不同环境因素对苦菜提取液抑菌稳定性的影响

卢宁　侯金丽

摘要：随着时代的发展，人们对食品安全的关注度上升，因此对天然防腐剂的开发和应用成为近几年的研究热点。文章在前期研究的基础上，继续对苦菜提取液抑菌稳定性进行研究。以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌为供试菌种，探讨温度、pH、紫外线、金属离子、蔗糖、保存时间等对苦菜提取液抑菌活性的影响。结果表明，苦菜提取液对热处理、紫外线、保存时间均具有较好的稳定性；pH为7.0时，苦菜提取液的抑菌效果最好；Ca2+、Fe2+、Fe3+有增强苦菜提取液抑菌能力的作用；随着蔗糖浓度的增大，提取液的抑菌活性有所增强。苦菜提取液的抑菌活性较稳定，可适应多种加工条件，作为天然的抑菌防腐剂使用，有较好的应用前景。

关键词：苦菜；提取液；抑菌；稳定性

中图分类号：TS201.2文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2023）06-0100-04

Abstract： With the development of the times， people pay more attention to food safety， so the development and application of natural preservatives has become a research hotspot in recent years. In this paper， on the basis of previous studies， the bacteriostatic stability of Patrinia villosa extract continues to be studied. With E. coli， Staphylococcus aureus， Bacillus subtilis and Pseudomonas aeruginosa as the tested bacteria， the effects of temperature， pH， ultraviolet ray， metal ions， sucrose and preservation time on the bacteriostatic activity of Patrinia villosa extract are discussed. The results show that Patrinia villosa extract has good stability to heat treatment， ultraviolet ray and preservation time; when the pH is 7.0， the bacteriostatic effect of Patrinia villosa extract is the best; Ca2+、Fe2+、Fe3+ have the effect of enhancing the bacteriostatic ability of Patrinia villosa extract; with the increase of sucrose concentration， the bacteriostatic activity of the extract increases. The bacteriostatic activity of Patrinia villosa extract is relatively stable and can adapt to various processing conditions. It has a good application prospect as a natural bacteriostatic preservative.

Key words： Patrinia villosa； extract； bacteriostasis； stability

收稿日期：2022-12-13

基金項目：2015年度河南省教育厅规划项目（2015-GH-160）

作者简介：卢宁（1983—），女，河南驻马店人，讲师，硕士，研究方向：营养与检测及食品质量安全控制；

侯金丽（1980—），女，河南新乡人，讲师，硕士，研究方向：微生物、化学。

食品在为人体提供丰富多样的营养成分的同时，也为微生物的生长提供了充足的条件。微生物有适应性强、生长旺盛、繁殖快等特点，极易造成各种食品腐败变质，引起食品的品质严重下降。目前，因为微生物造成的食品行业每年损失大约占到10％～20％，给食品行业造成了很大困扰，同时也给食品行业在人力、物力、财力方面造成了非常大的损失。因此在食品生产、运输、储藏等过程中，如何科学防腐保鲜一直是不得不重视的问题[1]。对食品进行科学防腐保鲜的方法有很多，现在普遍流行的是在食品中添加防腐剂。

食品防腐剂对于防止食品腐败变质最简单、最有效。目前，食品防腐剂主要分为两种：一种是化学防腐剂，另一种是天然防腐剂，其中化学防腐剂应用较多。但是近些年化学防腐剂残留问题凸显，食品安全已经成为消费者和食品产业共同关心的热点问题。因此各国都重视天然食品防腐剂的研究与开发，天然食品防腐剂不断进入人们的视野，其应用范围将逐渐扩大。

苦菜，属于菊科植物，生长于路边及田野，在中国大部分地区以及俄罗斯、日本、韩国均有分布。作者前期研究发现，苦菜提取液对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、绿脓杆菌等一些主要的能够引起食品腐败的细菌都有不同程度的抑菌作用[2]，有的抑菌效果特别显著。同时，苦菜提取液具有高效、低毒、自然资源丰富的特点，在食品防腐及果蔬保鲜等方面有良好的应用前景。目前，苦菜提取液的研究内容主要集中在以下几个方面：其一，苦菜提取液的各种提取方法；其二，苦菜提取液的各种提取工艺[3-4]；其三，苦菜提取液在各种食品中的应用[5-6]。但是，对于苦菜提取液抑菌稳定性的研究未见报道。基于此，本实验通过对苦菜提取液在不同的温度、pH、紫外线、金属离子、蔗糖、保存时间等条件下进行处理，研究苦菜提取液的抑菌稳定性。此次研究成果将为苦菜提取液在食品中的应用提供新的理论参考依据和更广阔的空间。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

苦菜：河南郑州；大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌：河南工业贸易职业学院微生物实验室；平板计数琼脂培养基：广东环凯微生物科技有限公司；其余化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

RC-FA系列电子分析天平 北京睿诚永创科技有限公司；多功能粉碎机 常州庭旺干燥设备有限公司；立式压力蒸汽灭菌锅 济南程腾生物技术有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 苦菜提取液的制备[5]

称取100 g苦菜，用组织捣碎机破碎，置于烧杯中加入1 000 mL 水，常规水煎，浓缩至500 mL，即浓度为0.25 g/mL的母液，灭菌备用。临用前将0.25 g/mL的母液稀释至120  mg/L。

1.3.2 抑菌圈的测定——牛津杯法[7-8]

牛津杯法是检测抗生素效价的一种方法，本实验选择三剂量法。主要原理为将培养基表面直接垂直放上装满药液的牛津杯，在培养皿中，实验菌生长的同时，抗生素呈球面扩散，离牛津杯越近，抗生素浓度越大，离牛津杯越远，抗生素浓度越小。随着抗生素浓度的减小，有一条最低抑菌浓度带，在浓度带范围内，菌不能生长，而呈透明的圆圈，称为“抑菌圈”。抗生素浓度越高，抑菌圈越大。

本次研究采用的实验具体操作如下：

将各种供试菌菌种扩大活化后，用无菌水稀释至菌液浓度达到108 CFU/mL。

将处理后的各种供试菌悬液100 μL分别均匀涂布在平板上，用镊子将3个无菌的牛津杯（内径6 mm、外径8 mm、高10 mm的圆形小管，管的两端要光滑，也可用玻璃管、瓷管）放入培养皿中，轻轻按压牛津杯，使其与培养基表面接触严密。

吸取250 μL苦菜提取液放入牛津杯中，将装有牛津杯的培养基放置于37 ℃恒温培养箱中培养24 h后取出，用游标卡尺分别测量抑菌圈直径。

每组重复3次，取平均值，同时采用无菌水作阴性对照实验。

1.3.3 热处理对苦菜提取液抑菌稳定性的影响

取质量浓度为120 mg/L 的苦菜提取液分别置于40，60，80，100 ℃水浴和121 ℃高压湿热条件下处理30 min，与未进行加热处理的苦菜提取液进行对照。经过对供试菌的培养后，测定每个处理温度下苦菜提取液的抑菌圈直径，每组重复3次。

1.3.4 pH对苦菜提取液抑菌稳定性的影响[9]

用HCl 和 NaOH 溶液调节120 mg/L 的苦菜提取液的pH值分别为2.0，4.0，6.0，7.0，8.0，10.0，以未进行pH值调節的苦菜提取液（pH值为6.8）作对照。经过对供试菌的培养后，测定不同pH值下苦菜提取液的抑菌圈直径，每组重复3次。

1.3.5 紫外线照射对苦菜提取液抑菌稳定性的影响

将120 mg/L 的苦菜提取液分别在紫外灯下垂直照射10，20，30，40，50，60 min，与未进行紫外线照射处理的苦菜提取液作对照。经过对供试菌的培养后，测定不同紫外线照射时间处理下苦菜提取液的抑菌圈直径，每组重复3次。

1.3.6 金属离子对苦菜提取液抑菌稳定性的影响[10-11]

用1 mol/L的不同金属离子（K+、Na+、Ca+、Fe2+、Fe3+）溶液浸泡苦菜提取液12 h，其中苦菜提取液的质量浓度为120 mg/L，以未进行金属离子浸泡处理的苦菜提取液作对照。经过对供试菌的培养后，测定不同金属离子下苦菜提取液的抑菌圈直径，每组重复3次。

1.3.7 蔗糖浓度对苦菜提取液抑菌稳定性的影响

用浓度为10%、20%、30%、40%、50%、60%的蔗糖溶液溶解苦菜提取液，配制成浓度为120 mg/L的苦菜提取液，以不加蔗糖溶液的苦菜提取液作空白对照。经过对供试菌的培养后，测定不同蔗糖溶液浓度下苦菜提取液的抑菌圈直径，每组重复3次。

1.3.8 保存时间对苦菜提取液抑菌稳定性的影响

将120 mg/L 的苦菜提取液在室温下每隔4 d测定一次抑菌活性，共测5次，与未经室温保存的苦菜提取液作对照。通过观察，测定不同保存时间下苦菜提取液的抑菌圈直径，每组重复3次。

2 结果与分析

2.1 热处理对苦菜提取液抑菌稳定性的影响

由图1可知，经过不同温度处理的苦菜提取液对供试菌的抑菌圈直径没有明显影响，基本保持原有的抑菌效力，表明苦菜提取液热处理后其抗菌成分活性并未受到显著影响，说明温度变化对苦菜提取液抑菌活性的影响不大，不易发生热变性，具备很好的热稳定性。苦菜提取液的耐热性可应用于食品的保鲜储藏，可作为热加工食品中的防腐剂。且苦菜提取液的热稳定性对高温环境下食品运输过程中的防腐保鲜具有重要的应用价值，可大大提高食品的储藏期[12]。

2.2 pH对苦菜提取液抑菌稳定性的影响

由图2可知，不同pH环境对苦菜提取液的抑菌效果影响很大。当pH值为7.0时，苦菜提取液的抑菌效果达到最好。当 pH≤6或 pH≥7 时，随着处理后苦菜提取液的pH值逐渐降低或升高，苦菜提取液的抑菌效果均会逐渐降低。原因可能是pH值升高或降低破坏了苦菜提取液中抑菌物质的结构（或活性），而在中性和弱酸性的环境下，苦菜提取液中抑菌物质的结构较稳定，具有较强的抑菌活性。因此，将苦菜提取液应用于食品保鲜时，应避免强酸或碱性条件。

2.3 紫外线照射对苦菜提取液抑菌稳定性的影响

由图3可知，和对照组相比，经过不同时间的紫外线照射处理，苦菜提取液对实验菌枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌的抑菌活性变化趋势平缓，抑菌活性基本保持稳定。实验结果表明，苦菜提取液中的抑菌活性成分对紫外线具有极高的稳定性。

2.4 金属离子对苦菜提取液抑菌稳定性的影响

由图 4 可知，苦菜提取液经 Na+、K+两种离子处理后，抑菌活性与对照基本保持一致。但经Ca2+、Fe2+、Fe3+处理后，苦菜提取液的抑菌活性明显高于对照，其原因可能是金属离子本身对菌体的生长存在抑制作用[13]，以及金属离子与苦菜提取液中的抑菌活性成分发生了螯合作用，从而明显提高了其抑菌能力。

2.5 蔗糖浓度对苦菜提取液抑菌稳定性的影响

由图5可知，随着蔗糖浓度的升高，苦菜提取液的抑菌能力逐渐增强。这表明蔗糖对苦菜提取液的抑菌活性具有一定的增效作用，表现出了协同效应，提高了抑菌活性。有研究显示，当蔗糖达到一定浓度时，通过影响微生物细胞膜的渗透压，从而抑制微生物的生长[14-16]，因此对苦菜提取液的抑菌活性起到促进作用。

2.6 保存时间对苦菜提取液抑菌稳定性的影响

由图6可知，随着保存时间的延长，苦菜提取液的抑菌活性略有降低，说明其抑菌成分在光照、氧气等的作用下可能发生变化，使得有效含量减少，进而降低了抑菌效果。

3 结果与讨论

热处理、介质pH的变化、不同金属离子、紫外杀菌、添加蔗糖，都是在食品生产中经常采用的抑菌处理方式。本实验选取这些常见因素对苦菜提取液进行了抑菌稳定性的研究，实验结果表明，苦菜提取液对温度、紫外照射及金属离子具有良好的稳定性，且Ca2+、Fe2+、Fe3+处理后的苦菜提取液的抑菌活性明显高于对照；蔗糖浓度对苦菜提取液的抑菌活性有一定的影响，在一定程度上有增效作用；苦菜提取液在中性和弱酸性的环境下具有较强的抑菌活性，其中pH为7.0时，苦菜提取液的抑菌效果达到最好；在保存期20 d内，苦菜提取液的抑菌活性变化幅度较小，说明苦菜提取液的抑菌成分受环境因素的影响较小。

食品添加剂未来的发展方向趋于绿色、天然、健康，随着居民生活和消费水平的提高，人们对食品的安全性越来越重视。通过实验可知，苦菜提取液的抑菌活性较稳定，可以适应多种常见抑菌处理方式，作为天然的抑菌防腐剂使用，有较好的应用前景。后续研究可对苦菜提取液中的主要抑菌物质进行分离纯化与结构分析，同时阐明其抑菌机制，消除其对食品风味的影响，为新型的植物性抑菌防腐剂的开发提供参考依据。

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