低毒中药抑菌“大作战”

曾信瑶 侯佩彤 李沅蔚

张永强  中学高级教师，湖南省十佳科技教师。科普中国2021年度十大科普人物奖获得者，全国校园发明创意大赛、湖南省青少年科技创新大赛、湖南省创新编程与智能设计大赛、湖南省科学调查体验活动评审专家组成员。

细菌耐药性已成为全球医学界关注的问题。由于耐药菌株的出现，抗生素对细菌的抑制作用逐渐减小，寻找抗生素的替代品迫在眉睫。中药作为中华5000年文明的结晶，是一座价值不可估量的宝库，具有作用靶位多、不易产生耐药性等诸多优点。因此，从我国低毒中药中筛选细菌抑制剂是解决这一难题的有效途径之一。

大肠杆菌是一种普通的原核生物，属于革兰氏阴性细菌。一些特殊血清型的大肠杆菌对人和动物有病原性，尤其对婴儿和幼畜，有引发严重腹泻和败血症的风险。本实验在前人的基础上，从《本草纲目》中筛选出黄芩、艾草、厚朴、黄连以及泽泻5种低毒中药，探究其水提物对大肠杆菌的体外抑制作用，以期为寻找抗生素替代品用于医疗的研究开发提供一定的理论实验基础。

一、研究过程

1.实验目的

探究黄芩、艾草、黄连、厚朴、泽泻5种低毒中药的水提物对大肠杆菌的体外抑制作用。

2.实验选材

本实验选择由北京生物公司提供的大肠杆菌作为实验材料。大肠杆菌是被研究得最详尽的原核细菌，其致病性弱。据《本草纲目》记载，艾草、黄芩、泽泻、黄连、厚朴这五种中药都有治疗肠胃病的作用，而且都是廉价的药材。

3.实验设备

无菌试验操作台，涂布器，移液枪，酒精灯。

二、理论依据

我们查阅了《本草纲目》，从中筛选出51种主治肠胃病，且疑似对大肠杆菌有抑制作用的药物。参考专业人士的意见后，最终决定以下列5种中药作为研究对象。

艾草，别名萧茅、冰台、艾绒等，多年生草本或略成半灌木状，植株有浓烈香气，全草入药。药理研究表明，艾草有平喘止咳、止血凝血、抵抗病菌等作用。中医理论认为，艾叶具有理气、散寒、温经、止血等功效。艾草提取物已被现代医学的药理研究证明，其抗菌谱较宽，能有效抑制甚至杀死多种细菌和病毒。

黄芩别名腐肠、妒妇、经芩、黄文、印头等，具有治疗泻痢、黄疸、肺热咳嗽、高热烦渴、血热吐衄、痈肿疮毒等作用。

厚朴具有燥湿消痰、下气除满的功效，主治湿阻中焦、脘腹胀满、食积气滞、肺气不降、痰饮喘咳、霍乱泄泻等。

黄连别名味连、川连、鸡爪连，属毛茛科、黄连属多年生草本植物，有治疗湿热痞满、呕吐吞酸、泻痢、黄疸、牙痛等功效。

泽泻为多年生水生或沼生草本，全株有毒，地下块茎毒性较大。可入药，主治肾炎水肿、肾盂肾炎、肠炎泄泻、小便不利等症。

翻阅相关资料，我们了解到已有研究者采用水提法测定了艾草等对大肠杆菌的抑制作用，得出艾草能抑制大肠杆菌生长的结论。

三、实验过程

1.制备菌液

用LB肉汤培养基室温培养大肠杆菌增殖48 h备用。

2.制备中药水提物

将中药与水按质量比1∶5配制药液浸泡30 min，加热浓缩至100 mL后过滤，继续浓缩至含生药1 g/mL，灭菌、密封，于4 ℃冰箱保存备用。

3.制备培养基

将牛肉膏、蛋白胨、氯化钠溶解在蒸馏水中加热，并加入琼脂，琼脂熔化后，加入5%氢氧化钠溶液或5%稀盐酸，校正pH值至7.2～7.4。用烧瓶分装，121 ℃高压灭菌30 min后倒入直径90 mm的培养皿。

4.采用药敏纸片法

在无菌环境下取含生药1 g/mL的中药水提物溶液0.2 mL，放入4片直径6 mm的灭菌滤纸片，浸泡15 min。将已灭菌的R2A琼脂平板划分为5个区域，加入100 uL菌悬液，用涂布法接种大肠杆菌，在每个区域内放入1片浸泡后的滤纸片，设置4个平行组，1个空白对照组，在36.8 ℃恒温环境下培养24 h。

四、实验结果

1.抑菌圈

用刻度尺测量抑菌圈直径，取平均值，结果如表1。

实验结果表明，黄连对大肠杆菌的抑制效果最好，抑菌圈達12～16 mm，为高敏。黄芩次之，抑菌圈为11 mm，中敏。厚朴抑菌圈非常规则，稳定在8～9 mm。泽泻和艾草稳定在无敏。

2.最低抑菌浓度（MIC）测定

（1）艾草

用LB液体培养基将3 g/mL艾草水提物采用倍比稀释法依次稀释4、8、16、32、64、128倍，同时等量接种0.1 mL活化的大肠杆菌菌悬液，将其置于摇床中，37 ℃、170 r/min培养过夜。同时设置3个平行组，观察各试管中菌悬液的浑浊度（表示显著长菌）或判定澄清（表示未长菌）程度，确定最低抑制浓度（MIC）。结果如表2。

（2）黄芩

黄芩最低抑制浓度为1.17 mg/mL，该数据源自韩红艳等的研究结果。

五、实验创新性分析

本实验的创新性在于：1.用比较简单的方法对比了5种低毒中药对大肠杆菌的抑制作用。2.证实了中药水煎剂的抑菌有效性。3.对使用低毒性的中药代替抗生素治疗大肠杆菌导致的急性肠胃炎、肠出血等有重要作用。药物处理方法简单易行，成本较低。（指导老师：林 佳  包金龙）

专家点评

中药是中华民族传统文化的瑰宝，本文是一个很好的让青少年了解中药的作用及其作用机理的实证。作者在日常生活中接触中药知识，并提出相应的假设，然后通过实验验证中药的作用，这是一个求真的过程。本实验设计合理、科学，实验过程较完整，数据记载详细，实验结果可信。

建议作者在论文中详细介绍中药水提取过程中加入的药物和水的量，提取液浓缩成100 mL、最终浓缩成1 g/mL的生药的方法与过程，因为从文中未介绍浓缩过程需使用的器材。

同时，本实验仅仅是验证五种中药在离体的情况下有一定的抑菌效果，并不能说明五种中药在人体这个复杂的内环境中也能起同样的效果。建议作者多翻阅有关中药的书籍，走访中医名师，以便对中药的作用机理有更全面深入的了解。3A4D964E-19C3-4017-AD18-A6BE687DA22B