桔梗乙醇提取物的抑菌活性研究

周蘭華，張海悅（長春工業大學化學與生命科學學院，吉林長春130012）

桔梗乙醇提取物的抑菌活性研究

周蘭華，張海悅*
（長春工業大學化學與生命科學學院，吉林長春130012）

摘要：對桔梗95%乙醇提取物做體外抑菌試驗，測試該提取物對受試菌的最低抑菌濃度，考察溫度、pH、紫外照射時間對抑菌活性的影響，運用系統預試驗分析醇提物的化學成分。在7種受試菌中，桔梗醇提物對變形桿菌的抑制作用最強，大腸桿菌次之，兩者的最低抑菌濃度均為125 mg/mL。桔梗乙醇提取物對細菌的抑菌作用要強于真菌，而對革蘭氏陰性菌的抑菌效果強于革蘭氏陽性菌。醇提物對溫度和紫外光具有良好的穩定性，pH在4～6時，有良好的抑菌作用。預試驗表明桔梗醇提物的活性成分可能有皂苷、三萜類、多酚、黃酮等。

關鍵詞：桔梗；乙醇提取物；抑菌活性

桔梗Platycodon grandiflorus（Jacq.）A.DC.為桔梗科（Campanuaceae）桔梗屬（Platycodon）植物，廣泛生長于中國、朝鮮半島、日本和西伯利亞東部，是我國藥食同源的植物之一。桔梗性平味苦、辛，歸肺經，具有化痰止咳、宣暢肺氣、祛痰排膿之功效，可用于治療外感咳嗽、咽喉腫痛、肺癰吐痰等癥[1]。大量研究表明，桔梗富含皂苷、多糖、黃酮、多酚、甾體、萜類等成分，并含有十多種氨基酸及鎂、鐵、鋅等多種微量元素[2]?，F代藥理研究顯示，桔梗具有保肝、抗炎、抗腫瘤、抗氧化、降血脂、降血糖、調節免疫等功效[3]。

近年來，國內外學者對桔梗化學成分、藥理作用等方面做了大量的研究，尤其在對桔梗皂苷和桔梗多糖方面的研究[4-7]，取得了很大成就。但是對桔梗提取物抑菌活性方面的研究卻鮮有報道。李娜證明了桔梗多糖抑制真菌的能力強于抑制細菌的能力[8]。

目前，使用于食品工業中的防腐劑大多數是化學防腐劑，其安全性、穩定性備受消費者質疑，因此開發安全、高效的植物天然防腐劑是食品防腐研究的熱點。本研究用桔梗95%乙醇提取物對食品中常見腐敗菌的抑菌活性進行探討，研究了提取物抑菌活性的穩定性，旨在為新型天然防腐劑的開發以及桔梗植物資源的綜合利用提供理論參考。

1　材料與儀器

1.1材料

1.1.1原料

桔梗：吉林長春。由東北師范大學生命科學學院鑒定為桔梗（Platycodon grandiflorus）的干燥根莖。

1.1.2供試菌種

金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、大腸桿菌（Escherichia coli）、枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、變形桿菌（Proteusbacillus vulgaris）、嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）、青霉（Penicillium）、黑曲霉菌（Aspergillus niger）：由長春工業大學化學與生命科學學院微生物實驗室保存。

1.2儀器

DZKW-S-8電熱恒溫水浴鍋：北京市永光明醫療儀器廠；RE52-98旋轉蒸發儀：上海亞榮生化儀器廠；AL204電子天平：梅特勒-托利儀器（上海）有限公司；pHS-3C型實驗室pH計：上海偉業儀器廠；BCN-1360型生物潔凈工作臺：北京東聯哈爾儀器制造有限公司；SANYO MLS-3750型高壓滅菌鍋：SANYO Electric Co.，Ltd.；HPX-9082數顯電熱培養箱：上海博訊實業有限公司。

1.3試劑

乙醇、氯化鈉、瓊脂、葡萄糖均為分析純；牛肉膏、蛋白胨均為生物試劑：購自于北京奧博星生物技術有限公司。

2　方法

2.1培養基[9]

2.1.1牛肉膏蛋白胨培養基的制備

牛肉膏3 g，蛋白胨10 g，NaCl 5 g，瓊脂15 g～20 g，蒸餾水1 000 mL，pH 7.2～7.4，121℃高壓滅菌30 min。

2.1.2馬鈴薯葡萄糖培養基的制備

馬鈴薯200 g，葡萄糖20 g，瓊脂15 g～20 g，蒸餾水1 000mL，自然pH，121℃高壓滅菌30 min。

在配制液體培養基時，采用以上培養基配方，不加瓊脂即可。

2.2菌懸液的制備

將供試菌經斜面活化后，用接種環挑取1環～3環于滅菌后裝有25 mL液體培養基的三角瓶里，置生化培養箱里，細菌37℃培養18 h～24 h，真菌28℃培養48 h～72 h后，制成含菌數約108cfu/mL菌懸液。

2.3桔梗乙醇提取物的制備

稱取20 g桔梗粉末，加入500 mL乙醇（95%），在60℃恒溫水浴鍋中回流提取3 h，過濾，旋轉蒸發濃縮至無醇味后，加入蒸餾水定容至20 mL，則桔梗醇提物濃度為1.0 g/mL，即每毫升提取物中含有原料桔梗1.0 g。本文中涉及的桔梗醇提物濃度均按此定義。

2.4抑菌試驗——濾紙片法

取固體培養基25 mL加入到滅過菌的培養基內，待固體培養基凝固之后加入1.0 mL供試菌液均勻涂布。將桔梗醇提物溶液用0.22 μm微孔濾膜過濾，把滅菌后的濾紙片（直徑為9 mm）放在其中浸泡30 min，取出濾紙片在無菌條件下自然風干，取經上述處理的濾紙片貼于培養皿表面，每個培養皿放4片濾紙。其中，3張為浸過提取液的濾紙，其余一張濾紙為浸過無菌蒸餾水的空白對照。細菌于37℃培養24 h、真菌于28℃培養48 h后，觀察并測定抑菌圈直徑大小，做3次平行試驗，結果取平均值。

2.5最低抑菌濃度（MIC）——試管稀釋法

用無菌蒸餾水按兩倍稀釋法配制500.00、250.00、125.00、62.50、31.25、15.63 mg/mL 6個不同濃度提取液系列。將配制好的液體培養基按每試管4.0 mL分裝，121℃濕熱滅菌30 min，待冷卻后，準確吸取1.0 mL上述6個系列試液，加入到液體培養基試管中，即得到6個不同濃度的提取液系列培養基。每一系列培養基接種一種菌，菌液體積為1.0 mL，每個濃度做3次平行實驗，另取一列以1.0 mL無菌蒸餾水代替菌液做空白對照，置于37℃下恒溫培養，每隔兩小時觀察生長情況。將提取液的接種系列和不接種任何試驗菌的空白系列相對照，兩者透明度相同的最低濃度即為提取液的最低抑菌濃度（MIC）[10]。

2.6醇提物抑菌活性的穩定性試驗

2.6.1溫度對桔梗醇提物抑菌活性的影響

將直徑為9 mm的濾紙片放在小三角瓶中經121℃30 min濕熱滅菌，分別移取10 mL醇提物于6個上述處理過的小三角瓶中，在20、40、60、80、100、121℃條件下各處理30 min。以變形桿菌和大腸桿菌為指示菌，用濾紙片法測定各組抑菌圈的直徑，結果取平均值，重復該操作1次。

2.6.2pH對桔梗醇提物抑菌活性的影響

分別移取10 mL醇提物于6個滅菌后的小三角瓶中，用1.0 mol/L的HCl和NaOH配制成pH為4、5、6、7、8、9的系列溶液，放入直徑為9 mm經121℃30 min濕熱滅菌后的濾紙片，浸泡30 min。以變形桿菌和大腸桿菌為指示菌，用濾紙片法測定各組抑菌圈的直徑，結果取平均值，重復該操作1次。

2.6.3紫外照射時間對桔梗醇提物抑菌活性的影響

分別移取10 mL醇提物于5個含有濾紙片并滅菌后的小三角瓶中，放置在無菌超凈臺中，紫外燈分別照射15、30、45、60 min，以不經紫外照射（即照射時間為0 min）為對照組。以變形桿菌和大腸桿菌為指示菌，用濾紙片法測定各組抑菌圈的直徑，結果取平均值，重復該操作1次。

2.7桔梗乙醇提取物抑菌活性成分的初步分析

通過對醇提物進行化學成分系統預試驗，對具有抑菌效果的桔梗醇提物中可能含有的有效成分進行測定。

3　結果

3.1抑菌試驗結果

抑菌試驗結果見表1。

表1 桔梗醇提物的抑菌活性Table 1　The antibacterial activity of ethanol extract from Platycodon grandiflorum

通過比較抑菌圈直徑的大小可以看出，當桔梗醇提物的濃度為1.0 g/mL時，桔梗醇提物對青霉和黑曲霉無明顯抑菌作用，而對其余5種受試細菌表現出良好的抑菌作用，尤其是對變形桿菌的抑菌作用最強，大腸桿菌次之。此外，醇提物對革蘭氏陰性菌的抑菌效果要強于其對革蘭氏陽性菌的抑菌效果。

3.2最低抑菌濃度（MIC）

試管稀釋法測定桔梗醇提物最低抑菌濃度的結果如表2所示。

表2　桔梗乙醇提取物的最低抑菌濃度Table 2　The minimum inhibitory concentration of ethanol extract from Platycodon grandiflorum

將各樣品試管與對照試管相比較，以試管內液體培養基的渾濁度一致來判定是否長菌。表2結果表明：隨著桔梗醇提物濃度的增加，對細菌的抑菌能力增加。桔梗醇提物對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、嗜熱鏈球菌的最低抑菌濃度均為250 mg/mL；對變形桿菌和大腸桿菌的最低抑菌濃度均為125 mg/mL。

3.3溫度對桔梗醇提物抑菌活性的影響

溫度對桔梗醇提物抑菌活性的影響如圖1所示。

圖1　溫度對桔梗醇提物抑菌活性的影響Fig.1　The effect of temperature on antibacterial activity of ethanol extract from Platycodon grandiflorum

從圖1可以看出，在121℃范圍內，溫度對桔梗醇提物抑菌效果無影響，桔梗醇提物經不同溫度處理后仍然能保持原有的抑菌活性。說明該抑菌物質的結構未遭到破壞，即該抑菌物質對溫度的抵抗性較高，具有很好的熱穩定性。

3.4pH對桔梗醇提物抑菌活性的影響

pH對桔梗醇提物抑菌活性的影響如圖2所示。

圖2　pH對桔梗醇提物抑菌活性的影響Fig.2　The effect of pH on antibacterial activity of ethanol extract from Platycodon grandiflorum

由圖2可知，pH對桔梗醇提物的抑菌能力影響很大。在pH為4～6之間時，酸堿度對抑菌活性的影響不大，但當pH偏中性或堿性時，抑菌效果顯著下降甚至沒有效果。原因可能是醇提物經NaOH溶液處理之后，其中的抑菌成分被破壞而失去抑菌活性。

3.5紫外照射時間對桔梗醇提物抑菌活性的影響

紫外照射時間對桔梗醇提物抑菌活性的影響如圖3所示。

圖3　紫外照射時間對桔梗醇提物抑菌活性的影響Fig.3　The effect of UV irradiation time on antibacterial activity of ethanol extract from Platycodon grandiflorum

從圖3可知，紫外照射一個小時之內，照射時間對醇提物的抑菌活性無明顯影響，說明該抑菌物質對紫外光具有很好的穩定性。

3.6桔梗乙醇提取物抑菌活性成分的初步分析

桔梗醇提物抑菌活性成分的初步分析結果見表3。

表3　桔梗乙醇提取物系統預實驗結果Table 3　The results of pre-experiments of ethanol extract from Platycodon grandiflorum

根據系統預試驗的結果可知，醇提物中可能含有皂苷、三萜類、多酚、甾體、黃酮、油脂以及有機酸。

4　結論

本試驗證明了桔梗95%乙醇提取物具有較好的抑菌作用，且對細菌的抑菌能力要強于真菌，抑菌活性的穩定性良好，具備開發成天然防腐劑的優勢。預試驗的結果可以指導桔?；瘜W成分的深入分析，然而，對桔梗醇提物抑菌活性成分的分離、結構鑒定、抑菌活性的機理等更多相關的內容還需要進一步研究。

參考文獻：

[1]國家藥典委員會．中國藥典:一部[M]．北京:中國醫藥科技出版社, 2010:259

[2] 尹若熙,俞騰飛,李中燕,等.桔梗的藥理學研究進展[J].中國醫藥科學,2012,2(19):36-37

[3]金在久.桔梗的化學成分及藥理和臨床研究進展[J].時珍國醫國藥,2007,18(2):506-509

[4]郁梅,方彭華,于桂芳,等.桔梗的化學成分和抗腫瘤活性研究進展[J].國際藥學研究雜志,2011(38):280-283

[5]吳彥,魏和平,陳紅梅,等.超臨界CO2萃取桔?？傇碥盏墓に囇芯縖J].中國醫藥工業雜志,2010,41(2):103-105

[6]陸文總,楊亞麗,賈光鋒,等.桔梗多糖對U-14宮頸癌抗腫瘤作用的研究[J].西北藥學雜志,2013,28(1):43-45

[7]賈林,沃興德,陸金健,等.桔梗多糖的提取與純化[J].生物學雜志, 2011,28(2):21-24

[8]李娜.桔梗多糖的分離純化及生物活性研究[D].齊齊哈爾:齊齊哈爾大學,2012:44-50

[9]周德慶.微生物學實驗手冊[M].上海:上海科學技術出版社,1986: 250-260

[10]耿曉玲,張白曦,徐麗麗,等.楊梅果實提取物抑菌特性的研究[J].食品科技,2007,32(3):120-125

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.23.009

收稿日期：2014-03-15

作者簡介：周蘭華（1990—），女（漢），在讀碩士研究生，研究方向：天然產物提取。

*通信作者：張海悅（1967—），女（漢），教授，博士，研究方向：食品及農副產品深加工。

Antibacterial Activity of Ethanol Extract from Platycodon grandiflorum

ZHOU Lan-hua，ZHANG Hai-yue*
（School of Chemistry and Life Science，Changchun University of Technology，Changchun 130012，Jilin，China）

Abstract：It was studied on the in vitro antibacterial activity of 95%ethanol extract from Platycodon grandiflorum，and determined the minimum inhibitory concentration against the bacteria tested.At the same time，the effect of temperature，pH，UV irradiation time on antibacterial activity were tested，the chemical composition of alcohol extract was analyzed by pre-experiments as well.Among the seven bacteria tested，Bacillus proteus was the most inhibitive one，then Escherichia coli.The minimum inhibitory concentrations of both were 125 mg/mL.Platycodon grandiflorum ethanol extract had better antibacterial activity on bacteria than on fungus，and the antimicrobial effect on Gram negative bacteria was better than on Gram positive bacteria.The ethanol extract had good stability to temperature and ultraviolet light.When pH was between 4 and 6，the antimicrobial effect showed good.Pre-experiments showed that the active component of Platycodon grandiflorum might be triterpenoid，polyphenols，flavonoids.

Key words：Platycodon grandiflorus；ethanol extract；antibacterial activity