薤白乙醇提取物的抑菌特性

张传军，刘 超，姜晓坤

(吉林农业科技学院食品工程学院，吉林 吉林 132101)

薤白乙醇提取物的抑菌特性

张传军，刘 超，姜晓坤

(吉林农业科技学院食品工程学院，吉林 吉林 132101)

通过抑菌实验和稳定性实验，对从薤白中提取的薤白抑菌物质的抑菌特性进行研究。结果表明：薤白抑菌物质对供试菌的抑菌效果大小顺序为：大肠杆菌＞金黄色葡萄球菌＞青霉＞酵母菌＞黑曲霉。稳定性实验表明，温度和pH值对薤白醇提物抑菌效力有一定影响，表现为50～60℃时抑菌活性最强，超过100℃时抑菌活性开始下降；薤白抑菌物质在中性、中性偏酸性、中性偏碱性条件下抑菌活性较强，在酸性(碱性)条件下随pH值的降低(升高)抑菌活性下降；紫外光照射对抑菌物质的抑菌活性有微小的影响，可以适当避光操作。K+对薤白抑菌物质的抑菌效果影响较小，Mg2+、Ca2+、Zn2+二价阳离子，Fe3+三价金属离子对其抑菌效果有一定影响，其中三价金属阳离子(Fe3+)对其影响最大。

薤白；乙醇提取物；抑菌特性

薤白(Allium macrostemon Bunge)，又名“小根蒜”“野蒜”、“小蒜”，是一种安全、无毒的食用野菜，高30～60cm。鳞茎卵圆形或球形，直径0.8～2cm，旁侧常有1～3个小鳞茎附着，鳞茎外包以白色膜质鳞被，有时带淡紫色[1]，在我国所有省份均有分布。其鳞茎上屉蒸至半熟后晒干或烘干入药称作薤白。薤白中含有多种生物活性成分[2]，可通阳开痹、温中理气、健胃整肠，并具有抑菌消炎的作用。笔者选择资源丰富的野生药用植物小根蒜为材料，全面系统地研究薤白的抑菌活性，以期为开发纯天然、无污染的植物源防腐剂提供依据[3]。

现在食品工业中使用的防腐剂大多是化学防腐剂，对人体有一定的毒副作用，开发植物天然防腐剂是目前食品防腐研究的热点[4]。据报道[5]薤白具有广谱的抑菌活性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、普通变形杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、绿脓杆菌、沙门氏菌等细菌及根霉、木霉、曲霉、酵母菌等真菌都显示出良好的抑制作用，而且具有较好的热稳定性，因此可以利用薤白中提取的抑菌物质进行食品的防腐保鲜。本实验就从薤白中提取的乙醇提取物的抑菌特性进行系统的研究，以期为薤白天然抑菌素的开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

薤白，6月采于吉林市左家镇山区。

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大肠杆菌(Escherichia coli)、青霉(Penicillium sp.)、黑曲霉(Aspergillus niger)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。以上菌种均由吉林农业科技学院微生物实验室提供。

细菌固体培养基：牛肉膏3g、蛋白胨10g、NaCl 5g、琼脂15～20g、水1000mL、pH7.0～7.2；霉菌固体培养基：马铃薯(切碎成块)200g、葡萄糖20g、琼脂15～20g、水1000mL；酵母菌固体培养基：葡萄糖20g、蛋白胨10g、酵母膏10g、琼脂5～20g、水1000mL[6]。

DH300电热恒温培养箱 常州华普达仪器制造厂；LDZX-50KBS自动控制不锈钢立式压力蒸汽灭菌锅 上海茸研仪器有限公司；SYC07-R201真空旋转蒸发仪 北京中西远大科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 薤白抑菌物质的制备[7-8]

将一定量新鲜薤白打浆，用2倍水，于32℃浸提3次，得到水提液，将薤白的水提液浓缩至一定体积后，向其中加入95%的乙醇，使乙醇体积分数达到75%，静置24h，过滤去除杂蛋白，滤液浓缩，得到薤白抑菌液。

1.2.2 抑菌效力的测定[9-11]

用打孔器将定性滤纸加工成直径为10mm的圆形滤纸片放入干燥的平皿中，于121℃干热灭菌20min，冷却后放入不同薤白抑菌物质溶液中浸泡10min，于无菌操作台上晾干。配制细菌(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌)、霉菌(黑曲霉、青霉)、酵母菌(酿酒酵母)固体培养基，121℃湿热灭菌30min，冷却后倒平板。在无菌条件下，用无菌棉签蘸取0.5mL菌悬液均匀涂布于平板上，再用无菌镊子夹取浸有供试液的滤纸3片，间隔一定距离贴在含菌平板上，然后将各平皿分别置于恒温培养箱中进行培养(细菌：37℃培养24h)，测定抑菌圈直径，取平均值。以6%苯甲酸钠溶液和无菌生理盐水作为对照。

1.2.3 最低抑菌浓度的测定[12-14]

采用2倍稀释法，以无菌蒸馏水为溶剂，配制250、125、62.5、31.3、15.7、7.9、3.95、1.98g/L，一系列质量浓度梯度的薤白抑菌液。用无菌吸管分别吸取1mL抑菌液加入到15～20mL培养基中，充分混匀。待培养基冷却凝固后，在平板上加入0.2mL指示菌悬液，用无菌涂棒均匀涂抹，按前述条件培养，观察结果。每个质量浓度梯度做3次平行实验，以无菌水作对照。

1.2.4 抑菌特性研究

1.2.4.1 温度对抑菌物质稳定性影响[15]

取薤白抑菌物质若干份，分别置于30、50、70、90、110℃水浴处理30min，以大肠杆菌、黑曲霉、酵母菌为指示菌，用滤纸片法测定样品抑菌圈直径，进行3次平行实验。

1.2.4.2 pH值对抑菌物质稳定性影响[16]

取薤白抑菌液若干份，用0.1mol/L HCl和0.1mol/L NaOH调节pH值，使各溶液pH值分别为2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0，以大肠杆菌、黑曲霉、酵母菌为指示菌，用滤纸片法测定样品抑菌圈直径，进行3次平行实验。

1.2.4.3 紫外线对抑菌物质稳定性影响[17]

取薤白抑菌物质若干份，分别置于15W，50cm距离的紫外灯下照射10、20、30、40、50、60min，以大肠杆菌、黑曲霉、酵母菌为指示菌，用滤纸片法测定样品抑菌圈直径，进行3次平行实验。

1.2.4.4 金属离子对抑菌物质稳定性影响

在抑菌液中分别加入KCl、MgSO4、CaCl2、ZnAc、Fe2(SO4)3，各取5个水平：10、20、30、40、50mmol/L，同时设空白对照，在上述各溶液中加入黑曲霉作为指示菌，在37℃条件下处理1h，用滤纸片法测定样品抑菌圈直径，进行3次平行实验。

2 结果与分析

2.1 薤白抑菌物质对5种菌的抑制作用

通过实验，薤白中提取的抑菌物质对5种菌均有一定的抑制作用，其结果如表1所示。

表1 薤白抑菌液对常见菌的抑制作用Table 1 Inhibitory effect of ethanol extract from Allium macrostemon Bunge bulbs on five common microbes

由表1可知，薤白抑菌液对5种菌都有一定的抑制作用，尤以对细菌的抑制效果较为显著，而对酵母菌和部分霉菌的抑制作用较弱。

2.2 薤白抑菌液最低抑菌浓度(MIC)的确定

按1.2.3节方法，测定薤白抑菌液的最低抑菌浓度，其结果如表2所示。

由表2可知，薤白抑菌物质对细菌的抑制效果较好，其次是酵母菌和霉菌。对于大肠杆菌的MIC为31.3g/L，金黄色葡萄球菌的MIC为62.5g/L；对于酿酒酵母、黑曲霉和青霉的MIC为125g/L。

表2 薤白抑菌物质最低抑菌浓度Table 2 Minimum inhibitory concentrations of ethanol extract from Allium macrostemon Bunge bulbs against five common microbes

2.3 薤白抑菌物质稳定性的研究

2.3.1 温度对薤白抑菌物质抑菌效力稳定性的影响

按1.2.4.1节方法，测定薤白抑菌物质的热稳定性，其结果如图1所示。

图1 温度对薤白提取物抑菌效力稳定性的影响Fig.1 Effect of temperature on bacteriostatic activity of ethanol extract from Allium macrostemon Bunge bulbs

由图1可看出，薤白抑菌物质在50～60℃时抑菌活性最强，90℃时，薤白抑菌物质的抑菌活力开始下降，到110℃时，抑菌活性很弱。

2.3.2 pH值对薤白抑菌物质抑菌效力稳定性的影响

按1.2.4.2节方法，测定薤白抑菌物质的pH值稳定性，其结果如图2所示。

由图2可看出，薤白抑菌物质对于大肠杆菌的抑制作用在pH4～8时达到最大，在高碱性条件下，抑菌能力下降很快；对于酵母菌和曲霉，在中性偏碱性条件下抑菌效力随pH值的升高而下降。这可能是由于薤白抑菌物质中含有部分的酸性抑菌成分和部分的碱性抑菌成分，针对不同的菌可以设置不同的抑菌作用条件，以增加抑菌效力。

图2 pH值对薤白提取物抑菌效力稳定性的影响Fig.2 Effect of pH on bacteriostatic activity of ethanol extract from Allium macrostemon Bunge bulbs

2.3.3 紫外线对薤白抑菌物质稳定性影响

按1.2.4.3节方法，测定紫外线对薤白抑菌物质稳定性影响，其结果如图3所示。

图3 紫外照射对薤白抑菌物质的抑菌效力的影响Fig.3 Effect of UV irradiation on bacteriostatic activity of ethanol extract from Allium macrostemon Bunge bulbs

随着紫外光照射时间的延长，薤白抑菌物质对3种菌的抑菌效力逐渐下降，但下降幅度不大，说明薤白抑菌物质中含有少部分对紫外线敏感的抑菌成分，长时间照射，对于抑菌效力有微小的破坏作用，在实际应用中可以采用适当避光处理。

2.3.4 金属离子对薤白抑菌物质稳定性影响

按1.2.4.4节方法，检测金属离子对薤白抑菌物质稳定性影响，其结果如图4所示。

图4 金属离子对薤白抑菌物质的抑菌效力的影响Fig.4 Effect of metal ions on bacteriostatic activity of ethanol extract from Allium macrostemon Bunge bulbs

由图4可以看出，K+对薤白抑菌物质的抑菌效果影响较小，Mg2+、Ca2+、Zn2+二价阳离子，Fe3+三价金属离子对其抑菌效果有一定影响，其中三价金属阳离子(Fe3+)对其影响很大，随着离子浓度的增加，抑菌圈直径显著减小。由此可以推断，薤白菌中提取的抑菌物质中某些基团结合阳离子后，中和其电荷，影响抑菌生物活性。

3 结 论

薤白抑菌物质对5种供试菌有一定的抑制作用，其抑菌效果大小顺序均为：大肠杆菌＞金黄色葡萄球菌＞青霉＞酿酒酵母＞黑曲霉；同时，MIC值实验表明，薤白抑菌物质对不同菌种的抑制作用差别较大。稳定性实验表明，温度和pH值对薤白提取物抑菌效力有一定影响(表现为50～60℃时抑菌活性最强，超过100℃时抑菌活性开始下降；薤白抑菌物质在中性、中性偏酸性、中性偏碱性条件下抑菌活性较强，在酸性(碱性)条件下随pH值的降低(升高)抑菌活性下降)。紫外光照射对抑菌物质的抑菌活性有微小的影响，可以适当避光操作。K+对薤白抑菌物质的抑菌效果影响较小，Mg2+、Ca2+、Zn2+二价阳离子，Fe3+三价金属离子对其抑菌效果有一定影响，其中三价金属阳离子(Fe3+)对其影响最大。

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Antibacterial Effect of Ethanol Extract from Allium macrostemon Bunge Bulbs

ZHANG Chuan-jun，LIU Chao，JIANG Xiao-kun
(School of Food Engineering, Jilin Agricultural Science and Technology College, Jilin 132101, China)

In this study, 70% ethanol extract from the bulbs of Allium macrostemon Bunge was tested for its antibacterial activities against five common microbes. Meanwhile, the stability of its inhibitory effects on E. coli, Aspergillus niger and Saccharomyces cerevisiae was explored. The results showed that the extract sequentially inhibited five common microbes in the following order: E. coli ＞ S. aureus ＞ Penicillium ＞ Saccharomyces cerevisiae ＞ Aspergillus niger. Stability experiments revealed that temperature and pH had strong influence on the antibacterial effect of the extract. The extract exhibited the strongest inhibitory activity at a temperature ranging between 50 ℃ and 60 ℃, which became lower when the temperature was higher than 100 ℃. In addition, the antibacterial activity of the extract was strong under neutral, slightly acidic and slightly alkaline conditions, and decreased with decreasing acidic pH or increasing alkaline pH, and was little affected by UV light illumination and K+, but was affected obviously by some divalent cations such as Mg2+, Ca2+and Zn2+as well as Fe3+as a tervalent cation which had larger effect than these divalent cations.

Allium macrostemon Bunge；ethanol extract；bacteriostatic property

TQ455.5

A

1002-6630(2011)05-0119-04

2010-12-30

张传军(1958—)，男，副教授，硕士，研究方向为农副产品深加工。E-mail：zhangchuanjun502@126.com