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        苦瓜抑菌作用的研究進(jìn)展

        2020-02-21 06:34:02呂詩(shī)文吳國(guó)輝汪彩云胡偉君鐘先鋒
        農(nóng)產(chǎn)品加工 2020年1期
        關(guān)鍵詞:皂甙黃酮類苦瓜

        呂詩(shī)文,葉 芳,吳國(guó)輝,汪彩云,胡偉君,鐘先鋒

        (1.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院,廣東佛山 528231;2.廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)保與農(nóng)村能源總站,廣東廣州 510075;3.廣東省農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣總站,廣東廣州 510405)

        苦瓜(Bitter gourd),葫蘆科苦瓜屬植物,味道偏苦,性寒。其主要功能為解暑除煩、清熱、明目、解渴等。還可用于緩解中暑、發(fā)熱煩躁、痢疾、咽喉疼痛及目赤腫痛等病癥?,F(xiàn)在多被用于治療糖尿病[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,還有研究指出[3-5],苦瓜汁具有良好的抑菌穩(wěn)定性,其中對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和沙門氏菌等致病菌均有一定程度的抑制作用。還有研究指出,苦瓜中存在皂苷(又稱為皂甙)、黃酮等生物活性成分,與苦瓜的抑菌作用有著密切的聯(lián)系[6]。

        1 苦瓜與抑菌作用

        研究發(fā)現(xiàn),近年來國(guó)內(nèi)食品添加劑的使用存在著超標(biāo)使用、違規(guī)使用、使用劣質(zhì)防腐劑、使用不標(biāo)注、超范圍使用等問題,這些問題不僅影響了食品的安全,嚴(yán)重時(shí)甚至威脅到了消費(fèi)者的身心健康[7]。因此,安全性高、無毒無害的天然防腐劑成為食品防腐劑的發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)研究顯示[8-9],許多植物如洋蔥、生姜等的提取物都具有不同程度的抑菌作用,這些天然抑菌物質(zhì)來源廣泛、提取成本較低。通過濾紙片法測(cè)定的結(jié)果表明,苦瓜對(duì)于大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等菌種都有明顯的抑制作用[10]。

        苦瓜浸汁對(duì)供試菌的抑制效果見表1。

        更深層,抑菌作用的產(chǎn)生與苦瓜自身所具有的生物活性成分有著直接的聯(lián)系。姚毅[11]通過提取純化的苦瓜總皂苷,探究其抑菌作用,結(jié)果表明苦瓜皂苷對(duì)部分革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽(yáng)性菌、球菌和桿菌都有一定的抑制作用。孟曉[12]通過定性分析對(duì)苦瓜中抑菌活性成分進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果表明苦瓜中含有黃酮類和皂甙類等生物活性成分,采用紫外-可見分光光度法對(duì)二者進(jìn)行定量檢測(cè),測(cè)得黃酮類和皂甙類物質(zhì)的含量分別為31.61%和6.25%,表明苦瓜的抑菌作用與其自身具有的皂苷、黃酮類活性物質(zhì)有著重要的聯(lián)系。闡述了苦瓜中有效抑菌成分的分析及其抑菌作用機(jī)制,介紹二者之間的聯(lián)系,探究苦瓜的抑菌作用機(jī)理。

        表1 苦瓜浸汁對(duì)供試菌的抑制效果

        2 苦瓜抑菌作用機(jī)制

        苦瓜的抑菌作用主要由抑菌活性物質(zhì)主導(dǎo),即苦瓜的抑菌作用來源于其主要活性抑菌物質(zhì)皂甙和黃酮類等[13]。

        2.1 苦瓜中皂甙抑菌作用機(jī)制

        研究表明[14],苦瓜中的三菇類皂甙主要包括葫蘆素烷型四環(huán)三菇和烏蘇酸型五環(huán)三菇皂甙,由皂甙元和低聚糖構(gòu)成,已經(jīng)提取分離出的有苦瓜皂甙A,B,F(xiàn),G,I等成分,分子量較大??喙现械脑磉爸饕ㄟ^影響金黃色葡萄球菌生長(zhǎng)、對(duì)金黃色葡萄球菌生物膜的破壞作用、影響金黃色葡萄球菌蛋白質(zhì)和抑制呼吸代謝4個(gè)方面實(shí)現(xiàn)對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制[15]。在化學(xué)研究中,將金黃色葡萄球菌培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí),使用含苦瓜總皂甙溶液的LB培養(yǎng)基與不含苦瓜總皂甙溶液的LB培養(yǎng)基對(duì)照試驗(yàn)制作出的苦瓜總皂甙作用后的生長(zhǎng)曲線可以看出,苦瓜中的皂甙使得細(xì)菌不能達(dá)到正常的生長(zhǎng)高峰,從而進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,并且由金黃色葡萄球菌的菌體濃度相對(duì)保持不變,但使用含苦瓜總皂甙溶液的LB培養(yǎng)基的菌體延遲期的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的情況可以判斷出苦瓜皂甙對(duì)延遲期的菌體代謝可能有抑制作用[16]。而在研究中[15],苦瓜皂甙對(duì)細(xì)菌生物膜中的細(xì)菌生長(zhǎng)有抑制作用,生物膜與苦瓜皂甙的接觸時(shí)間越長(zhǎng),抑菌效果越強(qiáng);同時(shí),從研究中的電泳圖譜可以看出,對(duì)照組與樣品組中的2條蛋白質(zhì)存在著明顯的變化差異,其變化反映了苦瓜中皂甙在影響菌體蛋白的正常表達(dá)或功能方面具有突出的效果。生物體內(nèi)呼吸代謝主要有3種途徑:第一,糖酵解(EMP) 途徑,在果糖磷酸激酶、己糖激酶和丙酮酸激酶等酶,以及無氧條件的作用下,葡萄糖轉(zhuǎn)化為乳酸和乙醇;第二,三羧酸循環(huán)(TCA)途徑,在丙酮酸脫氫酶、檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶系和有氧條件作用下,葡萄糖徹底氧化為水和CO2;第三,戊糖磷酸途徑(HMP),葡萄糖可為機(jī)體提供核酸、輔酶和NADPH。研究通過苦瓜皂甙與典型呼吸抑制劑碘乙酸、丙二酸和磷酸鈉的實(shí)驗(yàn)比較得出苦瓜皂甙抑制金黃色葡萄球菌呼吸代謝的主要途徑可能是TCA途徑[17],但苦瓜皂甙具體對(duì)該途徑中的哪一步或者哪些物質(zhì)起到關(guān)鍵作用仍需進(jìn)一步挖掘驗(yàn)證。

        2.2 苦瓜中黃酮抑菌作用機(jī)制

        研究表明,黃酮類化合物主要通過抑制細(xì)菌核酸的合成、干擾細(xì)菌細(xì)胞膜功能、抑制細(xì)菌細(xì)胞能量代謝3個(gè)方面實(shí)現(xiàn)抑菌作用[18]。在大量的研究中發(fā)現(xiàn)[19-20],大多數(shù)黃酮類化合物都對(duì)DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶的活性有著不同程度的抑制作用,而DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶在核酸代謝的過程中有著重要作用,所以在催化DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的過程中,DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶可以作為黃酮抑制細(xì)菌核酸合成研究的一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。研究表明[18],多數(shù)黃酮類化合物可以與細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)產(chǎn)生交互作用,從而改變膜的流動(dòng)性。所謂膜的流動(dòng)性,即細(xì)胞中的各種膜系統(tǒng),如細(xì)胞質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、線粒體膜和核膜具有類似于液體般容易流動(dòng)的物理性質(zhì)。李葉等人[21]發(fā)現(xiàn),類黃酮作為一種多酚類物質(zhì),可通過破壞細(xì)胞壁及細(xì)胞膜的完整性,使微生物細(xì)胞的胞內(nèi)物質(zhì)釋放到胞外,從而引起膜的電子傳遞、營(yíng)養(yǎng)吸收、核苷酸合成及ATP活性等許多生理功能受損,進(jìn)而抑制微生物的生長(zhǎng)。因此,苦瓜黃酮可通過破壞細(xì)胞膜的途徑來實(shí)現(xiàn)對(duì)多種菌種的控制,以達(dá)到抑菌效果。有研究指出,黃酮類化合物主要通過抑制細(xì)胞的呼吸作用來實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞能量代謝的控制,因細(xì)菌的能量代謝受到抑制,導(dǎo)致細(xì)菌生命活動(dòng)所需能量的合成受到影響,進(jìn)而阻礙了細(xì)菌的繁殖,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致細(xì)菌的死亡,從而實(shí)現(xiàn)抑菌的目的[22-23]。

        3 苦瓜抑菌作用前景

        從目前的研究來看,苦瓜當(dāng)中含有的抑菌活性成分的提取技術(shù)是現(xiàn)在研究的發(fā)展趨勢(shì),但提取技術(shù)水平仍有待提高,對(duì)于如何把抑菌活性成分提取濃縮到實(shí)際應(yīng)用生產(chǎn)中所要達(dá)到的要求、提取的活性成分的環(huán)境影響因素如何保持其穩(wěn)定性的方法等問題還需進(jìn)一步探討。另一方面,從抑菌活性成分的抑菌機(jī)理來看,他們的作用機(jī)理仍需要更進(jìn)一步探討,并研究各種活性成分各自的抑菌機(jī)理及不同比例的成分互相結(jié)合后的影響及作用機(jī)理[24-25]。

        4 結(jié)語(yǔ)

        近年來,關(guān)于苦瓜中抑菌作用的研究進(jìn)展和突破較多,大量的研究表明,苦瓜的抑菌作用與其抑菌成分和抑菌機(jī)理密切相關(guān),同時(shí)抑菌條件又受著環(huán)境因素的制約。目前,對(duì)于苦瓜抑菌作用效果的有關(guān)數(shù)據(jù),由于不同的處理方法和條件,導(dǎo)致了試驗(yàn)結(jié)果的差異性。相信在制定更加合理、更加全面的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案后和更加精確地減少誤差后,將會(huì)對(duì)苦瓜中抑菌作用有著更進(jìn)一步的闡述。隨著這種天然防腐劑的應(yīng)用廣泛,對(duì)于食品的食用安全性的問題也將會(huì)進(jìn)一步深入。相關(guān)的天然防腐抑菌劑的研究除了能降低化學(xué)防腐劑存在的隱患外,也將保障食品質(zhì)量安全。針對(duì)研究苦瓜抑菌作用,為之后苦瓜相關(guān)的產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)應(yīng)用建設(shè)理論基礎(chǔ),為解決抑菌防腐措施提供新的途徑。

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