魚腥草組分對生物膜的抑制作用及其應用

李成，婁在祥，王洪新（1.江南大學食品學院，江蘇無錫214122；2.江南大學國家功能食品工程技術研究中心，江蘇無錫214122）

魚腥草組分對生物膜的抑制作用及其應用

李成1，2，婁在祥1，2，王洪新1，2
（1.江南大學食品學院，江蘇無錫214122；2.江南大學國家功能食品工程技術研究中心，江蘇無錫214122）

研究了體積分數30%乙醇洗脫的魚腥草柱層析組分對細菌生物膜的抑制活性，發現魚腥草組分質量濃度在4.0 mg/mL的時候，對E.coli生物膜及Salmonella typhimurium生物膜形成的抑制率均為100%，同時魚腥草組分在3.0 mg/mL和4.0 mg/mL時分別完全能夠抑制E.coli和Salmonella typhimurium的生長。對魚腥草組分進行成分分析，發現其主要成分為3，4-二羥基苯甲酸、綠原酸、蘆丁、金絲桃苷、槲皮苷以及槲皮素。同時研究了魚腥草柱層析組分對冷藏豬肉的保鮮效果，對微生物含量、揮發性鹽基氮（TVB-N）、pH以及汁液流失率均有積極效果，在柱層析組分質量濃度為4.0 mg/mL的時候，每克肉品在15 d時微生物數量對數值達到5.95，而此時對照組微生物數量對數值為8.01。結果表明，魚腥草柱層析組分在冷藏豬肉貯存中具有一定的應用潛力。

魚腥草；生物膜；活性；冷藏肉；貯存

細菌生物膜是細菌在生長過程中為適應生存環境而在固體表面上生長的一種與游走態細胞相對應的存在形式。生物膜細菌與游離或浮游的細菌在形態和生理特征上均有著顯著的區別。由于膜的包裹，化學品很難有效地滲入生物膜，因而很難將膜內的細菌鈍化，其對抗生素的抵抗力要比自由存在的單個細菌高1 000倍以上［1-2］。冷藏豬肉是生鮮豬肉的一種新型消費形態，代表著生鮮豬肉生產和消費的發展方向。但是在貯存過程中因為污染微生物的生長繁殖，導致產品的腐敗，這一直是困擾生產者的一個重要問題，同時也是消費者最為關注的肉品安全的核心問題。由于細菌生物膜是抑制細菌的關鍵，因此在生鮮豬肉貯存期間，保鮮過程中抑制其生物膜的形成有著至關重要的作用［3］。

魚腥草（Houttuynia cordata）屬三白草科蕺菜屬野生草本植物，分布在長江以南及西藏等省區。魚腥草中VC質量分數高達202.5 mg/kg，是小白菜VC含量的2.3倍；有機酸質量分數高達0.264%，與商品腌菜含量相當；氨基酸態氮質量分數為0.158%，是一種比較理想的野生蔬菜［4-5］。以往對魚腥草的藥用及藥理的研究較多，但對魚腥草抑菌防腐作用的研究甚少。本文在上述基礎上探究了魚腥草柱層析組分對E.coli及Salmonella typhimurium生物膜的抑制作用，同時研討了在冷藏豬肉貯存過程中的應用，為下一步魚腥草在食品、醫藥領域更廣泛的應用提供理論基礎。

1　材料與方法

1.1材料與設備

魚腥草，市購。新鮮的原料豬肉（屠宰后12 h以內）去骨前腿肉，購于無錫華潤萬家超市。

1.2供試菌株及其培養基

大腸桿菌（E.coli）、鼠傷寒沙門氏菌（Salmonella typhimurium），作者所在實驗室保存，在LB培養基中37℃培養。LB培養基：NaCl 10 g，胰蛋白胨10 g，酵母提取物5 g，水1 000 mL，pH 7.0。

1.3試劑與設備

試劑為分析純或色譜純；全自動酶標儀，紫外分光光度計，DELTA320型針探式自動酸度測試儀。

1.4樣品處理

魚腥草干品與體積分數30%乙醇以1∶15的料液比混合攪拌12 h，經過離心抽濾、原液濃縮，用HPD/100大孔樹脂柱層析，分別用3倍柱體積的純水、體積分數10%乙醇溶液、體積分數30%乙醇溶液和體積分數65%乙醇溶液進行柱層析，取體積分數30%層析液進行濃縮干燥，得到樣品柱層析組分，保存待用。

1.5成分分析

將得到的體積分數30%乙醇洗脫的魚腥草柱層析組分配成1 mg/mL的樣品甲醇溶液，過0.45 μm濾膜，進行液質聯用分析測量。用Sunfire C18色譜柱（50 mm×2.1 mm，3.5 μm），甲醇與水（含2 mmol/L乙酸銨，質量分數0.1%甲酸）梯度洗脫，采用電噴霧離子源正離子模式、多反應監測（MRM）模式、外標法進行質譜定量分析，分析時間為12 min［6］。

1.6對生物膜的抑制作用

用24孔平底組織培養板培養細菌生物膜，每孔加入100 μL菌液和2 mL培養基，空白對照孔只加培養液，每株菌作6個復孔，37℃靜止培養，取24 h生物膜培養物進行定量分析。每個菌株取3個復孔，吸掉培養物，用無菌磷酸緩沖液沖洗，干燥2 h固定，室溫干燥，加入150 μL 0.25 g/L的結晶紫染液，室溫染色15 min，用生理鹽水沖洗后晾干，每孔加入體積分數95%乙醇150 μL，室溫脫色90 min，用酶標儀在波長570 nm下測量吸光度［7-8］。

1.7對E.coli及Salmonella typhimurium生存能力的影響

在以上實驗的基礎上選取適當的魚腥草柱層析組分濃度，加入試管培養24 h后取出靜置一段時間，觀察試管中液體的澄清度，澄清透明組濃度即為最小抑菌濃度［9-10］。

1.8對冷藏豬肉保鮮效果的影響

事先用體積分數75%酒精棉球擦拭刀具和案板，將購回的肉去掉筋膜，切成約100 g左右的肉塊，隨機分為對照組和魚腥草柱層析組分組，每組24塊。將3組的肉塊分別浸入無菌蒸餾水和配好的2.0、4.0 mg/mL的體積分數30%乙醇洗脫的魚腥草柱層析組分的溶液中1 min，取出自然瀝干5 min，然后用保鮮膜包裝，放在（3±1）℃溫度冰箱貯存。將處理后的樣品分別在0、3、6、9、12、15、18、21 d測定下列各項指標［11-16］。

1.8.1感官品質測定通過感覺器官，主要觀察肉樣表面和切面的狀態，如色澤、黏度、彈性、氣味等狀況，并做出判定。參照GB2706-94中豬肉感官指標進行實驗。根據色澤、組織狀態、黏度、氣味、煮沸后肉湯5項指標綜合評定。并采納Williams介紹的9點評分法作評分。本實驗取6分及6分以上為消費者可接收的肉樣，即是否達到6分為肉樣貨架壽命終點。

1.8.2微生物指標測定在超凈臺內取25 g肉樣置于滅菌研缽內，充分研磨后加滅菌生理鹽水轉移至三角瓶中，充分振蕩制成體積比1∶10的稀釋液，用滅菌移液管吸取稀釋液再次配制成體積比1∶100以及體積比1∶1 000的稀釋液并如此每次遞增稀釋。根據肉樣腐敗程度，選擇2個適宜的稀釋度，吸取200 μL置于固體培養基上，37℃培養2 d，統計菌落數。

1.8.3揮發性鹽基總氮（TVB-N）的測定稱取肉樣5 g置于250 mL的具塞錐形瓶中，加100 mL蒸餾水振蕩搖勻30 min，上清液即為樣液。按照GB/ T5000.44-96進行，取10 mL樣液注入蒸餾裝置反應室，再加入10 mL質量分數1%氧化鎂溶液，蒸餾10 min，尾端流入硼酸溶液中（按體積比1∶1添加0.1 g/dL甲基紅乙醇溶液及0.5 g/dL溴甲酚綠乙醇溶液），吸收液用0.01 mol/L鹽酸標準液滴定。

1.8.4汁液流失率每次測量時打開包裝袋取出樣品稱質量，所測質量和原來的質量之差即為汁液流失量。

1.8.5pH的測定采用DELTA320型針探式自動酸度測試儀測試。每次測試肉樣3個點，計算平均值，即為肉樣在該貯存時間下的pH。

2　結果與分析

2.1成分分析

體積分數30%乙醇洗脫的魚腥草柱層析組分色譜圖如圖1所示。

圖1　體積分數30%魚腥草柱層析組分色譜圖Fig.1　Chromatogram of Houttuynia cordata eluted by 30%ethanol

峰1，保留時間1.22 min，ESI-MS（m/z）：153［MH］-，其相對分子質量為154，UV λmax=261 nm，并將這些信息與3，4-二羥基苯甲酸標準品的保留時間、質譜進行比較，比較分析兩者的紫外光譜，發現化合物1的信息與3，4-二羥基苯甲酸標準品的特征相同，因此化合物1鑒定為3，4-二羥基苯甲酸。

峰2，保留時間1.99 min，ESI-MS（m/z）：353［MH］-，其相對分子質量為354，UV λmax=326 nm，保留時間、質譜、紫外光譜信息與標準品綠原酸的特征相同，并且有特征碎片離子m/z 191，因此化合物2可鑒定為綠原酸。

峰3，保留時間3.97 min，ESI-MS（m/z）：609［MH］-，其相對分子質量為610，UV λmax=353 nm，保留時間、質譜、紫外光譜信息與標準品蘆丁的特征相同，結合碎片離子m/z 463，可鑒定化合物3為蘆丁。

峰4，保留時間4.06 min，ESI-MS（m/z）：463［MH］-，其相對分子質量為464，UV λmax=360 nm，保留時間、質譜、紫外光譜信息與標準品金絲桃苷的特征相同，因此化合物4鑒定為金絲桃苷。

峰5，保留時間4.82 min，ESI-MS（m/z）：447［MH］-，其相對分子質量為448，UV λmax=326 nm，保留時間、質譜、紫外光譜信息與標準品槲皮苷的特征相同，因此化合物5鑒定為槲皮苷。

峰6，保留時間4.82 min，ESI-MS（m/z）：301［MH］-，其相對分子質量為302，UV λmax=256、371 nm，保留時間、質譜、紫外光譜信息與標準品槲皮素的特征相同，結合特征碎片離子m/z 267、229，可鑒定化合物6為槲皮素。

2.2對生物膜形成的抑制作用

將魚腥草柱層析組分溶解于蒸餾水中，測定其對E.coli及Salmonella typhimurium生物膜形成的影響，最終質量濃度分別定為1.0、2.0、3.0、4.0 mg/mL，以蒸餾水為對照，結果如圖2所示。

圖2　不同質量濃度魚腥草組分對細菌生物膜的抑制率Fig.2　Inhibition rate of bacterial biofilm by different concentrations of H.cordata fractions

可以看出，隨著魚腥草柱層析組分質量濃度的增加，對兩種細菌生物膜形成的抑制率也逐漸升高。并且當柱層析組分最終質量濃度為3.0 mg/mL時，對E.coli生物膜形成的抑制率為100%。最終質量濃度為4.0 mg/mL時，對Salmonella typhimurium生物膜形成的抑制率也為100%。

2.3對E.coli和Salmonella typhimurium生存能力的影響

通過測定體積分數30%乙醇洗脫的魚腥草柱層析組分對兩種細菌的MIC（最低抑菌質量濃度），發現對Salmonella typhimurium的MIC為4.0 mg/mL，對E.coli的MIC為3.0 mg/mL。

2.4對冷藏豬肉保鮮效果的影響

2.4.1肉樣整體感官品質的變化經過魚腥草柱層析組分處理的肉樣和未經處理的肉樣在貯存期間整體感官品質變化如表1所示。

表1　魚腥草柱層析組分對肉樣整體感官品質評分的影響Table 1　Sense effects of three samples by different concentrations of H.cordata fractions

從表1可以看出，3組肉樣整體感官評分均隨貯存期的增長而下降。其中各組在0 d感官評分區別不大，4.0 mg/mL組由于其添加柱層析組分濃度較大，導致色澤變暗。另外可以發現，對照組貨架期為9 d，而魚腥草作用后2.0 mg/mL組仍為9 d，4.0 mg/mL組為12 d，總體感官品質評分（包括色澤、組織狀態、黏度和氣味）稍高于對照組，但添加魚腥草組分對肉樣色澤以及氣味均有不利影響。2.4.2肉樣微生物含量的變化經過魚腥草柱層析組分處理后的肉樣以及未經處理肉樣在貯存過程中微生物含量的變化如圖3所示?？梢钥吹?，肉樣在貯存過程中微生物的含量整體呈現上升的趨勢，同時魚腥草柱層析組分對微生物有明顯的抑制作用，而且柱層析組分質量濃度升高對抑制效果有積極作用。在21 d的時候，對照組細菌總數對數值為9.74，2.0 mg/mL組為9.28，4.0 mg/mL組為7.59。此時在4.0 mg/mL魚腥草柱層析組分中浸泡的肉樣剛超過7（冷藏肉腐敗的極限值）。

2.4.3揮發性鹽基總氮（TVB-N）的變化經過魚腥草柱層析組分處理后的肉樣及未經處理肉樣在貯存過程中TVB-N值的變化如圖4所示?？梢钥闯?，在6 d以后3組肉樣中TVB-N值都開始快速增加，到21 d對照組中TVB-N值達到103.21 mg/hg，而添加魚腥草柱層析組分的兩組明顯小于對照組，這說明魚腥草柱層析組分的保鮮效果明顯。

圖3　冷藏豬肉在冷藏過程中微生物含量的變化Fig.3　Changes of the bacteria counts of chilled pork during the storage

圖4　冷藏豬肉在冷藏過程中TVB-N值的變化Fig.4　Change of the TVB-Nvalue of chilled pork during the storage

2.4.4汁液流失率的變化經過魚腥草柱層析組分處理后的肉樣以及未經處理肉樣在貯存過程中汁液流失率的變化如圖5所示。

圖5　冷藏豬肉在冷藏過程中汁液流失率的變化Fig.5　Changes of the drop loss of chilled pork during the storage

可以看出，肉樣隨著貯存時間的增加汁液流失率亦在不斷上升，即加入魚腥草柱層析組分并沒有對其產生減緩作用，可能是由于魚腥草柱層析組分導致肌肉組織外部滲透壓高，使部分水分流出組織，因而比對照組汁液流失率更高些。

2.4.5肉樣pH的變化經過魚腥草柱層析組分處理后的肉樣以及未經處理肉樣在貯存過程中pH的變化如圖6所示?？梢钥闯觯琾H在貯存過程中出現整體升高的走勢。與對照組對比，加魚腥草柱層析組分組的樣品pH在升高過程中明顯趨緩，這說明魚腥草柱層析組分保鮮效果明顯。肉樣貯存過程中，由于其自身的成熟過程，肉組織細胞中產生部分乳酸、磷酸等酸性物質，致使剛開始pH變化不大甚至有所降低，但隨著貯存時間的增加，肉樣中的腐敗菌以葡萄糖、氨基酸、乳酸等為底物，代謝產生了硫化物、分子胺類物質以及揮發性氨，導致肉樣pH升高［13］。魚腥草柱層析組分的添加明顯減緩了肉樣pH的上升速度，因此魚腥草柱層析組分對冷藏豬肉保鮮過程中的pH有積極作用。

圖6　冷藏豬肉在冷藏過程中pH的變化Fig.6　Changes of the pH of chilled pork during the storage

3　結語

研究了魚腥草柱層析組分對E.coli及Salmonella typhimurium生物膜的抑制作用，發現其能夠顯著抑制這兩種細菌生物膜的形成，而且能夠完全抑制兩種菌的生長。同時，通過研究魚腥草組分對冷藏豬肉貯存期間各項保鮮指標的影響，發現有較好的保鮮效果，但各項指標的變化趨勢不同。其中微生物含量變化和TVB-N值變化最能反映冷藏豬肉貯存過程中的腐敗狀況。3，4-二羥基苯甲酸、綠原酸與蘆丁被證明具有良好的抑菌效果，因此可以推斷這3種成分是在冷藏豬肉貯存過程中起保鮮作用的主要成分［17］。魚腥草是一種常見的蔬菜，其組分對致病菌的生存及其生物膜形成具有良好的抑制效果。因此，作為一種安全無毒副作用的抑菌防腐劑，魚腥草柱層析組分在肉制品等食品保藏中會有很強的應用價值。

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Components of Houttuynia conrdata on the Inhibition of Bacterial Biofilm and Its Application

LI Cheng1，2，LOU Zaixiang1，2，WANG Hongxin1，2
（1.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.National Functional Food Engineering Technology Research Center，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

The inhibition of bacterial biofilm activity by 30%ethanol elution of Houttuynia cordata was studied.The results showed that the inhibition rates of E.coli and Salmonella typhimurium biofilms were up to 100%when the extract concentration of H.cordata was 4.0 mg/mL.At the same time，the growth of E.coli and S.typhimurium were inhibited by H.cordata extract when its concentrations were 3.0 and 4.0 mg/mL，respectively.Further analysis of its extracts showed that 3，4-dihydroxy benzoic acid，chlorogenic acid，rutin，hyperin，quercetin，and quercetin were its main components.Meanwhile，the effect of preservation of chilled pork by the extracts of H.cordata were also studied.The results exhibited that the microbial content，volatile base nitrogen（TVB-N），pH and SAP turnover rate all had positive effects after the addition of the extractions.The total number of bacteria in per gram of the pork treated by 4.0 mg/mL extract was 5.95 at 15th d，while the control group was 8.01.The results suggested that the extraction of H.cordata had potential applications in chilled pork during storage.

Houttuynia cordata，biofilm，activity，chilled pork，preservation

TS 202；TS 205

A

1673—1689（2016）03—0284—06

2014-12-29

國家自然科學基金項目（31201433）。

王洪新（1964—），男，江蘇徐州人，教授，博士研究生導師，主要從事食品功能因子和功能食品研究開發。

E-mail：hxwang@jiangnan.edu.cn