大蒜素的抑菌作用及其稳定性研究
2011年第3期
FoodandFermentationTechnology
第47卷(第3期)Vol.47,No.3
大蒜素的抑菌作用及其稳定性研究
时威1,张岩2,3,白阳1,刘颖1*
(1.广东海洋大学食品科技学院,广东湛江524088;2.中国水产科学研究院南海水产研究所,广东广州510300;
3.上海海洋大学食品学院,上海201306)
摘
要:大蒜素是大蒜中主要生物活性成分的总称,具有广谱抗菌活性。采用二倍稀释法测定大蒜素对大肠杆菌、金
黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MICs),并进一步研究紫外光照射、温度、pH对大蒜素稳定性的影响。结果表明大蒜素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度分别为2.5%、1.25%,并且紫外光照射、温度、pH值对大蒜素的稳定性影响显著。
关键词:大蒜素;抑菌作用;最小抑菌浓度(MIC);稳定性中图分类号:ts201.3
文献标识码:A
文章编号:1674-506X(2011)03-0076-0003
StudyonAntibacterialActivityandStabilityofAllicin
SHIWei1,ZHANGYan2,3,BAIYang1,LIUYing1,
(1.CollegeofFoodScienceandTechnology,GuangdongOceanUniversity,Zhanjiang,524088,China;2.SouthChinaSeaFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,Guangzhou510300,China;
3.CollegeofFoodScienceandTechnology,ShanghaiOceanUniversity,Shanghai,201306,China)
Abstract:Allicin,broad-spectrumantimicrobialactivity,isthemainbioactivecomponentsofgarlic.Inordertoobtainanminimuminhibitoryconcentrations(MICs)ofAllicintoE.coliandStaphyloccocusaureusRosenbachweredeterminedthroughdoublebrothdilutionmethod.Meanwhile,effectsofUVirradiation,temperatureandpHonstabilityofAllicinwerealsoevaluated.TheresultsshowthattheMICsofAllicintoE.coliandStaphyloccocusaureusRosenbachwere2.5%and1.25%respectively.Moreover,UVirradiation,temperature,pHhadeffectonstabilityofAllicin.Keywords:allicin;antibacterialactivity;minimalinhibitoryconcentration(MIC);stabilitydoi:10.3969/j.issn.1674-506X.2011.03-019
大蒜素(Allicin)是从大蒜的球形鳞茎中提取的挥发性油状物,具有强烈刺激味和蒜所特有的辛辣
味,可与乙醇、乙醚及苯等有机溶剂互溶,大蒜素为蒜氨酸经酶水解后的产物,其主要含有大蒜辣素、大蒜新素等,大蒜辣素和大蒜新素总称为大蒜素[1-3],是大蒜主要生物活性成分,具有抗菌、抗肿瘤、降胆固醇、抗血小板聚集、护肝、预防心血管疾病和降血压等多种生理学作用[4]。大蒜素具有在人和动物体内无残留、不易产生耐药性、不造成环境污染、价格低廉等优点,而备受国内外研究者的关注。
大蒜素现已证实具有较强的抗菌功效[5],已在饲料、食品[6]、医药上得到较好利用。大蒜素可抑菌杀
菌,对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、肺炎球菌,链球菌等有害菌有明显抑制和杀灭作用,对有益菌如干酪乳杆菌则无抑制作用,而且大蒜素无毒副作用,无药物残留,无耐药性,是替代抗生素,生产安全无公害产品最佳添加剂,是人类健康的保证。本文研究大蒜素对大肠杆菌金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度及不同条件对大蒜素抗菌活性稳定性的影响,为将来更好的利用和开发大蒜素提供数据支持。
1材料与方法1.1材料与试剂
大蒜本地市售,产自山东金乡;营养肉汤、营
收稿日期:2010-12-11
作者简介:时威(1986-),男,在读研究生,研究方向:水产品加工与贮藏工程(海洋生物活性物质研究与开发)。*通讯作者:刘颖(1966-),女,副教授,博士,主要从事应用微生物方面的研究。
第47卷(总第163期)时威等:大蒜素的抑菌作用及其稳定性研究77
养琼脂北京奥博星生物技术有限责任公司;95%1.3.51.3.5.1
不同处理条件对大蒜素抗菌活性的影响紫外线照射对大蒜素抗菌效果的影响将大蒜素原液分别在紫外灯下处理0min、
酒精、NaOH、盐酸、Tween80北京北化精细化学品有限责任公司均为分析纯。
金黄色葡萄球菌、大肠杆菌本校微生物实验室。
5min、10min、15min、20min、25min,以大肠杆菌和金
黄色葡萄球菌为指示菌,测定抑菌圈直径大小,试验重复3次。
1.2仪器与设备
DK-S24型电热恒温水浴锅上海森信实验仪
器有限公司;净化工作台苏净集团苏州安泰空气技术有限公司;DELTA320pH计梅特勒-托利多仪器有限公司;AL104精密电子天平上海天平仪器厂;游标卡尺北京达昱科仪科技有限公司;旋转蒸发仪上海申生科技有限公司;微量移液器法国
1.3.5.2加热处理对大蒜素抗菌效果的影响
将大蒜素原液分别置于20℃、30℃、40℃、50℃、
60℃、70℃水浴处理30min。以大肠杆菌和金黄色葡
萄球菌为指示菌,测定抑菌圈直径大小,试验重复3次。
1.3.5.3pH值对大蒜素抗菌效果的影响
Gilson公司。1.3实验方法1.3.1
酶解法提取大蒜素
大蒜→去皮洗净→捣碎→40℃下酶解60min→料液比1∶4加入95%乙醇→30℃下萃取120min→
用1mol/LHCl和NaOH溶液调成把大蒜素原液pH为2、4、6、8、10,平衡24h后以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为指示菌,测定抑菌圈直径大小,试验重复3次。
1.3.5.4大蒜素药效稳定性的测定
以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为指示菌,测定大蒜素原液抑菌圈直径大小,试验重复3次。自接菌后2天开始检查测量抑菌圈直径,之后每日定时测量记录,直至抑菌圈长满菌落。
4000r/min离心分离→上清液→压强在0.01MPa,65r/min下旋转蒸发浓缩→大蒜素原液。
大蒜素原液的定义:1mL提取液中含有1g大蒜所得的提取物,原液用12000r/min离心15min除菌,
4℃条件下避光保存备用。对照:用95%乙醇为溶剂
按以上提取工艺浸提。
1.3.5.5保存时间对大蒜素抗菌效果的影响
将大蒜素原液在室温下避光保存,每间隔七天以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为指示菌,测定抑菌圈直径大小。试验重复3次。测定其抗菌活性随保存时间的变化。
1.3.2菌悬液制备
将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分别接种于营养
琼脂斜面,37℃培养24h,然后用10mL生理盐水将斜面细胞洗下制成菌悬液,将菌悬液用无菌生理盐水稀释为浓度108CFU/mL,备用。
22.1
结果与分析
大蒜素原液对供试菌MICs的测定
表1大蒜素的最小抑菌浓度(MIC%)
Tab.1MinimuminhibitoryconcentrationsofAllicin(MIC%)
大肠杆菌
对照大蒜素
金黄色葡萄球菌
1.3.3大蒜素抗菌能力的测定
采用杯碟法,以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为
指示菌,将制备的指示菌悬液取1mL菌悬液加入
100mL灭菌后冷却至55℃的营养琼脂培养基中,快
速混匀后倾注于培养皿中,待凝固后,将牛津杯无菌操作置于培养皿中,用微量加样器加入0.1mL供试样液,每种指示菌做3个重复。
-2.5
-1.25
由表1可知,大蒜素对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有不同程度的抑菌作用,其中对金黄色葡萄球菌的抑菌能力要强于大肠杆菌,对金黄色葡萄球菌的MIC为1.25%,对大肠杆菌的MIC为2.5%。
1.3.4最小抑菌浓度(MIC)的测定[7]
将1g/mL的大蒜素原液用10%的Tween80稀释至100%~3.125%(V/V)10个梯度,然后吸取1mL加入9mL营养琼脂培养基中,使药液最终浓度为10%
2.2紫外线照射对大蒜素抗菌效果的影响
由图1可知,随紫外处理时间的变化,大蒜素的抗菌活性随着处理时间的延长呈下降的趋势,由此可见,大蒜素受紫外线影响较大,容易被氧化。
~0.3125%(V/V),充分混匀,倒平板。冷却后接种,在37℃恒温下培养12h~24h。从无菌生长的培养皿中
找出最低抑菌浓度的培养皿,此浓度即为提取液的最低抑菌浓度(MIC)。以10%的Tween80作为对照。
2.3加热处理对大蒜素抗菌效果的影响
由图2可知,大蒜素在不同温度处理后,在低于
78
金黄色葡萄球菌大肠杆菌
2011年第3
期
但对碱不稳定。
抑菌圈直径(mm)
1817.51716.51615.51514.5
抑菌圈直径(mm)
2.5大蒜素药效持续时间的测定
1817.51716.51615.51514.5
2
4
6时间(min)
金黄色葡萄球菌大肠杆菌
0510152025
时间(min)
图1紫外照射对大蒜素的抑菌活性的影响Fig.1EffectofultravioletonantimicrobialsactivityofAllicin
金黄色葡萄球菌大肠杆菌
810
1817.51716.51615.51514.5
30
40
50温度(℃)
抑菌圈直径(mm)
图4大蒜素的药效持续时间的测定
Fig.4TherelationshipbetweenefficacyofAllicinandinhibitionactivity
由图4可知,大蒜素的药效总的来说随时间而下降的,且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在持续作用5d~7d后药效下降比较显著。药效持续6d时,对
60
70
金黄色的抑菌效果降低了3.42%,对大肠杆菌的抑菌效果降低了3.63%。药效持续10d时,对金黄色葡萄球菌的抑菌效果降低了14.35%,对大肠杆菌的抑菌效果降低了11.92%。
图2加热处理对大蒜素抑菌活性的影响
Fig.2EffectoftemperatureonantimicrobialsactivityofAllicin
50℃条件下,抑菌活性没有明显变化,在50℃以上处
理后,抑菌效力开始减弱,对金黄色葡萄球菌的抑菌效果降低了22.68%,对大肠杆菌的抑菌效果降低了
2.6大蒜素保存时间对抗菌效果的影响
1817.51716.51615.51514.5
时间(d)
金黄色葡萄球菌大肠杆菌
23.30%。可知温度在50℃以上时,随温度的升高大
蒜素被破坏的速率大大加快。由此可见大蒜素在高温下不稳定。
2.4pH值对大蒜素抗菌效果的影响
18
金黄色葡萄球菌大肠杆菌
抑菌圈直径(mm)
[**************]63
抑菌圈直径(mm)
17.51716.51615.515
2
4
6PⅡ
8
10
图5大蒜素保存时间对抑菌活性的影响
Fig.5Relationshipbetweenconservationtimeandinhibitionactivity
由图5可知,大蒜素的活性随时间的变化的总趋势是随着时间的延长而逐渐下降的,特别是35d后下降的趋势明显,但保存42d仍表现出较好的抑菌活性,对金黄色葡萄球菌的抑菌效果仅降低了
4.22%,对大肠杆菌的抑菌效果也仅下降了5.12%。3结论
通过研究可知大蒜素对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌都有良好的抑制作用,大蒜素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度分别为2.5%、1.25%;大蒜素在高温下不稳定,容易被氧化,在酸性条件下大蒜素性质稳定,但在碱性条件下大蒜素稳定性较差;在室温下避光保存保存42天仍表现出较好的抑菌活性。本实验可为大蒜素的开发利用提供一定参考,为将来更好的利用和开发大蒜素提供数据支持。
(下转第86页)
图3pH值对大蒜素抑菌活性的影响Fig.3EffectofpHonantimicrobialsactivityofAllicin
由图3可知,在酸性条件下,大蒜素对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制能力影响不大,在碱性条件下随pH值的升高,对菌体的抑制能力下降,在
pH8~10之间变化较大,pH值为10时抑菌效果最
差,金黄色葡萄球菌抑菌效果降低了13.14%;大肠杆菌抑菌效果降低了10.90%,原因可能是:碱性条件会加速大蒜素的水解反应,从而使该物质的抑菌性减小。由此可见,大蒜素在酸性环境下相对稳定,
862011年第3
期
表6改进样品与原产品吸潮情况对比
Tab.6Thecomparisonbetweenimprovementsamplesand
theoriginalproductonabsorptionmoisturesituation名称改进样品原产品
3.5改进效果验证
在不改变原有配方的特色和风味的条件下,我们进行了以下优化改进:
一、将原来的88%味精改成95%味精。二、更换造粒机筛网,并在流化床出料口安装筛网进行筛分,控制鸡精颗粒大小。
三、严格控制干燥温度和下料速度,从而达到控制水分含量。
四、在生产车间安装蒸汽加热管道,以干燥操作环境和降低环境湿度,同时安装换气扇以加快空气流通和散热效果,保持环境清洁、干燥;
取改进后的样品与原产品做吸潮对比实验,条件同2。结果如下:
从表6中看出:改进配方的吸潮率明显下降,效果显著。
8小时吸潮率%24小时吸潮率%48小时吸潮率%
1.641.90
2.634.56
3.017.47
改善鸡精吸潮程度的控制条件为初始水分0.8%、颗粒大小为24-30目、味精含量采用95%,并以此为依据对生产作业指导书进行修正,用于生产实际中,大大降低了鸡精产品吸潮率,改善了鸡精品质,提高了产品货架期。参考文献:
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4结论
本文通过对鸡精吸潮因素的探索研究,找到了
(上接第78页)参考文献
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(上接第82页)
由表1可知,最佳提取工艺条件为A1B2C2,即提取时间为2.5h,水浴酶解温度55℃,酶用量为7.0%,
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食纤维提取率起主导地位的因素,其次为提取时酶解温度,最后为酶用量,提取率为6.22%。根据K值因素表,最佳方案选定为为A2B2C2,即:时间3.5h,酶解温度55℃,酶用量为7.0%
3结论
牛蒡中可溶性膳食纤维提取的最佳工艺条件
为:中性蛋白酶酶解pH7,酶解时间3.5h,水浴酶解温度55℃,用量7.0%;糖化酶酶解:pH4.5,酶解时间70min,水浴酶解温度60℃,用量1.1%。牛蒡中可溶性膳食纤维提取率为6.34%。所得产品呈浅黄色、气味良好、感官形状良好。
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