幾種硫醚類香料抑菌活性的研究

張公亮，丁佳琦，董偉峰，劉 陽，王 衍，李 冉，侯紅漫，*

（1.大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧大連116034；2.遼寧出入境檢驗(yàn)檢疫局，遼寧大連 116001)

幾種硫醚類香料抑菌活性的研究

張公亮1，丁佳琦1，董偉峰2，劉 陽1，王 衍1，李 冉1，侯紅漫1，*

（1.大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧大連116034；2.遼寧出入境檢驗(yàn)檢疫局，遼寧大連 116001)

選取八種硫醚類香料，通過測(cè)量抑菌圈直徑考察其抑菌活性，并根據(jù)顯著性分析結(jié)果探討結(jié)構(gòu)對(duì)其抑菌活性的影響。結(jié)果表明：對(duì)于大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、福氏志賀氏菌及枯草芽孢桿菌，二甲基硫醚（DMS）、二乙基硫醚（DES）及二丁基硫醚（DBS）均無抑菌作用，而二烯丙基硫醚（DAS）則具有一定的抑菌作用；以二烯丙基二硫醚（DADS）為陽性對(duì)照，選取的硫醚類香料對(duì)五種供試細(xì)菌抑制作用大小為DADS>二丙基二硫醚（DPDS）>或≈二甲基二硫醚（DMDS），二甲基三硫醚（DMTS）>DMDS>DMS及DADS>DAS。這些結(jié)果說明二烯丙基對(duì)單硫醚類香料的抑菌作用有一定貢獻(xiàn)，雙鍵的存在對(duì)二硫醚類香料的抑菌作用有重要影響。對(duì)于具有相同取代基團(tuán)的硫醚類香料，硫原子數(shù)越多，其抑菌效果越強(qiáng)。

食用香料，硫醚，抑菌活性

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 2760-2011）規(guī)定允許使用的以及美國(guó)食品香料與萃取物制造者協(xié)會(huì)（FEMA）公布，一般認(rèn)為安全的食品香料名單中包含多種含硫香料，其中硫醚類香料是可食用含硫化合物品種最多的一類[1]。根據(jù)硫原子的個(gè)數(shù)，硫醚類香料可分為單硫醚和多硫醚（包括二硫醚、三硫醚及四硫醚），一般具有洋蔥、大蒜、肉或堅(jiān)果的香味[1]，在食品調(diào)香中廣泛應(yīng)用。一些硫醚類香料屬于天然等同香料，其化學(xué)單體在自然界中廣泛存在，且具有一定的功能特性。例如，二甲基二硫醚、二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚等存在于大蒜和洋蔥中[2-3]；二甲基硫醚、二甲基三硫醚等存在于荔枝中[4]。流行病學(xué)研究表明：二烯丙基硫醚類化合物具有多種生理活性功能，包括預(yù)防心血管疾病[5]、抗腫瘤[6]及抗氧化[7]等；二甲基硫醚類化合物可誘導(dǎo)白血病細(xì)胞凋亡[8]，并可促進(jìn)因紫外線（UVA）引發(fā)的類胡蘿卜素的降解[9-10]，與UVA和β-胡蘿卜素具有協(xié)同誘導(dǎo)白血病細(xì)胞凋亡的作用[11]。有關(guān)硫醚類化合物抑菌活性的研究，多集中于大蒜的活性成分方面，包括大蒜粗提物[12-14]、來源于大蒜油的二烯丙基硫醚類化合物[15-17]及來源于洋蔥油或大蒜油的多種烴基化硫醚類化合物[18]。目前，針對(duì)硫醚類香料抑菌活性的構(gòu)效關(guān)系尚未得出定論。因此，本文選取八種硫醚類香料，以大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、志賀氏菌及枯草芽孢桿菌為受試菌種，比較其抑菌活性，并初步探討官能團(tuán)對(duì)硫醚類香料抑菌活性的影響，為揭示硫醚類化合物抑菌作用機(jī)理及構(gòu)效關(guān)系奠定研究基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

硫醚類香料 二甲基硫醚（dimethyl sulfide，DMS）、二乙基硫醚（diethyl sulfide，DES）、二丁基硫醚（dibutyl sulfide，DBS）、二烯丙基硫醚（diallyl sulfide，DAS）、二甲基二硫醚（dimethyl disulfide，DMDS）、二丙基二硫醚（dipropyl disulfide，DPDS）、二烯丙基二硫醚（diallyl disulfide，DADS）、二甲基三硫醚（dimethyl trisulfide，DMTS），購(gòu)自滕州市悟通香料有限責(zé)任公司，均為人工合成的化合物，分子結(jié)構(gòu)如表1所示；供試菌種 大腸桿菌（Escherichia coil）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、福氏志賀氏菌（Shigella flexneri）、沙門氏菌（Salmonella）、枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis），由大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室提供；其他化學(xué)試劑 均為國(guó)產(chǎn)分析純。

202-OAB型電熱恒溫干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司；HH·B11-420型電熱恒溫培養(yǎng)箱 沈陽市第四十五中學(xué)電器廠；FA（N）型電子天平 上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；YX280A型手提式不銹鋼壓力蒸汽滅菌鍋 上海三申醫(yī)療器械有限公司；ZHJH-C1112C型超凈工作臺(tái)、ZHWY-2102C型雙層小容量全溫度恒溫?fù)u床 上海智城分析儀器制造有限公司；SHP-150型生化培養(yǎng)箱 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 培養(yǎng)基和菌懸液的制備 牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基：取燒杯加適量水，依次加入3.0g牛肉膏，10.0g蛋白胨，5.0g氯化鈉，加熱溶解。待藥品完全溶解后，再加入20.0g瓊脂，補(bǔ)充水到1000mL，調(diào)整pH至7.0，滅菌待用。將供試菌種進(jìn)行斜面活化，配成含菌體為106～107個(gè)/mL的菌懸液，備用。

1.2.2 抑菌圈的測(cè)定 采用濾紙片法[19]測(cè)定供試菌種的抑菌圈直徑，略有改進(jìn)。制備直徑為10mm的圓濾紙片，干熱滅菌后備用。在無菌條件下，取菌懸液200μL，均勻地涂抹在固體培養(yǎng)基上，待用。將處理好的濾紙片平鋪于干凈的平皿上，每片上滴加10μL硫醚類化合物制成抑菌片，用無菌鑷子取抑菌片貼于培養(yǎng)基上，蓋好平面皿，置37℃培養(yǎng)24～48h。每種樣品3～6個(gè)平行，同時(shí)另取無菌濾紙片做陰性對(duì)照。由于DADS被認(rèn)為具有較強(qiáng)的抑菌能力[15-17]，因此在本研究中DADS可作為陽性對(duì)照。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)分析 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值或平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用http：//www.physics.csbsju.edu/stats/ttest_bulk_form.html在線軟件進(jìn)行student’s t檢驗(yàn)，P< 0.01具有顯著性差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 稀釋后硫醚類香料的抑菌活性

如表1所示，選取的八種硫醚類香料化合物均為對(duì)稱性硫醚，具有不同的硫原子數(shù)或在硫原子上連接不同的取代基，包括4種單硫醚（DMS、DES、DBS及DAS），3種二硫醚（DMDS、DPDS及DADS）和1種三硫醚（DMTS）。

表1 八種硫醚類香料的結(jié)構(gòu)Table 1 The structure of eight sulfide flavors

分別將硫醚類香料用無菌水稀釋10、5、2、1倍，混勻后快速吸取進(jìn)行抑菌實(shí)驗(yàn)，采用濾紙片法測(cè)量抑菌圈大小。如表2所示，當(dāng)二甲基硫醚（DMS）、二乙基硫醚（DES）、二丁基硫醚（DBS）、二烯丙基硫醚（DAS）、二甲基二硫醚（DMDS）、二丙基二硫醚（DPDS）、二烯丙基二硫醚（DADS）及二甲基三硫醚（DMTS）被稀釋2倍及2倍以上時(shí)，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、福氏志賀氏菌、沙門氏菌及枯草芽孢桿菌無抑菌效果（其中，稀釋倍數(shù)為10和5的數(shù)據(jù)未列出）；當(dāng)八種硫醚類香料被稀釋1倍時(shí)，DMS、DES及DBS對(duì)五種細(xì)菌無抑菌效果，而DAS、DMDS、DPDS、DADS及DMTS雖然顯示出一定的抑菌能力，但其抑菌圈直徑最大僅為12.8mm。由于濾紙片直徑大小為10mm，可見DAS、DMDS、DPDS、DADS及DMTS在稀釋倍數(shù)為1倍時(shí)，抑菌能力并不十分明顯。因此，為了進(jìn)一步分析八種硫醚類香料結(jié)構(gòu)對(duì)其抑菌活性的影響，采用未經(jīng)稀釋的硫醚類香料化合物進(jìn)行下一步的研究。

2.2 硫醚類香料原液對(duì)大腸桿菌的抑制作用

以大腸桿菌為受試菌，對(duì)硫醚類香料原液進(jìn)行抑菌實(shí)驗(yàn)。如圖1所示，8種硫醚類香料對(duì)大腸桿菌顯示出不同程度的抑制作用，其中DMS、DES及DBS原液對(duì)大腸桿菌不具備抑制作用，而另外5種硫醚類香料對(duì)大腸桿菌的抑制作用大小為（DADS≈DMTS）>（DAS≈DPDS）>DMDS。

2.3 硫醚類香料原液對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制作用

表2 稀釋后硫醚類香料對(duì)供試菌的抑菌圈直徑（mm）Table 2 The diameter of inhibition zone of sulfide flavors on the tested bacteria（mm）

圖1 八種硫醚類香料對(duì)大腸桿菌的抑制作用Fig.1 The inhibitory effect of eight sulfide flavors on Escherichia coil

以金黃色葡萄球菌為受試菌，對(duì)硫醚類香料原液進(jìn)行抑菌實(shí)驗(yàn)。如圖2所示，8種硫醚類香料對(duì)金黃色葡萄球菌顯示出不同程度的抑制作用，DMS、DES及DBS原液對(duì)金黃色葡萄球菌仍不具備抑制作用，這一結(jié)果與Kim等[18]發(fā)現(xiàn)的DMS和DES對(duì)金黃色葡萄球菌B31無抑菌作用相同。而另外5種硫醚類香料對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制作用大小為DADS>DMTS>（DPDS≈DMDS），DAS與DMTS或DPDS的抑菌能力相當(dāng)。

圖2 八種硫醚類香料對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制作用Fig.2 The inhibitory effect of eight sulfide flavors on Staphylococcus aureus

2.4 硫醚類香料原液對(duì)福氏志賀氏菌的抑制作用

以福氏志賀氏菌為受試菌，對(duì)硫醚類香料原液進(jìn)行抑菌實(shí)驗(yàn)。如圖3所示，八種硫醚類香料對(duì)福氏志賀氏菌顯示出不同程度的抑制作用，與大腸桿菌和金黃色葡萄球菌相同，DMS、DES及DBS原液對(duì)志賀氏菌仍不具備抑制作用，而另外五種硫醚類香料對(duì)福氏志賀氏菌的抑制作用大小為DADS>DAS> DMDS，DMTS與DADS或DAS的抑菌能力相當(dāng)，DPDS與DAS或DMDS的抑菌能力相當(dāng)。

圖3 八種硫醚類香料對(duì)福氏志賀氏菌的抑制作用Fig.3 The inhibitory effect of eight sulfide flavors on Shigella flexneri

2.5 硫醚類香料原液對(duì)沙門氏菌的抑制作用

以沙門氏菌為受試菌，對(duì)硫醚類香料原液進(jìn)行抑菌實(shí)驗(yàn)。如圖4所示，八種硫醚類香料對(duì)沙門氏菌顯示出不同程度的抑制作用，與大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及福氏志賀氏菌相同，DMS、DES及DBS原液仍不具備抑菌能力，而另外五種硫醚類香料對(duì)沙門氏菌的抑制作用大小為DADS>DMTS>（DAS≈DPDS）>DMDS。

圖4 八種硫醚類香料對(duì)沙門氏菌的抑制作用Fig.4 The inhibitory effect of eight sulfide flavors on Salmonella

2.6 硫醚類香料原液對(duì)枯草芽孢桿菌的抑制作用

以枯草芽孢桿菌為受試菌，對(duì)硫醚類香料原液進(jìn)行抑菌實(shí)驗(yàn)。如圖5所示，八種硫醚類香料對(duì)枯草芽孢桿菌顯示出不同程度的抑制作用，與大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、福氏志賀氏菌及沙門氏菌相同，DMS、DES及DBS原液仍不具備抑菌能力，而另外五種硫醚類香料對(duì)枯草芽孢桿菌的抑制作用大小為DADS>DMTS>（DAS≈DPDS）>DMDS，這與其對(duì)沙門氏菌的作用趨勢(shì)相同。

圖5 八種硫醚類香料對(duì)枯草芽孢桿菌的抑制作用Fig.5 The inhibitory effect of eight sulfide flavors on Bacillus subtilis

3 結(jié)論

通過對(duì)八種硫醚類香料抑菌作用的考察及顯著性分析，總結(jié)并討論結(jié)構(gòu)對(duì)其的影響。

3.1 對(duì)于大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、福氏志賀氏菌及枯草芽孢桿菌，DMS、DES及DBS均無抑菌作用，而DAS則具有一定的抑菌作用，說明對(duì)于單硫醚而言，二烯丙基對(duì)硫醚類化合物的抑菌作用有一定貢獻(xiàn)，而二甲基、二乙基及二丁基對(duì)此作用無貢獻(xiàn)。

3.2 對(duì)于大腸桿菌、沙門氏菌及枯草芽孢桿菌，三種二硫醚類香料對(duì)它們抑制作用大小為DADS> DPDS>DMDS；而對(duì)于金黃色葡萄球菌和福氏志賀氏菌，三種二硫醚類香料對(duì)它們抑制作用大小為DADS >DPDS≈DMDS，這說明雙鍵的存在可能對(duì)二硫醚類化合物的抑菌作用有重要影響。

3.3 在選取的八種硫醚類香料中，DMS、DMDS和DMTS以及DAS和DADS，這兩組硫醚類香料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在硫原子上連接相同的基團(tuán)，而分子中具有不同的硫原子數(shù)，它們對(duì)五種受試細(xì)菌的作用大小均顯現(xiàn)出DMTS＞DMDS＞DMS，DADS＞DAS的趨勢(shì)，說明對(duì)于具有相同取代基團(tuán)的硫醚類香料，硫原子的數(shù)量可能對(duì)其抑菌效果有重要影響。

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Study on antibacterial activity of several sulfide flavors

ZHANG Gong-liang1，DING Jia-qi1，DONG Wei-feng2，LIU Yang1，WANG Yan1，LI Ran1，HOU Hong-man1，*
（1.School of Food Science and Technology，Dalian Polytechnic University，Dalian 116034，China；
2.Liaoning Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Dalian 116001，China）

The antibacterial activity of eight sulfide flavors was determined by measuring the diameter of inhibition zone.The effect of structure on their antibacterial activities was further investigated according to a statistical significance test.The results indicated that dimethyl sulfide（DMS），diethyl sulfide（DES），dibutyl sulfide（DBS），but not diallyl sulfide（DAS），showed no antibacterial activities against Escherichia coil，Staphylococcus aureus，Shigella flexneri，Salmonella and Bacillus subtilis.The inhibitory effects of the selected sulfide flavors on these bacteria followed the order diallyl disulfide（DADS）>dipropyl disulfide（DPDS）>or≈dimethyl disulfide（DMDS），dimethyl trisulfide（DMTS）＞DMDS＞DMS and DADS＞DAS.These results suggested that diallyl was contributed to the antibacterial activity of monosulfide flavors，and the unsaturation of alkenyl groups has influence on the antibacterial activity of disulfide.A larger number of sulfur atoms is more favorable to the antibacterial activity of sulfide flavors with same alk（en）yl groups.

edible flavor；sulfide；antibacterial activity

TS202.3

A

1002-0306（2012）09-0127-04

2011－07－27 *通訊聯(lián)系人

張公亮（1978-），男，講師，研究方向：天然活性物質(zhì)和食品安全檢測(cè)。

教育部留學(xué)回國(guó)人員科研啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目。