幾種抑菌植物對常見食品污染菌抑菌作用的研究

近年來，人們對于舌尖上的安全越來越重視，微生物污染是影響食品安全的一個重要因素。大腸埃希氏菌常會引起嚴重的腹瀉和敗血癥。金黃色葡萄球菌在自然界中廣泛存在，是人類化膿感染中最常見的病原菌[1]。銅綠假單胞菌是一種重要的水源性致病菌，廣泛存在于各種水源中，對消毒劑、干燥、紫外線等理化因素具有很強的抵抗能力，可引起急性腸道炎、腦膜炎和敗血癥等疾病[2]。

目前，許多商家防止食品微生物污染的主要途徑是添加化學防腐劑，但化學防腐劑往往存在殘留超標以及違法濫用等現象，危害著人們的飲食安全。天然防腐劑具有天然無污染、基本無毒副作用、水溶性良好、抗菌性好且不易產生耐藥性等優勢，在抑制食品中微生物滋生、保持與延長食品保質期的基礎上，能有效維持食品原有的營養特征[3]。在自然界中存在許多天然抑菌植物，如大蒜、生姜、辣椒和韭菜等，這些植物體內都含有抑菌物質。據報道大蒜中的活性成分可以進入致病菌的細胞質，干擾細胞的正常代謝，從而對致病菌起抑制和殺滅作用，所以大蒜被人們譽為天然的廣譜抗生素[4]。生姜具有抗氧化、抗炎和保護心血管等作用[5]，且研究表明生姜中的姜黃素和揮發油具有很強的抗菌作用[6]。辣椒和韭菜也具有抗炎和抑菌的效果。

大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌是常見的致病菌，大蒜、生姜、韭菜和辣椒具有一定的抑菌效果。本文通過實驗了解大蒜、生姜、辣椒和韭菜這些常見天然抑菌植物的原汁對大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌這3種常見致病菌是否存在抑制作用且通過抑菌圈的直徑大小對比抑菌效果。從這些植物中提取抑菌物質作為天然無害的防腐劑添加到食品中，能提高食品質量，保證食品安全。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 實驗材料

大蒜、生姜、辣椒和韭菜，購于余杭區塘棲鎮朱家角臨時農貿市場。

1.1.2 實驗菌種

大腸埃希氏菌（ATCC25922）；金黃色葡萄球菌（ATCC6538）；銅綠假單胞菌（ATCC902T）。

1.1.3 試劑和培養基

氯化鈉（AR，廣東光華科技股份有限公司）；平板計數瓊脂（171008，北京陸橋技術股份有限公司）。

1.1.4 實驗儀器

立式壓力蒸汽滅菌器（YXQ-LS-75SⅡ，上海博迅實業有限公司醫療設備廠）；生化培養箱（LRH-250，上海一恒科學儀器有限公司）；恒溫水浴鍋（HWS-28，上海一恒科學儀器有限公司）；電熱鼓風干燥箱（DHG-9140A，上海一恒科學儀器有限公司）；潔凈工作臺（BBS-SDC，濟南鑫貝西生物技術有限公司）；濁度儀（細菌）（WGZ-ZXJ，上海昕瑞儀器儀表有限公司）；拍擊式均質器（AD400C，上海昂尼）；電子秤（JJ5000A，常熟雙杰測試儀器廠）；移液槍（100～1 000 μL，北京大龍）；電子萬用爐（上虞華康）。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料的預處理

參考文獻[2]，取新鮮大蒜、生姜、辣椒和韭菜各300 g去皮，洗凈并晾干表面水分，在無菌條件下，用刀將它們切成塊狀，用拍擊式均質器將其拍碎，用兩層無菌紗布擠壓過濾得到原汁，備用。

1.2.2 菌懸液的制備

參考文獻中的方法[7]，用接種環挑取適量的大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌到適量的無菌生理鹽水中，用細菌濁度儀測其濁度為0.5 MCF（1.5×108CFU·mL-1）；然后進行10倍梯度稀釋，將0.5 MCF的菌懸液稀釋為106CFU·mL-1的菌懸液，備用。

1.2.3 無菌濾紙片和無菌紗布的準備

①將濾紙用剪刀剪成直徑為1.60 cm的濾紙片，放入試劑瓶中，密封，經121 ℃，15 min高壓滅菌處理后，放至電熱鼓風干燥箱中烘干，備用。②將兩層的脫脂紗布剪成適當大小，放入試劑瓶中，密封，經121 ℃，15 min高壓滅菌處理后，放在電熱鼓風干燥箱中烘干，備用。

1.2.4 抑菌試驗

取高壓滅菌后冷卻至45 ℃左右的平板計數瓊脂培養基約15 mL倒入已滅菌的玻璃平皿中，待其凝固后，將制備好的106CFU·mL-1濃度的大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌的菌懸液分別用移液槍吸取100 μL放到平板瓊脂上并用L形一次性涂布棒均勻涂布。涂布后，正置放在培養箱中，（36±1）℃培養1 h左右，待菌懸液吸收后，用無菌濾紙片在大蒜、生姜、辣椒和韭菜原汁中浸濕，瀝去多余的植物原汁，用無菌鑷子夾取一片分別放置到培養基表面（應置于培養基中心位置），并用無菌鑷子輕壓無菌濾紙片，同時做一個平行樣，并做這4種植物原汁和無菌濾紙片的空白對照。在生化培養箱中（36±1）℃倒置培養24 h后觀察并測量抑菌圈的直徑大小。

2 結果與分析

2.1 大蒜汁抑菌效果研究

由圖1～圖3知，含大蒜原汁的濾紙片在金黃色葡萄球菌上抑菌圈直徑為4.40 cm，在大腸埃希氏菌上抑菌圈直徑為3.35 cm，在銅綠假單胞菌上抑菌圈直徑為2.60 cm。從實驗結果來看大蒜原汁對這3種常見致病菌都有抑制作用，其中對金黃色葡萄球菌的抑制作用最大。

圖1 金黃色葡萄球菌-大蒜汁圖

圖2 大腸埃希氏菌-大蒜汁圖

圖3 銅綠假單胞菌-大蒜汁圖

2.2 生姜汁抑菌效果研究

由圖4～圖6知，含生姜原汁的濾紙片在金黃色葡萄球菌、大腸埃希氏菌和銅綠假單胞菌上均沒有抑菌圈，生姜原汁對于金黃色葡萄球菌、大腸埃希氏菌和銅綠假單胞菌這3種常見致病菌均無抑制作用。

圖4 金黃色葡萄球菌-生姜汁圖

圖5 大腸埃希氏菌-生姜汁圖

圖6 銅綠假單胞菌-生姜汁圖

2.3 韭菜汁抑菌效果研究

由圖7～圖9知，含韭菜原汁的濾紙片在金黃色葡萄球菌上抑菌圈直徑為3.00 cm，在大腸埃希氏菌上抑菌圈直徑為2.10 cm，在銅綠假單胞菌上抑菌圈直徑為2.60 cm。從實驗結果來看韭菜原汁對這3種常見致病菌都有抑制作用，其中對金黃色葡萄球菌的抑制作用最大。

圖7 金黃色葡萄球菌-韭菜汁圖

圖8 大腸埃希氏菌-韭菜汁圖

圖9 銅綠假單胞菌-韭菜汁圖

2.4 辣椒汁抑菌效果研究

由圖10～圖12知，含辣椒原汁的濾紙片在金黃色葡萄球菌上抑菌圈直徑為3.20 cm，在大腸埃希氏菌上抑菌圈直徑為2.10 cm，在銅綠假單胞菌上抑菌圈直徑為1.85 cm。從實驗結果來看辣椒原汁對這3種常見致病菌都有抑制作用，其中辣椒原汁對金黃色葡萄球菌的抑制作用最大。

圖10 金黃色葡萄球菌-辣椒汁圖

圖12 銅綠假單胞-辣椒汁圖

2.5 4種植物原汁的空白對照

由圖13～17知，含大蒜、生姜、辣椒和韭菜這4種植物原汁的濾紙片和空白的無菌濾紙片在平板計數瓊脂上，經（36±1）℃培養24 h后均無菌落生長。

圖11 大腸埃希氏菌- 辣椒汁圖

圖13 空白圖

圖14 空白-大蒜汁圖

圖15 空白-生姜汁圖

圖16 空白-韭菜汁圖

圖17 空白-辣椒汁圖

綜上，對比大蒜、生姜、韭菜和辣椒原汁對3種致病菌的抑制圈大小。結果發現大蒜、韭菜和辣椒這3種植物原汁對金黃色葡萄球菌的抑制作用均比對大腸埃希氏菌和銅綠假單胞菌的抑制作用強。大蒜原汁對大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌3種致病菌的抑制作用均比韭菜、辣椒和生姜對這3種致病菌的抑制作用強。

3 結論

添加化學防腐劑能在一定程度上抑制食品中微生物的生長，但防腐劑的濫用危害著人們的健康。大蒜、生姜、韭菜和辣椒這幾種天然植物對微生物的生長具有一定的抑菌效果。本文通過實驗了解大蒜、生姜、辣椒和韭菜這些常見天然抑菌植物的原汁對大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌這3種常見致病菌的抑制作用。通過濾紙片法經實驗培養后可知大蒜原汁在這3種常見致病菌上的抑菌圈直徑分別為4.40 cm、3.35 cm和2.60 cm，生姜原汁在這3種常見致病菌上的抑菌圈直徑均≤1.60 cm，韭菜原汁在這3種常見致病菌上的抑菌圈直徑分別為3.00 cm、2.10 cm和2.60 cm，辣椒原汁在這3種常見致病菌上的抑菌圈直徑分別為3.20 cm、2.10 cm和1.85 cm。實驗對比抑菌圈的直徑大小后可知，大蒜、韭菜和辣椒原汁對于大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌均有抑制作用，而生姜原汁對這3種致病菌沒有抑制作用。大蒜原汁對于這3種致病菌的抑制程度大小為金黃色葡萄球菌＞大腸埃希氏菌＞銅綠假單胞菌；韭菜原汁對于這3種致病菌的抑制程度大小為金黃色葡萄球菌＞銅綠假單胞菌＞大腸埃希氏菌；辣椒原汁對于這3種致病菌的抑制程度大小為金黃色葡萄球菌＞大腸埃希氏菌＞銅綠假單胞菌。4種天然抑菌植物原汁對金黃色葡萄球菌的抑制作用大小排序為大蒜＞辣椒＞韭菜＞生姜；對大腸埃希氏菌的抑制作用大小排序為大蒜＞辣椒，韭菜＞生姜；對銅綠假單胞菌的抑制作用大小排序為大蒜和韭菜＞辣椒＞生姜。

通過實驗發現，大蒜、韭菜和辣椒原汁都有著抑菌效果，生姜原汁沒有抑菌作用可能是由于生姜直接榨取原汁，其中抑菌物質沒有被提取。大蒜、生姜、韭菜和辣椒這些植物中的抑菌物質提取可能也影響著抑菌效果，抑菌物質的提取還有待探索。化學防腐劑的濫用嚴重影響著食品安全，天然防腐劑無毒無污染，從這些抑菌植物中提取抑菌物質作為防腐劑添加到食品中，也將提高食品質量安全。