几种硫醚类香料抑菌活性的研究

张公亮，丁佳琦，董伟峰，刘 阳，王 衍，李 冉，侯红漫，*

（1.大连工业大学食品学院，辽宁大连116034；2.辽宁出入境检验检疫局，辽宁大连 116001)

几种硫醚类香料抑菌活性的研究

张公亮1，丁佳琦1，董伟峰2，刘 阳1，王 衍1，李 冉1，侯红漫1，*

（1.大连工业大学食品学院，辽宁大连116034；2.辽宁出入境检验检疫局，辽宁大连 116001)

选取八种硫醚类香料，通过测量抑菌圈直径考察其抑菌活性，并根据显著性分析结果探讨结构对其抑菌活性的影响。结果表明：对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、福氏志贺氏菌及枯草芽孢杆菌，二甲基硫醚（DMS）、二乙基硫醚（DES）及二丁基硫醚（DBS）均无抑菌作用，而二烯丙基硫醚（DAS）则具有一定的抑菌作用；以二烯丙基二硫醚（DADS）为阳性对照，选取的硫醚类香料对五种供试细菌抑制作用大小为DADS>二丙基二硫醚（DPDS）>或≈二甲基二硫醚（DMDS），二甲基三硫醚（DMTS）>DMDS>DMS及DADS>DAS。这些结果说明二烯丙基对单硫醚类香料的抑菌作用有一定贡献，双键的存在对二硫醚类香料的抑菌作用有重要影响。对于具有相同取代基团的硫醚类香料，硫原子数越多，其抑菌效果越强。

食用香料，硫醚，抑菌活性

我国国家标准（GB 2760-2011）规定允许使用的以及美国食品香料与萃取物制造者协会（FEMA）公布，一般认为安全的食品香料名单中包含多种含硫香料，其中硫醚类香料是可食用含硫化合物品种最多的一类[1]。根据硫原子的个数，硫醚类香料可分为单硫醚和多硫醚（包括二硫醚、三硫醚及四硫醚），一般具有洋葱、大蒜、肉或坚果的香味[1]，在食品调香中广泛应用。一些硫醚类香料属于天然等同香料，其化学单体在自然界中广泛存在，且具有一定的功能特性。例如，二甲基二硫醚、二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚等存在于大蒜和洋葱中[2-3]；二甲基硫醚、二甲基三硫醚等存在于荔枝中[4]。流行病学研究表明：二烯丙基硫醚类化合物具有多种生理活性功能，包括预防心血管疾病[5]、抗肿瘤[6]及抗氧化[7]等；二甲基硫醚类化合物可诱导白血病细胞凋亡[8]，并可促进因紫外线（UVA）引发的类胡萝卜素的降解[9-10]，与UVA和β-胡萝卜素具有协同诱导白血病细胞凋亡的作用[11]。有关硫醚类化合物抑菌活性的研究，多集中于大蒜的活性成分方面，包括大蒜粗提物[12-14]、来源于大蒜油的二烯丙基硫醚类化合物[15-17]及来源于洋葱油或大蒜油的多种烃基化硫醚类化合物[18]。目前，针对硫醚类香料抑菌活性的构效关系尚未得出定论。因此，本文选取八种硫醚类香料，以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、志贺氏菌及枯草芽孢杆菌为受试菌种，比较其抑菌活性，并初步探讨官能团对硫醚类香料抑菌活性的影响，为揭示硫醚类化合物抑菌作用机理及构效关系奠定研究基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

硫醚类香料 二甲基硫醚（dimethyl sulfide，DMS）、二乙基硫醚（diethyl sulfide，DES）、二丁基硫醚（dibutyl sulfide，DBS）、二烯丙基硫醚（diallyl sulfide，DAS）、二甲基二硫醚（dimethyl disulfide，DMDS）、二丙基二硫醚（dipropyl disulfide，DPDS）、二烯丙基二硫醚（diallyl disulfide，DADS）、二甲基三硫醚（dimethyl trisulfide，DMTS），购自滕州市悟通香料有限责任公司，均为人工合成的化合物，分子结构如表1所示；供试菌种 大肠杆菌（Escherichia coil）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、福氏志贺氏菌（Shigella flexneri）、沙门氏菌（Salmonella）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis），由大连工业大学食品学院微生物实验室提供；其他化学试剂 均为国产分析纯。

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1.2 实验方法

1.2.1 培养基和菌悬液的制备 牛肉膏蛋白胨琼脂培养基：取烧杯加适量水，依次加入3.0g牛肉膏，10.0g蛋白胨，5.0g氯化钠，加热溶解。待药品完全溶解后，再加入20.0g琼脂，补充水到1000mL，调整pH至7.0，灭菌待用。将供试菌种进行斜面活化，配成含菌体为106～107个/mL的菌悬液，备用。

1.2.2 抑菌圈的测定 采用滤纸片法[19]测定供试菌种的抑菌圈直径，略有改进。制备直径为10mm的圆滤纸片，干热灭菌后备用。在无菌条件下，取菌悬液200μL，均匀地涂抹在固体培养基上，待用。将处理好的滤纸片平铺于干净的平皿上，每片上滴加10μL硫醚类化合物制成抑菌片，用无菌镊子取抑菌片贴于培养基上，盖好平面皿，置37℃培养24～48h。每种样品3～6个平行，同时另取无菌滤纸片做阴性对照。由于DADS被认为具有较强的抑菌能力[15-17]，因此在本研究中DADS可作为阳性对照。

1.2.3 统计分析 实验数据以平均值或平均值±标准差表示。采用http：//www.physics.csbsju.edu/stats/ttest_bulk_form.html在线软件进行student’s t检验，P< 0.01具有显著性差异。

2 结果与讨论

2.1 稀释后硫醚类香料的抑菌活性

如表1所示，选取的八种硫醚类香料化合物均为对称性硫醚，具有不同的硫原子数或在硫原子上连接不同的取代基，包括4种单硫醚（DMS、DES、DBS及DAS），3种二硫醚（DMDS、DPDS及DADS）和1种三硫醚（DMTS）。

表1 八种硫醚类香料的结构Table 1 The structure of eight sulfide flavors

分别将硫醚类香料用无菌水稀释10、5、2、1倍，混匀后快速吸取进行抑菌实验，采用滤纸片法测量抑菌圈大小。如表2所示，当二甲基硫醚（DMS）、二乙基硫醚（DES）、二丁基硫醚（DBS）、二烯丙基硫醚（DAS）、二甲基二硫醚（DMDS）、二丙基二硫醚（DPDS）、二烯丙基二硫醚（DADS）及二甲基三硫醚（DMTS）被稀释2倍及2倍以上时，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、福氏志贺氏菌、沙门氏菌及枯草芽孢杆菌无抑菌效果（其中，稀释倍数为10和5的数据未列出）；当八种硫醚类香料被稀释1倍时，DMS、DES及DBS对五种细菌无抑菌效果，而DAS、DMDS、DPDS、DADS及DMTS虽然显示出一定的抑菌能力，但其抑菌圈直径最大仅为12.8mm。由于滤纸片直径大小为10mm，可见DAS、DMDS、DPDS、DADS及DMTS在稀释倍数为1倍时，抑菌能力并不十分明显。因此，为了进一步分析八种硫醚类香料结构对其抑菌活性的影响，采用未经稀释的硫醚类香料化合物进行下一步的研究。

2.2 硫醚类香料原液对大肠杆菌的抑制作用

以大肠杆菌为受试菌，对硫醚类香料原液进行抑菌实验。如图1所示，8种硫醚类香料对大肠杆菌显示出不同程度的抑制作用，其中DMS、DES及DBS原液对大肠杆菌不具备抑制作用，而另外5种硫醚类香料对大肠杆菌的抑制作用大小为（DADS≈DMTS）>（DAS≈DPDS）>DMDS。

2.3 硫醚类香料原液对金黄色葡萄球菌的抑制作用

表2 稀释后硫醚类香料对供试菌的抑菌圈直径（mm）Table 2 The diameter of inhibition zone of sulfide flavors on the tested bacteria（mm）

图1 八种硫醚类香料对大肠杆菌的抑制作用Fig.1 The inhibitory effect of eight sulfide flavors on Escherichia coil

以金黄色葡萄球菌为受试菌，对硫醚类香料原液进行抑菌实验。如图2所示，8种硫醚类香料对金黄色葡萄球菌显示出不同程度的抑制作用，DMS、DES及DBS原液对金黄色葡萄球菌仍不具备抑制作用，这一结果与Kim等[18]发现的DMS和DES对金黄色葡萄球菌B31无抑菌作用相同。而另外5种硫醚类香料对金黄色葡萄球菌的抑制作用大小为DADS>DMTS>（DPDS≈DMDS），DAS与DMTS或DPDS的抑菌能力相当。

图2 八种硫醚类香料对金黄色葡萄球菌的抑制作用Fig.2 The inhibitory effect of eight sulfide flavors on Staphylococcus aureus

2.4 硫醚类香料原液对福氏志贺氏菌的抑制作用

以福氏志贺氏菌为受试菌，对硫醚类香料原液进行抑菌实验。如图3所示，八种硫醚类香料对福氏志贺氏菌显示出不同程度的抑制作用，与大肠杆菌和金黄色葡萄球菌相同，DMS、DES及DBS原液对志贺氏菌仍不具备抑制作用，而另外五种硫醚类香料对福氏志贺氏菌的抑制作用大小为DADS>DAS> DMDS，DMTS与DADS或DAS的抑菌能力相当，DPDS与DAS或DMDS的抑菌能力相当。

图3 八种硫醚类香料对福氏志贺氏菌的抑制作用Fig.3 The inhibitory effect of eight sulfide flavors on Shigella flexneri

2.5 硫醚类香料原液对沙门氏菌的抑制作用

以沙门氏菌为受试菌，对硫醚类香料原液进行抑菌实验。如图4所示，八种硫醚类香料对沙门氏菌显示出不同程度的抑制作用，与大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及福氏志贺氏菌相同，DMS、DES及DBS原液仍不具备抑菌能力，而另外五种硫醚类香料对沙门氏菌的抑制作用大小为DADS>DMTS>（DAS≈DPDS）>DMDS。

图4 八种硫醚类香料对沙门氏菌的抑制作用Fig.4 The inhibitory effect of eight sulfide flavors on Salmonella

2.6 硫醚类香料原液对枯草芽孢杆菌的抑制作用

以枯草芽孢杆菌为受试菌，对硫醚类香料原液进行抑菌实验。如图5所示，八种硫醚类香料对枯草芽孢杆菌显示出不同程度的抑制作用，与大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、福氏志贺氏菌及沙门氏菌相同，DMS、DES及DBS原液仍不具备抑菌能力，而另外五种硫醚类香料对枯草芽孢杆菌的抑制作用大小为DADS>DMTS>（DAS≈DPDS）>DMDS，这与其对沙门氏菌的作用趋势相同。

图5 八种硫醚类香料对枯草芽孢杆菌的抑制作用Fig.5 The inhibitory effect of eight sulfide flavors on Bacillus subtilis

3 结论

通过对八种硫醚类香料抑菌作用的考察及显著性分析，总结并讨论结构对其的影响。

3.1 对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、福氏志贺氏菌及枯草芽孢杆菌，DMS、DES及DBS均无抑菌作用，而DAS则具有一定的抑菌作用，说明对于单硫醚而言，二烯丙基对硫醚类化合物的抑菌作用有一定贡献，而二甲基、二乙基及二丁基对此作用无贡献。

3.2 对于大肠杆菌、沙门氏菌及枯草芽孢杆菌，三种二硫醚类香料对它们抑制作用大小为DADS> DPDS>DMDS；而对于金黄色葡萄球菌和福氏志贺氏菌，三种二硫醚类香料对它们抑制作用大小为DADS >DPDS≈DMDS，这说明双键的存在可能对二硫醚类化合物的抑菌作用有重要影响。

3.3 在选取的八种硫醚类香料中，DMS、DMDS和DMTS以及DAS和DADS，这两组硫醚类香料的结构特点是在硫原子上连接相同的基团，而分子中具有不同的硫原子数，它们对五种受试细菌的作用大小均显现出DMTS＞DMDS＞DMS，DADS＞DAS的趋势，说明对于具有相同取代基团的硫醚类香料，硫原子的数量可能对其抑菌效果有重要影响。

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Study on antibacterial activity of several sulfide flavors

ZHANG Gong-liang1，DING Jia-qi1，DONG Wei-feng2，LIU Yang1，WANG Yan1，LI Ran1，HOU Hong-man1，*
（1.School of Food Science and Technology，Dalian Polytechnic University，Dalian 116034，China；
2.Liaoning Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Dalian 116001，China）

The antibacterial activity of eight sulfide flavors was determined by measuring the diameter of inhibition zone.The effect of structure on their antibacterial activities was further investigated according to a statistical significance test.The results indicated that dimethyl sulfide（DMS），diethyl sulfide（DES），dibutyl sulfide（DBS），but not diallyl sulfide（DAS），showed no antibacterial activities against Escherichia coil，Staphylococcus aureus，Shigella flexneri，Salmonella and Bacillus subtilis.The inhibitory effects of the selected sulfide flavors on these bacteria followed the order diallyl disulfide（DADS）>dipropyl disulfide（DPDS）>or≈dimethyl disulfide（DMDS），dimethyl trisulfide（DMTS）＞DMDS＞DMS and DADS＞DAS.These results suggested that diallyl was contributed to the antibacterial activity of monosulfide flavors，and the unsaturation of alkenyl groups has influence on the antibacterial activity of disulfide.A larger number of sulfur atoms is more favorable to the antibacterial activity of sulfide flavors with same alk（en）yl groups.

edible flavor；sulfide；antibacterial activity

TS202.3

A

1002-0306（2012）09-0127-04

2011－07－27 *通讯联系人

张公亮（1978-），男，讲师，研究方向：天然活性物质和食品安全检测。

教育部留学回国人员科研启动基金资助项目。