大蒜水提物对几种常见微生物的生长抑制研究

陈英琛,王 宇,胡文静,战嘉怡,李尽鑫

(辽宁科技学院 生物医药与化学工程学院,辽宁 本溪 117004)

0 引言

大蒜(Garlic)是一种百合科植物,原产于亚洲的西部高原,它是一种常用的日常调味食品,其味道辛辣,并且具有强烈的蒜臭味,其蒜苗、蒜薹等都可以在日常饮食中作为蔬菜使用。大蒜不只可以作食物材料,其医学用途也较广泛,是十分著名的药食两用的植物,因此被认为是世界上重要的20种蔬菜之一。大蒜含有丰富的营养物质,如挥发性物质[1]硫醚化合物、糖类、脂类、氨基酸类、肽类化合物、酶类以及维生素和微量元素等[2]。大蒜不但有丰富的营养价值,还具有多方面的生物活性,如防治心血管疾病、降血脂、抗肿瘤、抗氧化、清除自由基等。同时,具有抗菌作用,对细菌、真菌及病毒等感染均有一定的疗效。在对大蒜功效的深入和大量探求的情况下,受人欢迎的保健食品中也出现了大蒜和大蒜的工业制品的身影。目前市场上的大蒜制品主要以大蒜粉和大蒜油为主,对于水提物的研究相对较少,而研究方向以水与新鲜大蒜为主的提取则更少,由于受蒜油和蒜粉提取工艺的限制,氨基酸、多肽、蒜多糖等成分遭到破坏,而水提物的提取工艺保留了大蒜主要的营养物质-蒜氨酸[3],以蒜氨酸为代表的水溶性成分,具有蒜粉和蒜油不可替代的药理活性。

文章研究的目的在于采用不同方式的提取方法对大蒜中的活性物质进行水提取, 在保证大蒜水提取物活性效果较优的同时,再研究不同大蒜水提物对几种常见微生物的抑菌效果,证实日常生活中大蒜充分发挥功效的使用方法,以便开发大蒜水提物这一保健领域的潜能。实验设计思路为:分别采用三种不同方法从大蒜中获得含有活性物质的水提物→对各种水提物进行不同浓度处理→对细菌、霉菌等常见菌种展开抑菌实验→分析抑菌活性。

1 大蒜样品处理与抑菌实验菌种的选择

1.1 大蒜样品处理

本实验所需样品为从市场购买产于山东的应季新鲜大蒜,对采买来的新鲜大蒜进行仔细筛选,选取无芽无腐烂的大蒜扒皮洗干净备用,如图1所示。

图1 大蒜样品

1.2 抑菌实验菌种的选择

本实验选用三种常见细菌:金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、革兰氏阴性细菌(大肠杆菌(Escherichia coli))和两种常见霉菌(青霉菌(Penicillium)、曲霉菌(Aspergillus))作为抑菌实验菌种,所用菌种均由辽宁科技学院药化学院微生物实验室提供。

2 大蒜水提物三种提取方法及水提物处理方法

2.1 常温水提法

采用酶解法[4]中大蒜水提物浓度计算方法:大蒜水提物质量百分比=大蒜质量/(大蒜质量+水的体积)×100%,取适量的大蒜充分研磨成蒜泥,经最终实验,确定为取26 g蒜泥加入6 mL蒸馏水,充分搅拌,用四层纱布过滤,得到质量百分比为81.25%的大蒜水提物,同理,分别加入11 mL、17 mL、26 mL、39 mL蒸馏水,得到70.27%、60.47%、50%、40%的大蒜水提物,将纱布过滤后的五种浓度水提物分别用布氏漏斗抽滤,分别标记清楚备用,使用时在无菌条件下将提取液经滤菌膜过滤除菌后用于抑菌实验,如图2所示。

图2 常温提取法:大蒜水提物稀释不同浓度供试液

2.2 微波炉法

按照胡力夫等[5]的研究内容,根据实验室现有微波炉设备(功率400 W),取30 g大蒜高火1 min灭酶,取出后捣碎过程中出现部分大蒜不可完全研磨的情况,为防止影响大蒜中蒜氨酸等物质的活性,最终经试验,改条件为50 g大蒜,低火10 min灭酶,用研钵充分研磨,加入20 mL蒸馏水,充分搅拌,用四层纱布过滤,将过滤液分装到离心管中,配平之后按照顺序放入离心机里面,设置离心机条件为转速3 500 r/min,时间为15 min。把上清液倒掉,标记备用,使用时在无菌条件下将提取液经滤菌膜过滤除菌后用于抑菌实验,如图3所示。

图3 微波炉法:大蒜水提物稀释不同浓度供试液

2.3 酶解法

根据文献[4],取适量大蒜捣碎成泥,装入烧杯,用保鲜膜封住烧杯口,放入40 ℃水浴锅中30 min加热[6-7],然后取出11 g蒜泥不加蒸馏水(未经水提处理的原液),直接用纱布过滤,在4 000 r/min,离心10 min,吸取下清液,标记备用。另取11 g蒜泥,加入9 mL蒸馏水,充分搅拌,用四层纱布过滤,分装于离心管中,配平后放入设备中,设置离心条件为4 000 r/min,10 min,取出后吸取上清液,得到55%的水提液。同理,分别取5 g酶解后的蒜泥,分别加入5 mL、15 mL、35 mL、75 mL蒸馏水,得到50%、25%、12.5%、6.25%的提取液浓度,分别做离心,吸取上清液(操作同上)。总共五个浓度提取液,标记备用,使用时在无菌条件下将提取液经滤菌膜过滤除菌后用于抑菌实验,如图4所示。

图4 酶解法:大蒜水提物稀释不同浓度供试液

3 三种提取方法获得大蒜水提物的抑菌效果

3.1 抑菌圈直径的判定标准

本实验采用滤纸片法测定各成分不同浓度粗提液的抑菌效果,具体操作流程为:制备培养基,涂布菌悬液→以蒸馏水作阴性对照,放置对照组及含各成分不同浓度粗提液的滤纸片于上一步的培养皿中→恒温培养→测量抑菌圈直径并做好数据记录。

通常规定,抑菌圈直径的判定标准如表1所示。

表1 抑菌圈直径的判定标准

3.2 常温水提法获得的大蒜水提物的抑菌效果

常温水提法获得的大蒜水提物对五种常见菌的抑菌效果如图5和表2所示。

表2 抑菌圈直径的判定标准

图5 常温水提法:大蒜水提物对五种常见菌的抑菌效果

由表2中实验数据分析可知,总体上同浓度的常温提取液对于三种细菌的抑菌活性较强,且常温提取液浓度越高,对菌种的抑菌效果越明显,不同的是枯草芽孢杆菌在提取液浓度为40%时仍有抑菌效果,而其他两种实验用的细菌微生物无抑菌效果。相对于细菌81.25%时有明显的抑菌圈,青霉和黑曲霉相较于细菌抑菌效果稍弱,在低浓度时达不到抑菌效果。故常温提取法对细菌的抑菌效果更强,对霉菌的抑菌活性较弱。

3.3 微波炉法获得的大蒜水提物的抑菌效果

微波炉法获得大蒜水提物对五种常见菌的抑菌效果如图6所示。

图6 微波炉法:大蒜水提物对五种常见菌抑菌效果

由图6可知,微波炉法提取的大蒜水提物对细菌以及霉菌均无抑菌效果,由于本方法已在操作处理上保证水提取最大浓度,故排除提取液浓度不够大的问题。

3.4 酶解法:获得的大蒜水提物的抑菌效果

酶解法获得大蒜水提物对五种常见菌的抑菌效果如图7和表3所示。

表3 酶解法:大蒜水提物稀释不同浓度供试液抑菌效果

图7 酶解法:大蒜水提物对五种常见菌抑菌效果

从表3数据可知,酶解法水提取的大蒜水提物有着明显的抑菌效果,酶解原液虽然抑菌效果也很明显,但是和水提处理后的酶解大蒜水提物的抑菌效果相比,明显是水提处理后的水提物的抑菌效果更加显著,甚至在水提物稀释浓度为55%时,依然可以达到和原液几乎持平的抑菌活性,乃至于大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、青霉菌、曲霉菌的抑菌效果要优于原液的活性。此外,还可以看出,大蒜酶解法提取出的水提物在同时对细菌以及霉菌进行抑菌试验时所表现出的效果,对细菌的抑制效果远优于霉菌。

4 结论

文章通过常温提取法、微波炉法、酶解法三种方法对枯草芽孢杆菌、金黄葡萄球菌、大肠杆菌、青霉菌、曲霉菌进行抑菌实验,分别得出抑菌数据,比较每种方法对五种菌的抑菌效果,总体上细菌抑菌效果要优于霉菌,而枯草芽孢杆菌的抑菌效果最优,曲霉菌最差。水提物浓度越大,抑菌效果越强。微波炉法获得的大蒜水提物无抑菌活性,这是由于高温灭酶使蒜酶失活,从而使大蒜中的蒜氨酸不能转化大蒜素,同时,大蒜本身的大蒜素不稳定,受热失效,抑制了大蒜素发挥功效。除此之外,高温也使蒜多糖失活,失去功效,所以,大蒜中主要的活性物质都失活,使此种方法无抑菌效果,故在对大蒜水溶性物质提取的过程中应注意温度的控制。