大蒜水提物對幾種常見微生物的生長抑制研究

陳英琛,王 宇,胡文靜,戰嘉怡,李盡鑫

(遼寧科技學院 生物醫藥與化學工程學院,遼寧 本溪 117004)

0 引言

大蒜(Garlic)是一種百合科植物,原產于亞洲的西部高原,它是一種常用的日常調味食品,其味道辛辣,并且具有強烈的蒜臭味,其蒜苗、蒜薹等都可以在日常飲食中作為蔬菜使用。大蒜不只可以作食物材料,其醫學用途也較廣泛,是十分著名的藥食兩用的植物,因此被認為是世界上重要的20種蔬菜之一。大蒜含有豐富的營養物質,如揮發性物質[1]硫醚化合物、糖類、脂類、氨基酸類、肽類化合物、酶類以及維生素和微量元素等[2]。大蒜不但有豐富的營養價值,還具有多方面的生物活性,如防治心血管疾病、降血脂、抗腫瘤、抗氧化、清除自由基等。同時,具有抗菌作用,對細菌、真菌及病毒等感染均有一定的療效。在對大蒜功效的深入和大量探求的情況下,受人歡迎的保健食品中也出現了大蒜和大蒜的工業制品的身影。目前市場上的大蒜制品主要以大蒜粉和大蒜油為主,對于水提物的研究相對較少,而研究方向以水與新鮮大蒜為主的提取則更少,由于受蒜油和蒜粉提取工藝的限制,氨基酸、多肽、蒜多糖等成分遭到破壞,而水提物的提取工藝保留了大蒜主要的營養物質-蒜氨酸[3],以蒜氨酸為代表的水溶性成分,具有蒜粉和蒜油不可替代的藥理活性。

文章研究的目的在于采用不同方式的提取方法對大蒜中的活性物質進行水提取, 在保證大蒜水提取物活性效果較優的同時,再研究不同大蒜水提物對幾種常見微生物的抑菌效果,證實日常生活中大蒜充分發揮功效的使用方法,以便開發大蒜水提物這一保健領域的潛能。實驗設計思路為:分別采用三種不同方法從大蒜中獲得含有活性物質的水提物→對各種水提物進行不同濃度處理→對細菌、霉菌等常見菌種展開抑菌實驗→分析抑菌活性。

1 大蒜樣品處理與抑菌實驗菌種的選擇

1.1 大蒜樣品處理

本實驗所需樣品為從市場購買產于山東的應季新鮮大蒜,對采買來的新鮮大蒜進行仔細篩選,選取無芽無腐爛的大蒜扒皮洗干凈備用,如圖1所示。

圖1 大蒜樣品

1.2 抑菌實驗菌種的選擇

本實驗選用三種常見細菌:金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、革蘭氏陰性細菌(大腸桿菌(Escherichia coli))和兩種常見霉菌(青霉菌(Penicillium)、曲霉菌(Aspergillus))作為抑菌實驗菌種,所用菌種均由遼寧科技學院藥化學院微生物實驗室提供。

2 大蒜水提物三種提取方法及水提物處理方法

2.1 常溫水提法

采用酶解法[4]中大蒜水提物濃度計算方法:大蒜水提物質量百分比=大蒜質量/(大蒜質量+水的體積)×100%,取適量的大蒜充分研磨成蒜泥,經最終實驗,確定為取26 g蒜泥加入6 mL蒸餾水,充分攪拌,用四層紗布過濾,得到質量百分比為81.25%的大蒜水提物,同理,分別加入11 mL、17 mL、26 mL、39 mL蒸餾水,得到70.27%、60.47%、50%、40%的大蒜水提物,將紗布過濾后的五種濃度水提物分別用布氏漏斗抽濾,分別標記清楚備用,使用時在無菌條件下將提取液經濾菌膜過濾除菌后用于抑菌實驗,如圖2所示。

圖2 常溫提取法:大蒜水提物稀釋不同濃度供試液

2.2 微波爐法

按照胡力夫等[5]的研究內容,根據實驗室現有微波爐設備(功率400 W),取30 g大蒜高火1 min滅酶,取出后搗碎過程中出現部分大蒜不可完全研磨的情況,為防止影響大蒜中蒜氨酸等物質的活性,最終經試驗,改條件為50 g大蒜,低火10 min滅酶,用研缽充分研磨,加入20 mL蒸餾水,充分攪拌,用四層紗布過濾,將過濾液分裝到離心管中,配平之后按照順序放入離心機里面,設置離心機條件為轉速3 500 r/min,時間為15 min。把上清液倒掉,標記備用,使用時在無菌條件下將提取液經濾菌膜過濾除菌后用于抑菌實驗,如圖3所示。

圖3 微波爐法:大蒜水提物稀釋不同濃度供試液

2.3 酶解法

根據文獻[4],取適量大蒜搗碎成泥,裝入燒杯,用保鮮膜封住燒杯口,放入40 ℃水浴鍋中30 min加熱[6-7],然后取出11 g蒜泥不加蒸餾水(未經水提處理的原液),直接用紗布過濾,在4 000 r/min,離心10 min,吸取下清液,標記備用。另取11 g蒜泥,加入9 mL蒸餾水,充分攪拌,用四層紗布過濾,分裝于離心管中,配平后放入設備中,設置離心條件為4 000 r/min,10 min,取出后吸取上清液,得到55%的水提液。同理,分別取5 g酶解后的蒜泥,分別加入5 mL、15 mL、35 mL、75 mL蒸餾水,得到50%、25%、12.5%、6.25%的提取液濃度,分別做離心,吸取上清液(操作同上)?？偣参鍌€濃度提取液,標記備用,使用時在無菌條件下將提取液經濾菌膜過濾除菌后用于抑菌實驗,如圖4所示。

圖4 酶解法:大蒜水提物稀釋不同濃度供試液

3 三種提取方法獲得大蒜水提物的抑菌效果

3.1 抑菌圈直徑的判定標準

本實驗采用濾紙片法測定各成分不同濃度粗提液的抑菌效果,具體操作流程為:制備培養基,涂布菌懸液→以蒸餾水作陰性對照,放置對照組及含各成分不同濃度粗提液的濾紙片于上一步的培養皿中→恒溫培養→測量抑菌圈直徑并做好數據記錄。

通常規定,抑菌圈直徑的判定標準如表1所示。

表1 抑菌圈直徑的判定標準

3.2 常溫水提法獲得的大蒜水提物的抑菌效果

常溫水提法獲得的大蒜水提物對五種常見菌的抑菌效果如圖5和表2所示。

表2 抑菌圈直徑的判定標準

圖5 常溫水提法:大蒜水提物對五種常見菌的抑菌效果

由表2中實驗數據分析可知,總體上同濃度的常溫提取液對于三種細菌的抑菌活性較強,且常溫提取液濃度越高,對菌種的抑菌效果越明顯,不同的是枯草芽孢桿菌在提取液濃度為40%時仍有抑菌效果,而其他兩種實驗用的細菌微生物無抑菌效果。相對于細菌81.25%時有明顯的抑菌圈,青霉和黑曲霉相較于細菌抑菌效果稍弱,在低濃度時達不到抑菌效果。故常溫提取法對細菌的抑菌效果更強,對霉菌的抑菌活性較弱。

3.3 微波爐法獲得的大蒜水提物的抑菌效果

微波爐法獲得大蒜水提物對五種常見菌的抑菌效果如圖6所示。

圖6 微波爐法:大蒜水提物對五種常見菌抑菌效果

由圖6可知,微波爐法提取的大蒜水提物對細菌以及霉菌均無抑菌效果,由于本方法已在操作處理上保證水提取最大濃度,故排除提取液濃度不夠大的問題。

3.4 酶解法:獲得的大蒜水提物的抑菌效果

酶解法獲得大蒜水提物對五種常見菌的抑菌效果如圖7和表3所示。

表3 酶解法:大蒜水提物稀釋不同濃度供試液抑菌效果

圖7 酶解法:大蒜水提物對五種常見菌抑菌效果

從表3數據可知,酶解法水提取的大蒜水提物有著明顯的抑菌效果,酶解原液雖然抑菌效果也很明顯,但是和水提處理后的酶解大蒜水提物的抑菌效果相比,明顯是水提處理后的水提物的抑菌效果更加顯著,甚至在水提物稀釋濃度為55%時,依然可以達到和原液幾乎持平的抑菌活性,乃至于大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、青霉菌、曲霉菌的抑菌效果要優于原液的活性。此外,還可以看出,大蒜酶解法提取出的水提物在同時對細菌以及霉菌進行抑菌試驗時所表現出的效果,對細菌的抑制效果遠優于霉菌。

4 結論

文章通過常溫提取法、微波爐法、酶解法三種方法對枯草芽孢桿菌、金黃葡萄球菌、大腸桿菌、青霉菌、曲霉菌進行抑菌實驗,分別得出抑菌數據,比較每種方法對五種菌的抑菌效果,總體上細菌抑菌效果要優于霉菌,而枯草芽孢桿菌的抑菌效果最優,曲霉菌最差。水提物濃度越大,抑菌效果越強。微波爐法獲得的大蒜水提物無抑菌活性,這是由于高溫滅酶使蒜酶失活,從而使大蒜中的蒜氨酸不能轉化大蒜素,同時,大蒜本身的大蒜素不穩定,受熱失效,抑制了大蒜素發揮功效。除此之外,高溫也使蒜多糖失活,失去功效,所以,大蒜中主要的活性物質都失活,使此種方法無抑菌效果,故在對大蒜水溶性物質提取的過程中應注意溫度的控制。