植物源抑菌劑荊芥的抑菌機制研究

王端好

摘要：測定荊芥及其提取物對從酒曲中分離出的酵母菌和霉菌的抑菌效果，研究荊芥的抑菌機制。結果表明，荊芥原液及其提取物溶液對酵母菌和霉菌均有抑菌活性。荊芥處理后菌懸液的電導率和蛋白質質量濃度都有不同程度的提高，荊芥中的有效成分破壞細胞膜的結構，增大細胞膜的通透性或者使其破裂，從而使細胞內容物外泄，起到抑菌作用。

關鍵詞：荊芥;霉菌;酵母菌;通透性;抑菌機制

中圖分類號： TS201.3? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）03-0098-02

荊芥，別稱香荊薺、假蘇，是唇形科、荊芥屬多年生植物[1]。莖堅，基部木質化，多分枝，葉黃綠色，穗稍黑紫黃綠色。味平，性溫，無毒，清香氣濃。荊芥中含有醇、酮、酯、萜烯、萜烷類化合物、有機酸、谷甾醇、脫氫樅油烯、3-亞胺基-N-氮代乙酰胺基丁內酰胺、苯駢呋喃類化合物等[2-4]。荊芥的葉和花穗可入藥，荊芥有解熱鎮痛的作用，主要用來治療感冒發熱、頭痛、咳嗽等疾病。有研究表明，荊芥具有抗炎、抗病原微生物、抗氧化等作用[5-9]。據資料報道，用從荊芥中提取的揮發油做抑菌試驗，結果表明荊芥揮發油對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、黃曲霉、綠色木霉等均具有一定的抑制作用[10-13]。由植物產生的生物活性物質多種多樣，是研制和生產無毒（或低毒）、無殘留、高效、低成本抑菌藥劑的理想原料。因此，進行植物有效成分抑菌作用以及機制的研究，是開發新型治療人類疾病的藥物、新型植物農藥以及新型食品防腐劑的理論基礎。荊芥具有良好的抑菌作用，但是其抑菌活性物質以及抑菌機制尚未見報道。因此，本試驗對荊芥的抑菌活性以及作用機制進行研究，以期能將荊芥用作生產酒曲的植物源抑菌劑和賦香劑或作為防腐劑等提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 菌株、試劑與培養基

試驗用的霉菌和酵母菌均為筆者所在實驗室從酒曲中分離篩選得到。荊芥和荊芥提取物粉末均為網上購買。牛血清蛋白、考馬斯亮藍G-250、95%乙醇、85%磷酸均為國產分析純。PDA培養基：蒸煮200 g馬鈴薯用濾布過濾后得到 1 000 mL 濾液，20 g葡萄糖，20 g瓊脂;LB培養基：10 g胰蛋白胨、5 g酵母提取物、10 g NaCl、1 000 mL水，pH值調至7，再加20 g瓊脂[14]。

1.2 主要儀器及設備

手提式蒸汽滅菌鍋，購自上海精宏實驗設備有限公司;HNY-211B全溫培養振蕩器，購自天津市歐諾儀器儀表有限公司;SW-CJ-2D超凈工作臺，購自上海喬躍電子有限公司;SPX-250B5H-11生化培養箱，購自上海滬粵明科學儀器有限公司;BMM-50電子顯微鏡，購自上海比目儀器有限公司;UV-2501PC紫外-可見分光光度計，購自日本島津儀器公司;DDS-11A電導率儀，購自上海雷韻實驗儀器制造有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 荊芥原液的配制 將荊芥用水洗滌干凈后，置烘箱內烘干，然后用研缽研成粉末。精確稱取50 g荊芥粉末置于適量蒸餾水中，蒸煮30 min后用3層紗布過濾，棄去濾渣定容至1 000 mL，即得2%荊芥原液。

1.3.2 抑菌試驗 將2%荊芥原液以及2%荊芥提取物溶液分別加入接種霉菌和酵母菌后的液體培養基中至荊芥不同的濃度（0.02%、0.20%、0.40%、1.00%、2.00%），在28 ℃，150 r/min 的條件下培養15 h，用顯微鏡計數。

在配制PDA固態平板培養基時加入2%荊芥原液以及2%荊芥提取物溶液至荊芥不同的濃度（0.02%、0.20%、0.40%、100%、2.00%），用移液槍取出0.1 mL菌液涂布于滅菌后的固態平板培養基上，置于恒溫培養箱中，在30 ℃的條件下培養48 h，計算菌落數。

1.3.3 菌懸液電導率的測定 將酵母菌及霉菌在液體培養基中培養到對數生長期，取適量菌液，分別加入適量的2%荊芥原液以及2%荊芥提取物溶液，并以蒸餾水作為對照，每隔30 min測量1次培養液的電導率[15]。

1.3.4 菌懸液蛋白質質量濃度的測定 菌懸液蛋白質質量濃度的測定參照文獻[16]的方法。

2 結果與分析

2.1 荊芥的抑菌效果

通過在顯微鏡下觀察液體培養基中2種菌體的濃度以及肉眼觀察固態培養基菌落數，由表1可知，荊芥原液和荊芥提取物溶液對酵母菌和霉菌均有抑制作用，荊芥原液隨著濃度的增加，對酵母菌的抑制作用減弱，對霉菌的抑制作用增強;荊芥提取物溶液隨著濃度的增加，對酵母菌的抑制作用增強，而對霉菌的抑制作用減弱;相同濃度的荊芥原液和荊芥提取物溶液對2種菌的抑制作用不同。0.20%的荊芥原液和荊芥提取物溶液對酵母菌和霉菌均具有較強的抑制作用。

2.2 荊芥對細胞膜通透性的影響

當微生物處于不利環境或受到藥物毒害時，往往會導致其生物膜流動性降低和半透性喪失，此時細胞內鉀離子等電解質大量外泄，培養液電導率的改變可以反映細胞膜滲透性的變化，這些離子的丟失導致多種代謝途徑受阻，同時影響多種酶的活性以及膜的穩定性;另一方面膜流動性降低也影響細胞內外滲透壓的調節，使細胞吸脹受損甚至死亡[17]。由 圖1、圖2可知，加入2%荊芥原液時，菌懸液的電導率均高于對照組，可能是由于荊芥中的部分成分所帶的電荷導致菌懸液的電導率上升，隨著處理時間的延長，加了2%荊芥原液和2%荊芥提取物溶液的電導率均逐漸增大。因此推斷荊芥中的有效成分破壞了酵母菌和霉菌細胞膜的完整性，使細胞膜的通透性增加，電解質外泄而導致電導率升高。細胞膜是細胞的保護屏障，當其造成破壞時，會打破細胞的保護屏障，使其內部的電解質外泄到培養液中，從而使培養液的電導率上升，使細胞吸脹受損甚至死亡。

2.3 荊芥對胞外蛋白質質量濃度的影響

由圖3、圖4可知，經2%荊芥原液和2%荊芥提取物溶液處理后，霉菌和酵母菌的菌懸液胞外蛋白的質量濃度均增加。蛋白質分子相對較大，當細胞膜破損到一定程度時，蛋白質就會外泄，導致溶液的蛋白質濃度增大。可以推斷荊芥的一些有效成分使酵母和霉菌的細胞膜嚴重破損甚至破裂，造成細胞質中蛋白質的外泄從而導致蛋白質含量的提高。細胞膜破損后，細胞內容物外滲，細胞吸脹受損甚至死亡。

3 結論

本試驗研究了荊芥原液以及荊芥提取物溶液對酵母菌和霉菌2種菌的抑制活性，并對其抑菌機制進行探討，得出了以下結論：（1）荊芥原液以及荊芥提取物溶液對酵母菌和霉菌均有一定程度的抑制作用;（2）不同濃度的荊芥原液及荊芥提取物溶液對2種菌的抑菌情況有明顯差異;（3）荊芥原液及荊芥提取物溶液通過破壞細胞膜、增大菌體細胞膜的通透性以及完整性從而使細胞內容物外滲，細胞吸脹受損甚至死亡，達到抑菌目的。

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