和一价金属盐对细菌的抑制作用
考察了不同价态金属离子对细菌的抑制作用，结果见表 6，
由表 6 可知，金属离子的抑菌结果与抑制 MMPs 结果有所不同，
除了三价金属离子盐如 CrCl3、FeCl3和 Al(NO3)3 对所考察的各
种细菌都有较好的抑制活性外，二价金属盐如 FeSO4 对金黄色
葡萄球菌、嗜水气单胞菌、巴氏杆菌和荚膜杆菌也均有不同程度
的抑制作用;MgSO4 对大肠杆菌有较好的抑制作用，抑菌圈的直
径为 17 mm，以及一价金属离子盐 K2SO4 对大肠杆菌也有较好
的抑制作用，抑菌圈的直径为 15 mm。这可能是因为生物单体
的细菌与结构较单一的酶 MMPs 相比，结构比较复杂，不具有结
构的特殊性，因此不具有三价金属离子抑制作用的特异性。
表 6 三价、二价和一价金属离子盐抑制细菌的活性比较
Tab． 6 The inhibitory activity of Trivalent、Divalent and
A divalent metal salts to bacteria
金属盐
金黄色葡萄
球菌抑菌圈
的直径 /mm
大肠杆菌抑
菌圈的直径
/mm
嗜水气单胞
菌抑菌圈的
直径 /mm
巴氏杆菌抑
菌圈的直径
/mm
荚膜杆菌抑
菌圈的直径
/mm
CrCl3 6． 0 7． 0 7． 0 6． 0 7． 0
FeCl3 6． 5 6． 5 6． 0 7． 0 6． 5
Al(NO3)3 10． 0 8． 5 10． 5 9． 0 11． 0
FeSO4 7． 0 0 7． 5 8． 5 7． 0
MgSO4 0 17． 0 0 0 0
K2 SO4 0 15． 0 0 0 0
2． 4． 2 稀土金属离子对细菌的抑制作用
分别选取了轻稀土盐 LaCl3、中稀土盐 SmCl3 和重稀土盐
TbCl3，考察了他们对细菌的抑制活性，结果见表 7。由表 7可知，
LaCl3、SmCl3 和 TbCl3 对所考察的各种细菌均有较好的抑制作
用，抑菌圈直径均在 6 ～ 8 mm之间，活性相当。但在实际操作中
我们发现 LaCl3 对细菌有很强的抑制作用，其所到之处细菌全被
抑制，但由于其在琼脂上扩散很慢，扩散圈很小，所以用平板孔
阱法测出的抑菌圈不大。
表 7 稀土金属盐抑制细菌的活性比较
Tab． 7 The inhibitory activity of rare earth meta to bacteria
稀土盐
金黄色葡萄
球菌抑菌圈
的直径 /mm
大肠杆菌
抑菌圈的
直径 /mm
巴氏杆菌
抑菌圈的
直径 /mm
荚膜杆菌
抑菌圈的
直径 /mm
嗜水气单胞
菌抑菌圈
的直径 /mm
LaCl3 6． 0 6． 0 7． 5 6． 0 8． 0
SmCl3 6． 0 7． 0 6． 0 6． 5 7． 0
TmCl3 6． 0 6． 0 6． 0 6． 5 7． 0
3 讨 论
金属离子的抑菌活性已有报道，冯英［7］等研究报道钴的金
属离子配合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用高于同
系列相应浓度铜和锌配合物，其原因可能与钴元素本身的生物
学作用有关。当钴进入生物体中，很容易和氧结合，能够存贮、
转移、甚至进入到特定的生物状态中，影响蛋白质、氨基酸、辅酶
及脂蛋白的合成［8］。
参考文献
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中国食品学报，2011，3(11) :105 － 109．
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