不同純度和極性的香蕉果皮黃酮抑菌活性的研究

顧采琴，伍尤文，林麗珊，朱冬雪，劉 鵬

（廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣東廣州 510006）

不同純度和極性的香蕉果皮黃酮抑菌活性的研究

顧采琴，伍尤文，林麗珊，朱冬雪，劉 鵬

（廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣東廣州 510006）

采用濾紙片法，以大腸桿菌和金黃色葡萄球菌為供試菌，對香蕉果皮黃酮粗提物、純化物、不同極性的黃酮以及香蕉果皮黃酮－丙酸復(fù)配劑的抑菌活性進(jìn)行了研究.結(jié)果表明，香蕉果皮黃酮純度越高，極性越大，抑菌活性越強(qiáng)，對革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌的抑菌活性明顯大于對革蘭氏陰性菌大腸桿菌的抑菌活性.香蕉果皮黃酮純化后對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度（MIC）分別為13.00 mg·mL－1和3.25 mg· mL－1，其與丙酸復(fù)配能顯著增加對大腸桿菌的抑菌活性，2者具有協(xié)同增效作用.

香蕉果皮；黃酮純度；黃酮極性；抑菌活性

近年來食品安全問題受到廣泛關(guān)注，天然食品防腐劑更加受到人們的重視，并成為食品添加劑研究和應(yīng)用的一個熱點(diǎn)，但目前已真正開發(fā)成功并推廣應(yīng)用于食品防腐保鮮的產(chǎn)品并不多，大多處于實(shí)驗(yàn)研究階段，主要原因在于產(chǎn)品生產(chǎn)成本較高，抑菌活性不強(qiáng)等方面的問題［1］.國內(nèi)外近年來開始利用果實(shí)加工過程中的廢渣如果皮［2］、種子［3］等為原料，開發(fā)天然食品防腐劑可大大降低其生產(chǎn)成本，又可減少環(huán)境污染，因而在生產(chǎn)上已有部分進(jìn)行了推廣應(yīng)用.

香蕉（Musa nana）在東南亞及中國廣泛種植，但人們只食其果肉，而占香蕉全果質(zhì)量35%～41%的香蕉果皮則隨意丟棄，既污染環(huán)境又浪費(fèi)資源［4］.目前香蕉果皮除了可以用于提取果膠［5］等產(chǎn)品外，未見將香蕉果皮開發(fā)成食品防腐劑進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用.黃酮類化合物對大腸桿菌等病原菌具有明顯的抑制作用［6］.本課題組前期研究表明，香蕉果皮黃酮粗提物［2］、粗提物與丙酸復(fù)配劑以及純化后的黃酮均具有較好的抑菌作用和食品防腐效果［7－8］，但由于黃酮純度不高，其抑菌效果仍不理想.因此，本文在提高了香蕉果皮黃酮純度以及對不同極性黃酮進(jìn)行分離的基礎(chǔ)上，以大腸桿菌和金黃色葡萄球菌為供試菌，對香蕉果皮黃酮的抑菌活性進(jìn)行研究，以期為利用香蕉果皮開發(fā)新型、高效、安全和低成本的天然食品防腐劑提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

7～8成熟度的香蕉，品種為“香牙蕉”，購于廣州市農(nóng)貿(mào)市場.

培養(yǎng)基：營養(yǎng)瓊脂.

菌種：大腸桿菌（Escherichia coli）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）均由廣州大學(xué)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供.

氯化鈉、無水乙醇、氫氧化鈉、醋酸、丙酸，天津市大茂化學(xué)試劑廠；聚酰胺樹脂，鄭州勤實(shí)科技有限公司；以上試劑均為分析純.

1.2 儀器與設(shè)備

ALPHR 1-2 LD真空冷凍干燥器，博勵行儀器有限公司；R206D旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海申生科技有限公司；UV-2300紫外分光光度計，上海天美科學(xué)儀器有限公司；XH-B漩渦混合器，姜堰市康健醫(yī)療器具有限公司；YX-24LD高壓蒸汽滅菌鍋，江陰濱江醫(yī)療設(shè)備有限公司；SPX-150BS-Ⅱ生化恒溫培養(yǎng)箱，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；DE-180E超聲波清洗器，上海之信儀器有限公司.

1.3 方法

1.3.1 香蕉果皮黃酮粗提物的制備及其純度的計算

精確稱取一定量香蕉果皮粉于1 000 mL二口平底燒瓶中，加入濃度70%的乙醇進(jìn)行微波提取，微波功率300 W，微波提取時間10 min.將提取液減壓濃縮至無乙醇，然后冷凍干燥至恒重，得黃酮粗提物.稱取一定量干燥后的黃酮粗提物用70%乙醇溶解定容至100 mL，按照文獻(xiàn)［7］方法測定黃酮的含量.黃酮純度的計算方法如下：

式中，C為黃酮純度；M1為粗提物中黃酮含量；M2為粗提物質(zhì)量.

8月14日，由中農(nóng)集團(tuán)控股股份有限公司主辦的“2018年東北鄉(xiāng)村振興創(chuàng)富大會暨中國農(nóng)資——社會化服務(wù)體系建設(shè)論壇”在大連成功舉辦。來自農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、大連市供銷合作社聯(lián)合社和多家合作企業(yè)的專家領(lǐng)導(dǎo)，以及種植農(nóng)場主、合作社和經(jīng)銷商代表們，共120余人與會。會上，中國農(nóng)資——社會化服務(wù)體系正式上線。

1.3.2 香蕉果皮黃酮純化物的制備

利用H103大孔樹脂按照文獻(xiàn)［8］方法對經(jīng)石油醚處理后的香蕉果皮黃酮粗提物進(jìn)行純化，洗脫液經(jīng)減壓濃縮后，冷凍干燥至恒重，得黃酮純化物，然后按1.3.1方法計算黃酮純度.

1.3.3 聚酰胺樹脂對不同極性香蕉果皮黃酮的分離

將預(yù)處理過的聚酰胺樹脂混懸于水中，使其充分溶脹，然后裝柱，讓其自由沉降.采用濕法上樣，使溶液以0.8 mL·min－1的流速流過層析柱.分別用蒸餾水、20%、40%和60%的乙醇溶液進(jìn)行梯度洗脫，每10 min收集1管.收集每個梯度的洗脫液，經(jīng)減壓濃縮后，冷凍干燥至恒重，得到極性大小不同的香蕉果皮黃酮.

1.3.4 香蕉果皮黃酮的抑菌試驗(yàn)

（1）抑菌液的制備

黃酮粗提物、純化物、不同極性成分均按其純度配成一定濃度的溶液；丙酸水溶液：丙酸與水按照1∶1的比例配成水溶液；香蕉果皮黃酮-丙酸復(fù)配劑：分別取上述純化后的黃酮溶液和丙酸溶液進(jìn)行復(fù)配得復(fù)配劑.按相應(yīng)的比例加入水分別得到黃酮和丙酸對照.

（2）供試菌菌懸液的制備

分別用接種環(huán)在試管斜面上挑取少量菌體，用無菌水洗配制成濃度約為107CFU·mL－1的菌懸液.

1.3.5 抑菌試驗(yàn)

濾紙片擴(kuò)散法［8］.試驗(yàn)重復(fù)6次.

1.3.6 最小抑菌濃度實(shí)驗(yàn)（MIC）

采用混平板稀釋法［9］.試驗(yàn)重復(fù)6次.

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進(jìn)行分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同純度香蕉果皮黃酮的抑菌活性

大腸桿菌和金黃色葡萄球菌是2種重要的污染食品和致人患病的細(xì)菌.由表1可見，黃酮含量為92.3%的樣品對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑明顯大于黃酮含量為10.1%的樣品，前者對2種菌的抑菌圈直徑分別是后者的2.97倍和152.12%，結(jié)合文獻(xiàn)［8］可見，當(dāng)香蕉果皮黃酮純度提高后，對大腸桿菌抑菌效果的提高程度明顯增大，其原因可能是高純度的黃酮樣品降低了雜質(zhì)對黃酮抑菌作用的干擾，這與陳乃東等［10］的研究結(jié)論一致.由表1還可見，香蕉果皮黃酮抑制革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌的活性明顯大于抑制革蘭氏陰性菌大腸桿菌的活性，這與IKIGAI等［11］的研究結(jié)論一致.

2.2 香蕉果皮黃酮不同極性組分的抑菌活性

由表2可見，香蕉果皮黃酮隨著極性的降低，其抑菌活性亦逐漸降低.其中水洗脫成分和20%乙醇洗脫成分對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑接近，但明顯比40%和60%乙醇洗脫成分的高出1倍多，其中60%乙醇洗脫成分對大腸桿菌幾乎沒有抑菌效果.由此可知，香蕉果皮黃酮中具有抑菌活性的成分主要是極性比較大的水洗脫部位和20%乙醇洗脫部位，其機(jī)理有待進(jìn)一步研究.

表2 香蕉果皮黃酮不同極性組分的抑菌圈直徑Table 2 The diameter of antibacterial activity of different polarity components from banana peel flavonoids mm

2.3 純化后黃酮的最小抑菌濃度

最小抑菌濃度是指能夠抑制指示菌生長繁殖最低的抑菌物質(zhì)濃度，最小抑菌濃度越低，則抑菌效果越明顯.由表3可見，純化后香蕉果皮黃酮對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度分別為13.00 mg·mL－1和3.25 mg·mL－1，而粗提物［8］對這2種菌的最小抑菌濃度是750 mg· mL－1，進(jìn)一步證明香蕉果皮黃酮純度提高之后能明顯提高抑菌作用，而且對金黃色葡萄球菌的抑菌效果比對大腸桿菌的抑菌效果明顯.

表3 香蕉果皮黃酮的最小抑菌濃度（MIC）Table 3 Theminimum inhibitory concentration of banana peel flavonoids

2.4 香蕉果皮黃酮-丙酸復(fù)配劑的抑菌活性

由表4可知，純化后香蕉果皮黃酮-丙酸復(fù)配劑對大腸桿菌的抑菌圈直徑大于2者單獨(dú)使用時的抑菌圈直徑之和，說明香蕉果皮黃酮與丙酸復(fù)配后具有明顯的協(xié)同增效抑菌作用.對于金黃色葡萄球菌，復(fù)配劑的抑菌圈直徑小于2者單獨(dú)使用的抑菌圈直徑之和，說明復(fù)配劑對該菌沒有增效作用，而香蕉果皮黃酮粗提物-丙酸復(fù)配劑對白假絲酵母也有協(xié)同增效抑制作用［7］.可見，復(fù)配抑菌劑的增效作用與作用對象有關(guān).

表4 香蕉果皮黃酮-丙酸復(fù)配劑的抑菌活性Table 4 The antibacterial activity of banana peel flavonoidspropionic acid blends

3 討論與結(jié)論

植物黃酮類物質(zhì)具有較強(qiáng)的抑制食品腐敗菌和病原菌的作用，但抑菌效果與純度有關(guān)［8，10］.本研究結(jié)果顯示，香蕉果皮黃酮的純度越高，其抑菌效果越明顯（表1），與桂花黃酮抑菌效果研究結(jié)論類似［12］，表明提高香蕉果皮黃酮純度可以明顯提高其抑菌效果.本研究結(jié)果還顯示，香蕉果皮黃酮中極性較大的組分，抑菌活性較強(qiáng)（表2），而在費(fèi)菜黃酮中，抑菌效果最好的是極性較水相弱的乙酸乙酯相黃酮［13］，說明不同植物中起抑菌作用的黃酮極性不同.

天然產(chǎn)物與化學(xué)防腐劑復(fù)配后能明顯提高其防腐效果［14］.本研究結(jié)果表明，純化后香蕉果皮黃酮與丙酸復(fù)配能顯著增加對大腸桿菌的抑菌活性，2者具有協(xié)同增效作用（表4），前期研究表明香蕉果皮黃酮粗提物與丙酸復(fù)配后對食品的防腐效果也很明顯［7］.由此可見，香蕉果皮黃酮與丙酸復(fù)配更能表現(xiàn)出理想的抑菌防腐效果.

總之，通過測定香蕉果皮黃酮不同純度、不同極性以及與丙酸復(fù)配后的抑菌效果，探明了香蕉果皮黃酮經(jīng)提高純度、分離極性較大組分或與丙酸復(fù)配后能明顯增強(qiáng)其抑菌效果，這對利用香蕉果皮開發(fā)低成本、安全及高效的食品防腐劑具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)意義.

［1］ 向智男，寧正祥.植物性天然防腐劑及其在食品中的應(yīng)用［J］.中國食品添加劑，2004（3）：80-83.

XIANG Z Y，NING Z X.Application of natural preservative［J］.Chin Food Addit，2004（3）：80-83.

［2］ 顧采琴，鐘逸玲，賴建平，等.香蕉果皮提取物抑菌特性研究［J］.廣州大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009，8（4）：27-31.

GU CQ，ZHONG Y L，LAIJP.Studies on antibacterial characteristics of banana peel extract［J］.JGuangzhou Univ：Nat Sci Edi，2009，8（4）：27-31.

［3］ MARLA L，JOHN P，JEFFREY M，et al.Inhibitory effect of chardonnay and black raspberry seed extracts on lipid oxida-tion in fish oil and their radical scavenging and antimicrobial properties［J］.Food Chem，2007，104（3）：1065-1073.

［4］ ZHANG P，ROYW，JAMESN B，et al.Banana starch：production，physicochemical properties，and digestibility：A review［J］.Carbohydr Polym，2005，59：443-458.

［5］ EMAGA H，RONKART SN，ROBERTW B，et al.Characterisation of pectins extracted from banana peels（Musa AAA）under different conditions using an experimental design［J］.Food Chem，2008，108（2）：463-471.

［6］ WU T，ZANG X，HEM，etal.Structure-activity relationship of flavonoids on their anti-escherichia coliactivity and inhibition of DNA Gyrase［J］.JAgr Food Chem，2013，61（34）：8185-8190.

［7］ 賴建平，顧采琴，朱冬雪，等.香蕉果皮黃酮及與丙酸、茶多酚復(fù)配劑的抑菌防腐作用［J］.食品科學(xué)，2012，33（13）：53-57.

LAI JP，GU C Q，ZHU D X，et al.Antibacterial activity and preservative effect of flavonoids from banana peels alone and their blendswith propionic acid or tea polyphenols［J］.Food Sci，2012，33（13）：53-57.

［8］ 顧采琴，謝琳琳，張織芬，等.香蕉皮黃酮的分離純化及抑菌活性研究［J］.食品科學(xué)，2013，34（16）：98-102.

GU CQ，XIE L L，ZHANG Z F，et al.Research on separation and purification and inhibition microorganism of total flavonoid in banana peel［J］.Food Sci，2013，34（16）：98-102.

［9］ 姚曉敏，孫向軍，黃時.蘆薈及其抑菌作用的研究［J］.食品科技，2001，4：23-25.

YAO X M，SUN X J，HHANG S.Study on bacteriostasis effect of aloe［J］.Food Sci Tech，2001，4：23-25.

［10］陳乃東，周守標(biāo)，羅琦，等.不同提取劑對春花胡枝子黃酮含量及抑菌活性影響的研究［J］.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2007，17（2）：193-196.

CHEN N D，ZHOU SB，LUO Q，etal.Effects of different reagents on contentand activity against bacteria of Lespedza dunnii flavonoid［J］.Chin JHealth Lab Tech，2007，17（2）：193-196.

［11］IKIGAIH，NAKAE T，HARA Y，et al.Bactericidal catechins damage the lipid bilayer［J］.BBA-Biomembranes，1993，1147（1）：132-136.

［12］王麗梅，余龍江，崔永明，等.桂花黃酮的提取純化及抑菌活性研究［J］.天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2008，20（4）：717-720.

WANG L M，YU L J，CUIY M，et al.Flavonoids from Osmanthus fragrans：Extraction and bacteriostatic activities［J］.Nat Prod Res Dev，2008，20（4）：717-720.

［13］王鴻飛，劉飛，徐超，等.費(fèi)菜總黃酮及其不同極性提取物抑菌活性研究［J］.中國食品學(xué)報，2013，5：124-128.

WANG H F，LIU F，XU C，etal.Study on anti-microbial activity of total flavaniod and its different polar extracts from Sedum aizoon L.［J］.JChin Instit Food Sci Tech，2013（5）：124-128.

［14］李海娜，朱希強(qiáng)，郭學(xué)平.天然防腐劑乳鏈菌肽復(fù)配應(yīng)用的研究進(jìn)展［J］.食品與藥品，2010，12（1）：51-53.

LIH N，ZHU X Q，GUO X P.Progress on application of compound nisin［J］.Food Drug，2010，12（1）：51-53.

Study on antibacterial activity of different purity and polar flavonoids from banana peel

GU Cai-qin，WU You-wen，LIN Li-shan，ZHU Dong-xue，LIU Peng

（School of Chemistry and Chemical Engineering，Guangzhou University，Guangzhou 510006，China）

The activity against bacteria of flavonoids-propionic acid mixtures，different purity and different polar flavonoid from banana peel was studied by filter paper with Escherichia coli and Staphylococcus aureus.The results showed that the higher the purity of flavonoid was and the stronger the polarity was，themore powerful the antibacterial activity of flavonoid was.Antibacterial activity against gram positive bacteria Staphylococcus aureus was significantly greater than that against gram negative bacteria Escherichia coli.The minimal inhibitory concentration（MIC）of purified flavonoids on Staphylococcusaureus and Escherichia coli were 13.00 mg·mL－1and 3.25 mg·mL－1.Flavonoids-propionic acid compound could increase antibacterial activity against Escherichia coli，both had synergistic effect.

banana peel；flavonoids purity；flavonoids polarity；antibacterial activity

O 623.54

A

【責(zé)任編輯：周 全】

1671-4229（2015）03-0034-04

2015－01－18；

2015－03－19

廣州市科技計劃資助項(xiàng)目（2013J4100020）.

顧采琴（1964－），女，教授.E-mail：gcq86＠163.com