苦瓜抑菌作用的研究进展

吕诗文，叶 芳，吴国辉，汪彩云，胡伟君，钟先锋

（1.佛山科学技术学院食品科学与工程学院，广东佛山 528231；2.广东省农业环保与农村能源总站，广东广州 510075；3.广东省农业机械化技术推广总站，广东广州 510405）

苦瓜（Bitter gourd），葫芦科苦瓜属植物，味道偏苦，性寒。其主要功能为解暑除烦、清热、明目、解渴等。还可用于缓解中暑、发热烦躁、痢疾、咽喉疼痛及目赤肿痛等病症。现在多被用于治疗糖尿病[1]。研究表明，苦瓜具有良好的降血糖、抗癌、抗病毒等功效[2]，另外，还有研究指出[3-5]，苦瓜汁具有良好的抑菌稳定性，其中对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌等致病菌均有一定程度的抑制作用。还有研究指出，苦瓜中存在皂苷（又称为皂甙）、黄酮等生物活性成分，与苦瓜的抑菌作用有着密切的联系[6]。

1 苦瓜与抑菌作用

研究发现，近年来国内食品添加剂的使用存在着超标使用、违规使用、使用劣质防腐剂、使用不标注、超范围使用等问题，这些问题不仅影响了食品的安全，严重时甚至威胁到了消费者的身心健康[7]。因此，安全性高、无毒无害的天然防腐剂成为食品防腐剂的发展趋势。据研究显示[8-9]，许多植物如洋葱、生姜等的提取物都具有不同程度的抑菌作用，这些天然抑菌物质来源广泛、提取成本较低。通过滤纸片法测定的结果表明，苦瓜对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等菌种都有明显的抑制作用[10]。

苦瓜浸汁对供试菌的抑制效果见表1。

更深层，抑菌作用的产生与苦瓜自身所具有的生物活性成分有着直接的联系。姚毅[11]通过提取纯化的苦瓜总皂苷，探究其抑菌作用，结果表明苦瓜皂苷对部分革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、球菌和杆菌都有一定的抑制作用。孟晓[12]通过定性分析对苦瓜中抑菌活性成分进行检测，结果表明苦瓜中含有黄酮类和皂甙类等生物活性成分，采用紫外-可见分光光度法对二者进行定量检测，测得黄酮类和皂甙类物质的含量分别为31.61%和6.25%，表明苦瓜的抑菌作用与其自身具有的皂苷、黄酮类活性物质有着重要的联系。阐述了苦瓜中有效抑菌成分的分析及其抑菌作用机制，介绍二者之间的联系，探究苦瓜的抑菌作用机理。

表1 苦瓜浸汁对供试菌的抑制效果

2 苦瓜抑菌作用机制

苦瓜的抑菌作用主要由抑菌活性物质主导，即苦瓜的抑菌作用来源于其主要活性抑菌物质皂甙和黄酮类等[13]。

2.1 苦瓜中皂甙抑菌作用机制

研究表明[14]，苦瓜中的三菇类皂甙主要包括葫芦素烷型四环三菇和乌苏酸型五环三菇皂甙，由皂甙元和低聚糖构成，已经提取分离出的有苦瓜皂甙A，B，F，G，I等成分，分子量较大。苦瓜中的皂甙主要通过影响金黄色葡萄球菌生长、对金黄色葡萄球菌生物膜的破坏作用、影响金黄色葡萄球菌蛋白质和抑制呼吸代谢4个方面实现对金黄色葡萄球菌的抑制[15]。在化学研究中，将金黄色葡萄球菌培养至对数生长期时，使用含苦瓜总皂甙溶液的LB培养基与不含苦瓜总皂甙溶液的LB培养基对照试验制作出的苦瓜总皂甙作用后的生长曲线可以看出，苦瓜中的皂甙使得细菌不能达到正常的生长高峰，从而进入对数生长期，并且由金黄色葡萄球菌的菌体浓度相对保持不变，但使用含苦瓜总皂甙溶液的LB培养基的菌体延迟期的时间相对较长的情况可以判断出苦瓜皂甙对延迟期的菌体代谢可能有抑制作用[16]。而在研究中[15]，苦瓜皂甙对细菌生物膜中的细菌生长有抑制作用，生物膜与苦瓜皂甙的接触时间越长，抑菌效果越强；同时，从研究中的电泳图谱可以看出，对照组与样品组中的2条蛋白质存在着明显的变化差异，其变化反映了苦瓜中皂甙在影响菌体蛋白的正常表达或功能方面具有突出的效果。生物体内呼吸代谢主要有3种途径：第一，糖酵解（EMP） 途径，在果糖磷酸激酶、己糖激酶和丙酮酸激酶等酶，以及无氧条件的作用下，葡萄糖转化为乳酸和乙醇；第二，三羧酸循环（TCA）途径，在丙酮酸脱氢酶、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶系和有氧条件作用下，葡萄糖彻底氧化为水和CO2；第三，戊糖磷酸途径（HMP），葡萄糖可为机体提供核酸、辅酶和NADPH。研究通过苦瓜皂甙与典型呼吸抑制剂碘乙酸、丙二酸和磷酸钠的实验比较得出苦瓜皂甙抑制金黄色葡萄球菌呼吸代谢的主要途径可能是TCA途径[17]，但苦瓜皂甙具体对该途径中的哪一步或者哪些物质起到关键作用仍需进一步挖掘验证。

2.2 苦瓜中黄酮抑菌作用机制

研究表明，黄酮类化合物主要通过抑制细菌核酸的合成、干扰细菌细胞膜功能、抑制细菌细胞能量代谢3个方面实现抑菌作用[18]。在大量的研究中发现[19-20]，大多数黄酮类化合物都对DNA拓扑异构酶的活性有着不同程度的抑制作用，而DNA拓扑异构酶在核酸代谢的过程中有着重要作用，所以在催化DNA的复制和转录的过程中，DNA拓扑异构酶可以作为黄酮抑制细菌核酸合成研究的一项评价指标。研究表明[18]，多数黄酮类化合物可以与细胞膜上的蛋白质和脂质产生交互作用，从而改变膜的流动性。所谓膜的流动性，即细胞中的各种膜系统，如细胞质膜、内质网膜、线粒体膜和核膜具有类似于液体般容易流动的物理性质。李叶等人[21]发现，类黄酮作为一种多酚类物质，可通过破坏细胞壁及细胞膜的完整性，使微生物细胞的胞内物质释放到胞外，从而引起膜的电子传递、营养吸收、核苷酸合成及ATP活性等许多生理功能受损，进而抑制微生物的生长。因此，苦瓜黄酮可通过破坏细胞膜的途径来实现对多种菌种的控制，以达到抑菌效果。有研究指出，黄酮类化合物主要通过抑制细胞的呼吸作用来实现对细胞能量代谢的控制，因细菌的能量代谢受到抑制，导致细菌生命活动所需能量的合成受到影响，进而阻碍了细菌的繁殖，严重时导致细菌的死亡，从而实现抑菌的目的[22-23]。

3 苦瓜抑菌作用前景

从目前的研究来看，苦瓜当中含有的抑菌活性成分的提取技术是现在研究的发展趋势，但提取技术水平仍有待提高，对于如何把抑菌活性成分提取浓缩到实际应用生产中所要达到的要求、提取的活性成分的环境影响因素如何保持其稳定性的方法等问题还需进一步探讨。另一方面，从抑菌活性成分的抑菌机理来看，他们的作用机理仍需要更进一步探讨，并研究各种活性成分各自的抑菌机理及不同比例的成分互相结合后的影响及作用机理[24-25]。

4 结语

近年来，关于苦瓜中抑菌作用的研究进展和突破较多，大量的研究表明，苦瓜的抑菌作用与其抑菌成分和抑菌机理密切相关，同时抑菌条件又受着环境因素的制约。目前，对于苦瓜抑菌作用效果的有关数据，由于不同的处理方法和条件，导致了试验结果的差异性。相信在制定更加合理、更加全面的试验设计方案后和更加精确地减少误差后，将会对苦瓜中抑菌作用有着更进一步的阐述。随着这种天然防腐剂的应用广泛，对于食品的食用安全性的问题也将会进一步深入。相关的天然防腐抑菌剂的研究除了能降低化学防腐剂存在的隐患外，也将保障食品质量安全。针对研究苦瓜抑菌作用，为之后苦瓜相关的产品开发和技术应用建设理论基础，为解决抑菌防腐措施提供新的途径。