苦瓜提取物对细菌的抑制作用初探

□ 王海琪 宫三润怡 潘文(通信作者) 集美大学食品与生物工程学院

摘　要：本文的研究对象为苦瓜提取物的抑菌活性并求出其抑菌比，通过对提取工艺进行优化，以及结合实验相关数据探讨了提取物的稳定性。实验结果表明，苦瓜提取物能够对部分细菌起到明显的抑制效果，金黄色葡萄球菌与枯草芽孢杆菌为其中最具代表性的细菌。大量提取单因素实验结果显示，若苦瓜粉末处于乙醇浓度为70%、料液比为1∶30，并保持60℃水浴回流4h后，得到的苦瓜提取物的抑菌效果最好。故得出结论，苦瓜提取物的稳定性较强，高温下处理的活性损失小，耐紫外线，抑菌活性时间长达一个月。

关键词：苦瓜提取物 稳定性 抑制作用 微生物

苦瓜是我国南北方地区均普遍栽培的可食用蔬菜，口感以甘苦为主，但营养价值极高。例如，果肉部分不仅富含维生素，还含有对人体有益的微量元素，食用价值在各类果蔬中当属翘楚。现代实验结果发现，苦瓜还具有一定的药用价值，主要体现在降血糖、抗癌、抗菌、抗过滤性病原体、提高免疫力，以及抗氧化、抗衰老等方面[1，2]。基于此，本实验探讨苦瓜提取物在抑菌方面的实验研究，以及苦瓜提取物作为食源性防腐剂的可能性和应用潜力。实验对象选择罐头、农产品、饮料等代表性食品中常见的酵母菌、霉菌、细菌等腐败菌株[3]，通过对照试验来确定苦瓜提取物的抑菌谱，然后筛选出对苦瓜提取物表现较为敏感的菌株，并将其作为试验的指示菌，进而探讨苦瓜对常见细菌的抑制作用。

1 材料与方法

1 材料

1.1.1 试验材料

选取适量于菜市场购买的新鲜苦瓜，洗净后切成大小均匀的薄片，于50℃条件下烘干，然后对其进行粉碎、过筛、干燥与保存。

1.1.2 供试菌种

啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、大肠杆菌(Escherichia coli)、枯草芽孢杆菌(Bacillus sabtilis)、金黄色葡萄球菌(Staphy lococcus aureus)、桔青霉(Penicillium citrinum)、黑曲霉(Aspergillus niger)，均来源于集美大学食品与生物工程学院微生物实验室。

1.2 实验方法

1.2.1 苦瓜提取物的制备

准备适量苦瓜干粉，按照1∶30的料液比置于70%的乙醇中，然后于60℃水浴回流持续提取4h，取上清，得到苦瓜提取物。

1.2.2 菌种的活化

参照王贻莲等[4]的方法，在无菌试验台中采用平板划线法于培养基中移接相应的菌株。菌种活化的过程需注意分别活化，并将其放入对应的培养箱中。细菌菌种置于培养箱，需保持在37℃恒温状态下培养24h;酵母菌和霉菌菌种置于培养箱，则需保持在28℃恒温状态下培养48h。

1.2.3 供试菌株悬浮液的制备

提取已完成活化的菌种，在经过灭菌处理的三角瓶中加入适量无菌水，参考孟晓等[5]的研究来制备具有最低抑菌浓度的菌悬液。

1.2.4 苦瓜抑菌谱的测定

采用滤纸片法，以20mg/mL的山梨酸钾溶液作为对比，选择浓度为70%的乙醇作为空白对照，每种设3个重复，然后以无水乙醇作为对照，测定抑菌圈直径，取其平均值。

1.2.5 测定不同预处理及不同溶媒条件对苦瓜抑菌活性的影响

试验原材料需要通过4种不同的处理方式来完成相应的预处理，预处理所获得的试验原材料分别为鲜汁、切片、干粉，以及微波处理后的切片。试验开始之前需测定待处理样品的含水量，然后计算苦瓜干物质含量，不同样品均按照测定的干物质含量进行计算;苦瓜粉末处于乙醇浓度为70%、料液比为1∶30，保持60℃水浴回流4h，然后过滤，得上清，即为样品液。利用滤纸片法计算抑菌直径，取其平均值[6]。另外，分别准备4份相同分量的苦瓜干粉，按照1∶30的比例对应添加水、70%的乙醇、乙酸乙酯、正己烷这4种溶媒，并于60℃水浴回流4h，提取，过滤得上清，即为样品液。同样利用滤纸片法计算抑菌直径，取其平均值。

1.2.6苦瓜提取工艺的单因素试验[6]

等质量称取苦瓜干粉4份，将样品置于不同提取时间、提取温度、乙醇浓度和料液比条件下进行试验，通过滤纸片法分别完成抑菌直径的测定，最终选用其平均值。

1.2.7 紫外线、环境温度及存放时间对苦瓜提取物抑菌活性的影响[7，8]

将苦瓜提取物分别置于不同的环境温度、紫外光及不同存放时间条件下，指示菌选择枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌，采用抑菌圈直径法测定处理前后样品的抑菌效力。为保证试验结果的可靠性，将该试验过程重复3次。

2 结果与分析

2.1 苦瓜提取物对不同受试菌的抑制效果

实验结果表明，苦瓜提取物对所选试验菌株均具有良好的抑制效果，尤其是对枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用十分显著，但是对真菌几乎没有抑制作用;山梨酸钾的作用恰好同提取物相反，其对真菌菌株的抑制作用较强，而对细菌菌株的抑制作用较弱。因此，以下实验主要探讨不同工艺条件下苦瓜提取物对细菌抑制作用的比较。

2.2 预处理、溶媒对苦瓜抑菌活性的影响

通过不同预处理的苦瓜提取物的抑菌活性有所差异，新鲜苦瓜汁的抑菌活性远不及干粉、切片、微波处理后的切片——后3种预处理的苦瓜提取物抑菌活性非常强，将其按照从强到弱的顺序进行排列：苦瓜干粉>微波处理后的切片>苦瓜切片。由此说明，对实验材料(新鲜苦瓜)采取不同的预处理措施会导致其抑菌活性有所差别。此外，溶剂浸提的苦瓜提取物含量也有所差异，即不同溶剂对于试验结果具有一定的影响。试验选择的4种溶媒对于提取物按照影响力由强到弱进行排列，依次为70%的乙醇、乙酸乙酯、正己烷、水。除此之外，溶剂的极性和提取物的抑菌能力之间呈现正相关关系。根据试验结果可知，提取物中具有抑菌作用的成分为极性物质。

2.3 苦瓜提取工艺的单因素实验结果

植物天然抑菌成分常用的提取工艺为固液浸提法，在苦瓜活性成分提取过程中，影响较大的几个因素主要有溶剂种类的差异、环境温度的不同、提取时间和料液比的区别等[7]。因此，试验期间通过单因素实验法来完成对不同影响因素的分析。

由图1可知，乙醇浓度和抑菌性能之间表现为正相关关系，如果乙醇浓度持续增加至70%，则提取物的抑菌活性有所下降;如其他条件不变，乙醇浓度为65%时的苦瓜提取物具有最佳的抑菌效果。

由图2可知，温度和抑菌性能之间表现为正相关关系，如果温度持续升高超过60℃，则抑菌活性将会下降。因此，如其他条件不变，温度为60℃时的苦瓜提取物具有最佳的抑菌效果。

由图3可知，提取时间同抑菌活性之间呈正相关关系，但当提取时间超过4h后，苦瓜提取物的抑菌性能将会不断下降。因此得出结论，如其他条件不变，提取时间为4h的苦瓜提取物具有最佳的抑菌效果。

由图4可知，料液比和抑菌性能之间表现为明显的正相关关系，如料液比持续增加超过1∶30，则苦瓜提取物的抑菌活性将会显著降低。由此可知，如其他条件不变，料液比为1∶30时的苦瓜提取物具有最佳的抑菌效果。

2.4 环境温度、紫外线及存放时间对苦瓜提取物抑菌活性的影响

在苦瓜抑菌活性物质提取条件的基础上研究苦瓜提取物的稳定性，探讨其抑菌活性与总抗氧化能力的相关性[10]。

由图5可以看出，苦瓜提取物经过不同温度处理后其抑菌能力仍保持在较高水平，在超过80℃之后，活性有所下降，但影响不大，表明苦瓜提取物的抑菌活性物质具有较好的热稳定性[11]。

图6表明，随着紫外线条件下存放时间的变化，提取物抑菌性能未发生明显变化。因此得出结论，苦瓜提取物的抑菌活性物质在紫外光照射下稳定性极强。

图7表明，苦瓜提取物能在1个月之内保持较高的活性。

综上所述，本次实验发现苦瓜提取物对革兰氏阳性菌的抑制程度高于革兰氏阴性菌，对霉菌和酵母菌的抑制作用较弱，而山梨酸钾的作用恰好同苦瓜提取物所得到的结论相反。因此，可考虑基于本实验来减少化学合成的食品添加剂含量，即进一步探索山梨酸钾和苦瓜提取物按最合适的比例复配以全面提高抑菌效力。与此同时，本实验再次验证了植物提取物对霉菌和酵母菌所产生的抑制作用非常微弱，由此推测，降低有效活性成分对霉菌和酵母菌的抑制效果的可能是植物提取物中含有较多糖类、蛋白质等杂质。

3 结论与讨论

对细菌而言，苦瓜提取物的抑制作用非常显著，对枯草芽孢杆菌与金黄色葡萄球菌的抑制效果尤为出众，而对霉菌和酵母菌抑制作用极其微弱;山梨酸钾的抑菌作用结论反之。各种预处理方式中，苦瓜干粉的抑菌活性远高于其他预处理方式，切片次之。同时，发现苦瓜中具有抑菌活性的物质以中等极性为主，通过严谨的单因素试验后确定了苦瓜提取物在料液比(W∶V)1∶30、提取温度60℃、乙醇浓度70%(V/V)、水浴回流4h的特定条件下可制备出抑菌效果最佳的提取物质。此外，苦瓜提取物的热稳定性较强，在100℃以下都能有效保持较高的抑菌活性;对紫外光照射稳定，在1个月内仍能保持其抑菌活性。

参考文献：

[1] 王琪，吕小兰，王贵生.苦瓜生物活性及其深加工研究进展[J].农业技术与装备.2015(4)：24-25.

[2] 金灵玲，唐婷，刑旺兴.苦瓜的化学成分及其药理作用[J].健康研究.2015(1)23-24.

[3] 沈萍，范秀容，李广武.微生物学实验[M]. 高等教育出版社.

[4] 王贻莲，陈燕，黄伟等.苦瓜活性组分物质抑菌活性测定[J].植物保护.34(2)：67-68.

[5] 孟晓，马力.苦瓜提取液的抑菌谱及其稳定性研究[J].食品工业.2010(2)，46-47.

[6] 张雁，池建伟，唐小俊等.苦瓜水提物的抑菌活性及其热稳定性研究[J].食品科学.2008，29(4)，121-123.

[7] 张雁，魏振承，池建伟.苦瓜水提物与山梨酸钾抑菌作用的比较[J].食品科技.2007.6，153-156.

[8] 周红，李疆，刘袁，张晓丽等.不同提取条件对生姜提取物抑菌效果的影响[J].四川食品与发酵.44(2)，60-62.

[9] 赵淑艳，呼世斌，吴焕利，唐艳，王显蕾.山茱萸提取物抑菌活性成分稳定性的研究[J].食品科学.2008，29(1)，98-101.

[10] 张雅静.苦瓜活性物质提取分离与抑菌作用研究[D].广西大学.2013.

[11] 孟晓.苦瓜抑菌活性成分的提取分离与抑菌作用研究[D].西北大学.2010.

[12] 宋宇.热加工对苦瓜的抑菌作用[J].安徽农业科学报.2007，35(5):1483-1485.

基金项目：福建省教育厅中青年教师教育科研项目(JT180289)，李尚大集美大学学科建设基金(ZC2018035)。