火炭母提取物抑菌性能研究

宋姍姍 楊艾華 王微微 王俁棋 范紅結 王小敏

摘要 為解決細菌在不同食品表面以及食品工業環境中形成生物膜引起食品質量安全問題，以中藥材火炭母提取物為對象，對不同供試菌株進行抑制細菌及抑制細菌生物膜試驗，探討其抑菌性能。結果表明：火炭母提取物對金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大腸桿菌和銅綠假單胞菌的生長均有一定的抑制作用，其最低抑菌濃度（MIC）分別為3.91、1.95、15.63、15.63 mg/mL;在亞抑菌濃度下，火炭母提取物能有效抑制金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌生物膜形成，其最小生物膜清除濃度（MBEC）分別為0.98和0.49 mg/mL。

關鍵詞 火炭母;提取物;抑菌;細菌;生物膜

中圖分類號 R-285? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）12-0187-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.12.048

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on Antimicrobial Properties of the Extracts from Polygonum chinense L.

SONG Shan shan，YANG Ai hua，WANG Wei wei et al （School of Basic Medicine Sciences，Zunyi Medical University，Zunyi，Guizhou 563000）

Abstract In order to solve the problem of food quality and safety caused by bacteria forming biofilm on different food surfaces and in food industry environment，this study took the extract of Polygonum chinense as the object，carried out bacteriostatic and bacteriostatic membrane tests on different index strains，and discussed its bacteriostatic performance.The results showed that the extract of Polygonum chinense had a certain inhibitory effect on the growth of Staphylococcus aureus，Staphylococcus epidermidis，Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa，and the minimum inhibitory concentrations （MIC） was 3.91，1.95，15.63 and 15.63 mg/mL，respectively.Under the concentration of subbacteriostatic bacteria，the extract of Polygonum chinense could effectively inhibit the biofilm formation of Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis， the minimum biofilm removal concentration （MBEC） was 0.98 and 0.49 mg/mL，respectively.

Key words Polygonum chinense L.;Extract;Antibacterial;Bacteria;Biofilm

目前，國內對生物膜的研究在醫學及環境學方面比較廣泛，在食品方面重視程度較低。然而，其引起的食品安全問題卻不容忽視。細菌生物膜廣泛存在于各種食品和食品加工表面，可引起食源性疾病暴發和加速食品腐敗，嚴重制約了食品工業的健康發展[1]。研究表明，細菌生物膜是其在生長過程中，為了適應生存環境由細菌自身分泌的多糖、DNA、蛋白質等胞外多聚物（extracellular polymeric substances，EPS）組成的一個具有三維立體空間結構的生態系[2]。在生物膜的保護下，細菌耐受性增強，顯著增加食品安全風險[3]。

已有研究表明，植物源天然減菌劑能夠通過破壞細胞壁或細胞膜、抑制蛋白質功能或與遺傳物質結合、抑制細菌和真菌[4]。

火炭母（Polygonum chinense L.）為蓼科植物，是民間常用道地藥材，也是“廣東涼茶”“王老吉”和“二十四味”等涼茶的主要組成成分之一，具有清熱利濕、涼血解毒的功效，可用于濕熱泄瀉、痢疾、黃疸、咽喉腫痛等病癥的治療[5-6]。近年來對火炭母的研究主要集中于化學成分和藥理作用，已有研究發現，火炭母具有抗氧化及清除自由基、抗炎、鎮痛、抗腹瀉、抗肝癌等作用[7]，而針對本品作為抗菌抗生物膜減菌劑方面的研究則鮮有報道。因此，該研究以中藥材火炭母為對象，采用65%乙醇溶液為提取液，通過超聲波輔助手段提取火炭母有效成分，且經低溫冷凍干燥處理，去除有機溶劑的影響;分析不同濃度火炭母提取物對各供試菌株的最低抑菌濃度（MIC）、最低殺菌濃度（MBC）、最小生物膜清除濃度（MBEC）及生長周期的影響，探討火炭母提取物的抑菌性能，為其綜合利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 火炭母購買自遵義經方藥堂，取全株40 ℃烘干粉碎，過100目篩制成火炭母粉末備用;金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus CMCC26003）、大腸桿菌（Escherichia coli CMCC44102）、銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa CMCC10104）、表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis CMCC26069），均由遵義醫科大學微生物與免疫學實驗室提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 火炭母提取物的制備。稱取5 g火炭母干燥粉末，以65%乙醇為溶劑，超聲波振蕩30 min、45 ℃水浴30 min后低速離心取上清液，沉淀按照上述步驟重復提取2～3次。收集上清液至旋轉蒸發儀減壓濃縮，所得濃縮物低溫冷凍干燥成粉末，將粉末用無菌水配制成濃度1.0 g/mL的火炭母提取物母液，121 ℃滅菌15 min，保存備用。

1.2.2 供試菌液的制備。挑取各供試菌單菌落，接種于50 mL LB培養基中，37 ℃ 180 r/min振蕩培養15～18 h，使細菌達到對數生長期，無菌生理鹽水調整細菌濃度至1.5×108 CFU/mL，備用。

1.2.3 火炭母提取物抑菌活性的測定。將各供試菌菌液均勻涂布于營養瓊脂培養基表面，待表面干燥后，等距離放置無菌牛津杯，輕輕按壓后加入藥液。試驗組：1.0 g/mL火炭母提取物50 μL，對照組：0.9%無菌生理鹽水50 μL，每組設置3個重復。37 ℃培養24 h，測量抑菌圈直徑大小。

1.2.4 火炭母提取物最低抑菌濃度（MIC）和最低殺菌濃度（MBC）的測定。取各供試菌菌液50 μL，加至含不同濃度火炭母提取物的LB培養基中，37 ℃ 180 r/min振蕩培養24 h，觀察結果。取試管內液體50 μL均勻涂布于營養瓊脂平板表面，37 ℃培養24 h，平板菌落計數。

1.2.5 火炭母提取物對各供試菌株生長的影響。將各供試菌菌液加至含有不同濃度火炭母提取物的LB培養基中，37 ℃ 180 r/min振蕩培養，每隔2 h取樣測定OD600值，每個火炭母提取物濃度做3個重復，取平均值，以OD600值為縱坐標、生長時間為橫坐標，繪制生長曲線。

1.2.6 生物膜形成能力的檢測。將各供試菌接種于剛果紅平板上，37 ℃培養24 h，室溫放置24 h，觀察結果。

1.2.7 火炭母提取物對生物膜形成的影響。LB培養基稀釋火炭母提取物母液，配制不同濃度的藥液。96孔板上每孔加入100 μL供試菌液和不同濃度的火炭母提取物藥液100 μL，每組設置3個重復孔，空白對照組加入200 μL LB培養基。37 ℃培養24 h，結晶紫半定量染色法處理，570 nm處測定吸光度。

2 結果與分析

2.1 火炭母提取物對各供試菌株的抑制作用 試驗結果顯示，1.0 g/mL火炭母提取物對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、銅綠假單胞菌和表皮葡萄球菌的抑菌圈直徑分別為18.3±0.1、8.3±0.2、11.3±0.1、24.0±0.1 mm，表明火炭母提取物對4種供試菌均有不同程度的抑制作用。根據藥理學試驗方法（抑菌圈直徑≥16 mm為高度敏感，11～15 mm為中度敏感，≤10 mm為輕度敏感）[8]分析，表皮葡萄球菌和金黃色葡萄球菌對火炭母提取物為高度敏感，銅綠假單胞菌為中度敏感，大腸桿菌為輕度敏感。

2.2 MIC和MBC的確定 從表1可以看出，火炭母提取物對革蘭氏陰性菌（大腸桿菌和銅綠假單胞菌）的抑菌效果較弱，對革蘭氏陽性菌（金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌）的抑菌效果較強。其中表皮葡萄球菌的MIC和MBC均最低，說明該指示菌對火炭母提取物最敏感。

2.3 火炭母提取物對各供試菌生長曲線的影響

為進一步確定火炭母提取物在低于MIC濃度下對各供試菌生長是否產生影響，在不同藥物的濃度作用下，對供試菌的生長曲線進行了測定。由圖1可知，火炭母提取物在5、10和15 mg/mL時對銅綠假單胞菌均有抑制作用，但5和10 mg/mL 時，其抑制作用相似;火炭母提取物在1.0、1.5 mg/mL時對表皮葡萄球菌的生長過程和最大生長量均有一定的抑制作用，且抑制作用隨藥物濃度增高而增強;火炭母提取物在1.5、2.5和3.5 mg/mL時，對金黃色葡萄球菌的生長過程和最大生長量均具有顯著的抑制作用，但3種藥物濃度的抑制作用幾乎無差異;火炭母提取物在5 mg/mL時，大腸桿菌的生長與對照組相比無生長延遲現象，但在10和15 mg/mL 時，對大腸桿菌的生長具有抑制作用。

2.4 生物膜形成能力的檢測

剛果紅平板檢測結果顯示，金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的菌落為黑色、光亮的干燥菌落，判定為細菌生物被膜陽性菌株;大腸桿菌和銅綠假單胞菌的菌落為白色干燥菌落，判定為細菌生物被膜陰性菌株。

2.5 火炭母提取物對生物膜形成的影響 經結晶紫半定量染色，570 nm處測定吸光度。由表3可知，火炭母提取物對金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌生物膜的形成均產生了一定的抑制作用。金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的MBEC值分別為其MIC值的1/4，即火炭母提取液對金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的MBEC值分別為0.98和0.49 mg/mL。研究證實火炭母提取物對上述2種細菌生物膜形成具有明顯的抑制作用，且藥物作用濃度均低于其藥物最低抑菌濃度，說明藥物活性成分能夠穿透生物膜基質，在亞抑菌濃度下促進生物膜內細菌的死亡，抑制生物膜的形成。

3 結論

不同濃度的火炭母提取物對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、銅綠假單胞菌、表皮葡萄球菌均具有一定的抑制作用，抑制效果與濃度呈正相關;表皮葡萄球菌的最低抑菌濃度（MIC）和最低殺菌濃度（MBC）均最低，說明該指示菌對火炭母提取物最敏感;火炭母提取物對革蘭氏陽性菌抑菌效果顯著，對革蘭氏陰性菌的作用較弱，尤其是大腸桿菌。究其原因可能與火炭母提取物活性成分種類和含量有關，但具體成分分析還有待進一步深入研究。在低于各供試菌株MIC濃度下，火炭母提取物對各供試菌株的生長曲線與正常生長曲線相比發生顯著變化，并可有效抑制生物膜的形成。表明菌種生長剛進入對數生長期，其生長狀態和生物膜形成能力就受到提取物的影響。

火炭母廣泛分布于我國浙江、江西、云南、四川、貴州等南方地區，資源豐富、價格低廉、提取工藝簡單，符合消費者對食品安全的追求[9-10]。因此，可深入研究火炭母對微生物的抑制作用，將其作為一種可應用于食品的清除生物膜消毒劑，更廣泛地使用到食品工業中。

參考文獻

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