苦瓜抑菌作用的研究進(jìn)展

呂詩文，葉 芳，吳國輝，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。現(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。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。通過濾紙片法測定的結(jié)果表明，苦瓜對于大腸桿菌、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)果表明苦瓜皂苷對部分革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌、球菌和桿菌都有一定的抑制作用。孟曉[12]通過定性分析對苦瓜中抑菌活性成分進(jìn)行檢測，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-可見分光光度法對二者進(jìn)行定量檢測，測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。苦瓜中的皂甙主要通過影響金黃色葡萄球菌生長、對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)至對數(shù)生長期時(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)基對照試驗(yàn)制作出的苦瓜總皂甙作用后的生長曲線可以看出，苦瓜中的皂甙使得細(xì)菌不能達(dá)到正常的生長高峰，從而進(jìn)入對數(shù)生長期，并且由金黃色葡萄球菌的菌體濃度相對保持不變，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)間相對較長的情況可以判斷出苦瓜皂甙對延遲期的菌體代謝可能有抑制作用[16]。而在研究中[15]，苦瓜皂甙對細(xì)菌生物膜中的細(xì)菌生長有抑制作用，生物膜與苦瓜皂甙的接觸時(shí)間越長，抑菌效果越強(qiáng)；同時(shí)，從研究中的電泳圖譜可以看出，對照組與樣品組中的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。因此，苦瓜黃酮可通過破壞細(xì)胞膜的途徑來實(shí)現(xiàn)對多種菌種的控制，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，但提取技術(shù)水平仍有待提高，對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

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。