大蒜水提物抑菌作用的研究

趙 璇

(河北化工醫藥職業技術學院，石家莊 050026)

大蒜是一種長期以來在食品生產中，用來提高食品風味的風味增強劑。隨著人們對大蒜研究的不斷深入，大蒜除了揮發性化合物外，還含有豐富的維生素(尤其是B族維生素和維生素C)、抗氧化劑、黃酮類和礦物質[1]，同時被認為是其他非揮發性營養素的豐富來源，具有較強殺菌能力的活性成分、有機硫化合物及其前體(大蒜素、二烯丙基硫醚和二烯丙基三硫化物)[2-4]。大蒜以其藥用特性和抗微生物活性而聞名[5-7]。對多種微生物有抑制作用。現今的研究表明，大蒜提取物的抑菌作用主要表現為大蒜中提取的大蒜油、大蒜素等[8-18]。用生物技術和食品工業的其他加工方法，例如燙漂、煮沸、油炸和微波，對大蒜抑菌活性的含量有顯著影響，然而，家庭烹飪方法可能會顯著降低生物活性化合物和蛋白質中的大蒜含量，從而降低抗氧化活性，尤其是在100 ℃下長時間暴露(>20 min)后，本研究用水對大蒜進行提取，研究通過水提取大蒜抑菌成分的最優提取條件，為大蒜水提物抑菌成分的提取提供了理論依據。

1 實驗

1.1 實驗材料

實驗用大蒜樣品：購于河北某超市；蛋白胨培養基、菌種(大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、沙門氏菌)：購自盛天憶生物公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 大蒜水提物的制備

將購買的大蒜進行消毒，用酒精對帶皮大蒜進行擦拭，用食品級粉碎機同時進行酒精消毒，之后對大蒜進行去皮、粉碎，稱取攪碎后的蒜末50 g，加入5 mL滅菌后的水攪拌，使用1 mol/L HCl和1 mol/L NaOH進行pH的調節，設置pH為2，4，6，8，10的5個梯度，在不同溫度的水浴鍋中控制不同溫度進行提取，設置溫度梯度組為20，30，40，50，60 ℃ 5個梯度，控制不同的提取時間為20，40，60，80，100 min，在不同條件下提取的濾液即為大蒜水提物。

1.2.2 抑菌實驗

將固體培養基按比例制備后進行滅菌備用，之后將其冷卻，在超凈工作臺中，在冷卻后的培養基中加入制備的菌液進行混合。量取15～20 mL制備好的培養基并倒入一次性培養皿中，在培養皿中加入大蒜水提物，并設置空白組對照，每個樣品為3個平行。之后將倒好板的培養皿放置于37 ℃恒溫箱中培養24 h左右，到時間后取出，觀察抑菌圈的直徑并進行測量，記錄數據。大蒜水提物的不同提取工藝條件見表1。

表1 大蒜水提物的不同提取工藝條件

2 結果與討論

2.1 不同pH對大蒜水提物抑菌作用的影響

利用調節不同pH的水作為溶劑，對大蒜進行提取，獲得不同pH的大蒜水提物，通過抑菌實驗獲得不同pH對大蒜水提物抑菌作用的影響，見圖1。

圖1 不同pH對大蒜水提物抑菌作用的影響

由圖1可知，大蒜水提物不同pH的提取工藝對抑菌作用的影響較大，抑菌圈直徑整體在1.0～2.6 cm之間，在酸性條件下，pH越低，酸性越強，抑菌效果越差，當pH升到6時，抑菌效果最好，抑菌圈直徑達到2.6 cm；在堿性條件下，隨著pH的增大，抑菌圈的直徑減小，當pH為10時，抑菌作用最差，因此，大蒜水提物的最優提取pH為6，在中性附近，酸性、堿性對大蒜水提物的抑菌作用都有一定的抑制作用，對大蒜水提物的活性成分產生破壞，因此當pH為6時，接近水的pH值，減少工藝對pH值進行調節，節約時間和成本。

2.2 不同提取時間對大蒜水提物抑菌作用的影響

在不同提取時間下對大蒜進行提取，獲得不同提取時間的大蒜水提物，通過抑菌實驗獲得不同提取時間對大蒜水提物抑菌作用的影響，見圖2。

圖2 不同提取時間對大蒜水提物抑菌作用的影響

由圖2可知，在20～100 min內，大蒜水提物的抑菌圈直徑在2.0～2.8 cm之間，隨著時間的延長，在40 min時達到最大值，抑菌圈直徑為2.8 cm，之后隨著時間的延長，抑菌圈直徑幾乎維持不變，沒有表現逐漸上升，而且稍有下降，因此，不論是從抑菌圈直徑的抑菌效果還是時間長短考慮，大蒜水提物的最優提取時間為40 min。

2.3 不同溫度對大蒜水提物抑菌作用的影響

在不同提取溫度下對大蒜水提物進行提取，獲得不同提取溫度的大蒜水提物，通過抑菌實驗獲得不同提取溫度對大蒜水提物抑菌作用的影響，見圖3。

圖3 不同溫度對大蒜水提物抑菌作用的影響

由圖3可知，在溫度為20～60 ℃之間，抑菌圈直徑在1.5～2.5 cm之間，溫度對大蒜水提物抑菌作用的影響相對較小，隨著溫度的升高，大蒜水提物的抑菌作用逐漸降低，在20～40 ℃之間的提取溫度對大蒜水提物的抑菌作用效果最好，抑菌圈維持在2.5 cm左右，40 ℃之后，隨著溫度的上升，大蒜水提物的抑菌作用降低，原因是溫度逐漸增高，對于大蒜水提物的抑菌成分有一定分解作用，使其抑菌作用下降，因此溫度為40 ℃左右時的提取溫度對大蒜水提物的抑菌作用最高。

本次研究沒有考慮大蒜提取的料液比，料液比的大小對于大蒜提取物的提取效率也有顯著影響，有研究表明，在含有不同濃度大蒜浸提液的培養基中培養細菌后，細菌的菌落直徑明顯變小[19]，并且李建濤等[20]表示隨著大蒜浸提液濃度的升高，菌落直徑越來越小，而細菌的繁殖數量也相應降低，當大蒜浸提液的濃度超過12%后，細菌的菌落直徑和繁殖速率下降最明顯，在用大蒜作生物抑菌劑時，并非濃度越大越好，不同的物種、不同的生長發育階段應采用適量的濃度[21]。因此，對大蒜水提物的提取效率以及大蒜水提物的抑菌作用效果發揮受多重因素的影響。

3 結論

大蒜被認為是世界上20種最重要的蔬菜之一，用途廣泛，既可作為烹飪用的生蔬菜，也可作為傳統和現代醫學的成分，大蒜的醫學作用包括抗癌，抑制癌細胞增殖；抗炎，抗菌，加強免疫細胞的活性；抗氧化劑，清除羥基自由基；保護心臟，抑制血小板聚集，降低血壓；同時能夠進行免疫調節，調節巨噬細胞分泌和細胞活動。大蒜水提物作為天然植物提取物用于控制食品中的微生物生長評價較高。通常，消費者更喜歡不含合成或化學防腐劑的產品。由于這些化合物在食品中廣泛使用而不是合成化合物，天然食品化合物的重要性正在增加，因此大蒜在日常生活飲食中的作用越來越重要。劉銳等的研究表明[22]，水法提取大蒜活性物質的最優條件為料液比1∶3，浸提溫度30 ℃，浸提時間30 min，pH 6，與本次研究所得結果較為相似。

由本次實驗結果可知，大蒜水提取的最佳提取工藝為在40 ℃的水浴提取溫度下，pH為6，提取時間為40 min，此時大蒜水提物的抑菌作用最強，效果最好，在溫度較高時，大蒜的活性成分被破壞，有一定的損失，造成其抑菌作用下降，并且在過酸、過堿的調節下，對大蒜活性成分的提取效果也較差，影響較大，因此通過本次研究，確定了大蒜水提物的最優提取工藝，對于大蒜水提物的抑菌作用最好，為工業化和日常食用提供了一定的理論依據。