種子抑菌研究進展

夏敏，潘明，王世寬，閔靜，張薇

（四川輕化工大學，四川宜賓644000）

我國現有種子植物超過24 萬種。它具有復雜的化學成分，其中最主要的是水、糖類、脂肪、蛋白質及其它含氮物質，此外還含有少量礦物質、酶及色素等。其中包括抑菌蛋白、生物堿、酚酸等抑菌活性成分。種子作為植物特有的繁殖體，除對物種延續起著重要作用，還具有食用和藥用價值，早有醫學記載，黃瓜籽對骨質疏松、手腳麻木、腿腳抽筋、腰腿酸痛有很好的效果；葡萄籽能抗老化、增強免疫力、軟化血管、抗癌等。隨著科技的發展，對種子的研究越來越全面。對種子的綜合利用包括在食品、釀造、飼料、醫藥和油脂化工等行業也隨之增加。種子的具體成分及含量隨品種的不同有著明顯差異。種子抑菌活性還未被廣泛研究，因此活性成分的抑菌作用也成為了研究熱點。

1 種子抑菌作用

種子數目眾多且抑菌成分豐富，具有良好的抑菌效果。現有關于植物種子各類抑菌活性成分的研究也多種多樣，其中關于抑菌種子的研究主要集中在以下幾種：蘿卜種子、銀杏種子、花生種子、苦瓜種子、葡萄籽、大豆等。華菁[1]、吳海霞等[2]分別從銀杏種子中分離得到了具有抑菌作用的蛋白質；除此之外倪學文等[3-4]、吳海霞等[5]、沈鳳俊等[6]都研究并證明了銀杏種子中酚酸的抑菌作用。除被大量研究的種子外，也有許多被少量研究的種子，例如：薏仁種子、苦參、綠豆、芒果核仁、葡萄柚種子、西芹種子等。張萍萍[7]、戎晉華等[8]研究苦參種子中的抑菌活性物質，許多研究也證實了大多數植物種子具有抑菌成分。抑菌活性物質主要為以下這幾類：抑菌蛋白、多酚類物質、原花青素、酚酸、黃酮、生物堿等。但不同種子的抑菌活性成分對不同菌類的抑菌效果各不相同。

1.1 種子對真菌的抑制作用

研究發現種子對真菌均有抑制作用，由于銀杏種子含有銀杏酚酸和種子蛋白等多種具有抑菌活性的物質而被大量研究。王國艷等[9]、趙東亞等[10]從銀杏外種皮中分離得到白果酸，證明其對真菌具有有效的抑制作用。一定含量的總白果酸提取物對赤霉菌、鐮孢霉菌、輪枝霉菌、根霉菌和疫霉菌等多種植物致病性真菌有不同程度的抑制作用。楊晶琪等[11]也發現葡萄籽提取物（grape seed extract，GSE）對青霉菌有抑制作用，其最低抑菌濃度（minimum inhibitory concentration，MIC）為0.625 mg/mL。蔡馬等[12]也通過研究得出苦瓜籽蛋白對啤酒酵母有抑制作用，并得出它的最低抑菌濃度低于0.4 mg/mL。種子中抑菌成分多樣，種子對真菌抑制效果具體情況見表1。

表1 種子抑菌成分對真菌的抑制情況Table 1 Inhibition of seed antimicrobial components on fungi

1.2 種子對細菌的抑制作用

細菌是地球上種類最多、數量最多的有機體，它們棲息在地下深處到云中微粒的環境中[16]。除了研究種子對真菌抑菌效果外，其對細菌的抑制作用也被研究探討。蛋白質分子因其表面具有水化膜，所以具有穩定性[17]。有些蛋白也具有抑菌效果，華菁[1]發現銀杏種仁蛋白對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有一定抑制作用，落葵種子[18]對這兩種細菌也有明顯抑制作用。除此之外，在苦瓜種子蛋白對枯草芽孢桿菌和沙門氏菌的抑菌試驗中，出現明顯抑菌圈[12]表明苦瓜種子蛋白具有抑菌作用。李軍等[19]研究也證實了蘿卜籽的種子蛋白也具有抑菌作用。銀杏種皮中的酚酸也具有抑菌作用[3，5，20]，其它研究也證實了蘿卜籽的種子蛋白、銀杏種皮的酚酸均具有抑菌作用。不同種子的提取物其抑菌效果各有不同，各提取物對細菌的最低抑菌濃度MIC 也不盡相同，具體見圖2。

表2 種子抑菌成分對細菌的抑制情況Table 2 Inhibition of seed antimicrobial components on bacteria

續表2 種子抑菌成分對細菌的抑制情況Continue table 2 Inhibition of seed antimicrobial components on bacteria

2 種子提取物在食品防腐上的作用

民以食為天，人們對食品品質要求也逐日提高，但食品在原材料采收、加工、貯藏、銷售等一系列步驟中都存在著微生物侵害的風險。食源性疾病的發生與致病微生物直接相關，所以預防微生物污染對于延長食品貨架期、保持食品品質十分關鍵。食品微生物的危害包括真菌性和細菌性危害，因此種子中抑菌活性成分作為無毒無害的天然防腐劑被人們研究和應用。

2.1 種子提取物在果蔬防腐中的作用

申莉麗[21]將白果種子作為高鈣飲料的原料。中醫將有些種子作為藥物服用，證明部分種子的可食用性，因此人們研究利用種子中的抑菌特性用于食品的防腐保鮮。賈俊英[22]通過研究發現西芹種子浸提液對黃瓜枯萎病菌有抑制作用；銀杏外種皮提取物對小菜蛾幼蟲等多種農業害蟲具有一定的抑制毒殺作用[27-29]，可將其應用于果蔬的貯存。何首林等[30]也表明菜籽油、丹參等對蘋果、番茄具有防腐保鮮作用。李鵬霞等[31]也通過研究得出茶籽精油對番茄有防腐保鮮作用。由于葡萄種子提取物的活性成分具有抑菌、抗氧化的作用，因此人們將其應用于食品保鮮劑。葡萄柚種子提取物是潛在的廣譜性細菌、真菌殺菌劑，許文濤等[32]將其應用于葡萄和柿子的保鮮。盡管種子種類眾多，其提取物對食源性病原菌的抑菌作用研究也大量存在，但對種子提取物直接應用于食品保鮮的相關研究涉及甚少，有待進一步探究。

2.2 種子提取物在肉類食品中的應用

肉類具有豐富的營養物質，是人們獲取蛋白質等營養物質的主要來源食物之一，但由于在加工、運輸、銷售等一系列環節中，肉類容易受到微生物和光、熱、金屬離子等的影響而發生腐敗變質。因此許多學者研究種子的抑菌作用，并將其應用于肉類的防腐保鮮。如金海莉等[33]研究發現葡萄籽提取物對延邊黃牛肉有較好的保鮮效果，能有效增加延邊黃牛肉的保鮮期。除此之外，還有研究發現將葡萄籽提取物添加到冷卻豬肉中，可以延長其保鮮期[34]。在烤肉串中添加0.5%～1%的葡萄籽提取物能使病菌對熱的致死效應更加敏感[35]。在此基礎上，有研究發現將殼聚糖-海藻酸鈉涂膜結合葡萄柚籽提取物的抗菌活性，這種雙層涂膜通過防止殼聚糖溶解時產生的醋酸氣味，降低了蝦在貯藏期間的異味，可以延長蝦的貨架期[36]。以上研究均表明種子提取物的活性物質在肉類保鮮具有一定的作用。

2.3 種子提取物在其他食品中的應用

種子提取物具有抑菌、抗氧化的特性，可以抑制有害微生物對食物的侵害，發揮保鮮的作用。除了將其應用于果蔬和肉類的防腐保鮮，也可以將其運用于其他食品。童彤[36]發現葡萄柚籽萃取物能夠制成透明薄膜，可雙倍延長易腐爛食品的保質期；還有研究發現通過對醪糟儲存過程的各生物、理化指標的測定得出葡萄柚籽的提取物對醪糟飲品具有延長貨架期的功能[26]。

3 種子抑菌機理

根據已有研究表明抑菌機理主要涉及3 個方面：1）作用于病原體細胞壁或者細胞膜，破壞其屏障，致使細胞不能繼續生長繁殖；2）作用于遺傳物質，阻礙遺傳信息的復制；3）作用于病原物部分酶或功能蛋白，使細胞喪失生長繁殖的物質基礎[37]。由于一般細菌或真菌具有相同的結構，因而不同物質的抑菌機理相差不大，即種子的抑菌機制也大致相同。韋璐等[38]從薏仁種子中分離純化出一種抗植物病原真菌的蛋白，該種蛋白對霉菌菌絲形態有影響。董曉敏[26]掃描電鏡照片顯示經原花青素處理過的菌體細胞表面褶皺，細胞壁遭到破壞。葡萄籽原花青素通過破壞細胞通透性及減少胞內蛋白（酶）量而使菌體喪失了增殖能力或者死亡。汪少蕓等[39]研究發現綠豆非特異性脂轉移蛋白所帶電荷與金黃色葡萄球菌細胞壁表面所帶電荷二者相互吸引。蛋白的疏水性使得其分子借助疏水段分子的柔性插入到細胞質膜中形成離子通道從而表現出抗菌的效果。葡萄籽原花青素也能抑制細胞活力，使細胞凋零，對細胞起到破壞作用[40-41]，現有大部分研究證明種子的抑菌機理為破壞菌體細胞壁或細胞膜，到達抑菌的作用，但相較其他物質的抑菌機理而言，種子抑菌機理研究還有待進一步探究。

4 展望

種子作為最主要的繁殖材料和生產資料[42]，種類龐大多樣。因此對種子的研究涉及面廣且多，例如研究表明山茶花種子對肝癌細胞有抑制作用[43]、牛油果種皮對種子萌發的影響[44]。但目前可食用植物種子針對某種具體食品的防腐作用研究很少；并且由于種子成分復雜，現有對種子抑菌成分的研究僅止于一類物質，不同抑菌化合物之間存在的協同或拮抗作用尚缺少研究證明；另外目前對種子的抑菌機理、毒理和藥理評價等研究不夠深入。針對這些問題，種子在具體抑菌方面的應用和安全性評價等方面均有一定的研究意義。可食用植物種子將在食品防腐保鮮方面展現出廣闊的應用前景。