苦瓜抑菌作用的研究進(jìn)展

呂詩(shī)文，葉 芳，吳國(guó)輝，汪彩云，胡偉君，鐘先鋒

（1.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東佛山 528231；2.廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)保與農(nóng)村能源總站，廣東廣州 510075；3.廣東省農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣總站，廣東廣州 510405）

苦瓜（Bitter gourd），葫蘆科苦瓜屬植物，味道偏苦，性寒。其主要功能為解暑除煩、清熱、明目、解渴等。還可用于緩解中暑、發(fā)熱煩躁、痢疾、咽喉疼痛及目赤腫痛等病癥?，F(xiàn)在多被用于治療糖尿病[1]。研究表明，苦瓜具有良好的降血糖、抗癌、抗病毒等功效[2]，另外，還有研究指出[3-5]，苦瓜汁具有良好的抑菌穩(wěn)定性，其中對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和沙門(mén)氏菌等致病菌均有一定程度的抑制作用。還有研究指出，苦瓜中存在皂苷（又稱為皂甙）、黃酮等生物活性成分，與苦瓜的抑菌作用有著密切的聯(lián)系[6]。

1 苦瓜與抑菌作用

研究發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)食品添加劑的使用存在著超標(biāo)使用、違規(guī)使用、使用劣質(zhì)防腐劑、使用不標(biāo)注、超范圍使用等問(wèn)題，這些問(wèn)題不僅影響了食品的安全，嚴(yán)重時(shí)甚至威脅到了消費(fèi)者的身心健康[7]。因此，安全性高、無(wú)毒無(wú)害的天然防腐劑成為食品防腐劑的發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)研究顯示[8-9]，許多植物如洋蔥、生姜等的提取物都具有不同程度的抑菌作用，這些天然抑菌物質(zhì)來(lái)源廣泛、提取成本較低。通過(guò)濾紙片法測(cè)定的結(jié)果表明，苦瓜對(duì)于大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等菌種都有明顯的抑制作用[10]。

苦瓜浸汁對(duì)供試菌的抑制效果見(jiàn)表1。

更深層，抑菌作用的產(chǎn)生與苦瓜自身所具有的生物活性成分有著直接的聯(lián)系。姚毅[11]通過(guò)提取純化的苦瓜總皂苷，探究其抑菌作用，結(jié)果表明苦瓜皂苷對(duì)部分革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽(yáng)性菌、球菌和桿菌都有一定的抑制作用。孟曉[12]通過(guò)定性分析對(duì)苦瓜中抑菌活性成分進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明苦瓜中含有黃酮類和皂甙類等生物活性成分，采用紫外-可見(jiàn)分光光度法對(duì)二者進(jìn)行定量檢測(cè)，測(cè)得黃酮類和皂甙類物質(zhì)的含量分別為31.61%和6.25%，表明苦瓜的抑菌作用與其自身具有的皂苷、黃酮類活性物質(zhì)有著重要的聯(lián)系。闡述了苦瓜中有效抑菌成分的分析及其抑菌作用機(jī)制，介紹二者之間的聯(lián)系，探究苦瓜的抑菌作用機(jī)理。

表1 苦瓜浸汁對(duì)供試菌的抑制效果

2 苦瓜抑菌作用機(jī)制

苦瓜的抑菌作用主要由抑菌活性物質(zhì)主導(dǎo)，即苦瓜的抑菌作用來(lái)源于其主要活性抑菌物質(zhì)皂甙和黃酮類等[13]。

2.1 苦瓜中皂甙抑菌作用機(jī)制

研究表明[14]，苦瓜中的三菇類皂甙主要包括葫蘆素烷型四環(huán)三菇和烏蘇酸型五環(huán)三菇皂甙，由皂甙元和低聚糖構(gòu)成，已經(jīng)提取分離出的有苦瓜皂甙A，B，F(xiàn)，G，I等成分，分子量較大。苦瓜中的皂甙主要通過(guò)影響金黃色葡萄球菌生長(zhǎng)、對(duì)金黃色葡萄球菌生物膜的破壞作用、影響金黃色葡萄球菌蛋白質(zhì)和抑制呼吸代謝4個(gè)方面實(shí)現(xiàn)對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制[15]。在化學(xué)研究中，將金黃色葡萄球菌培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)，使用含苦瓜總皂甙溶液的LB培養(yǎng)基與不含苦瓜總皂甙溶液的LB培養(yǎng)基對(duì)照試驗(yàn)制作出的苦瓜總皂甙作用后的生長(zhǎng)曲線可以看出，苦瓜中的皂甙使得細(xì)菌不能達(dá)到正常的生長(zhǎng)高峰，從而進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，并且由金黃色葡萄球菌的菌體濃度相對(duì)保持不變，但使用含苦瓜總皂甙溶液的LB培養(yǎng)基的菌體延遲期的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的情況可以判斷出苦瓜皂甙對(duì)延遲期的菌體代謝可能有抑制作用[16]。而在研究中[15]，苦瓜皂甙對(duì)細(xì)菌生物膜中的細(xì)菌生長(zhǎng)有抑制作用，生物膜與苦瓜皂甙的接觸時(shí)間越長(zhǎng)，抑菌效果越強(qiáng)；同時(shí)，從研究中的電泳圖譜可以看出，對(duì)照組與樣品組中的2條蛋白質(zhì)存在著明顯的變化差異，其變化反映了苦瓜中皂甙在影響菌體蛋白的正常表達(dá)或功能方面具有突出的效果。生物體內(nèi)呼吸代謝主要有3種途徑：第一，糖酵解（EMP） 途徑，在果糖磷酸激酶、己糖激酶和丙酮酸激酶等酶，以及無(wú)氧條件的作用下，葡萄糖轉(zhuǎn)化為乳酸和乙醇；第二，三羧酸循環(huán)（TCA）途徑，在丙酮酸脫氫酶、檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶系和有氧條件作用下，葡萄糖徹底氧化為水和CO2；第三，戊糖磷酸途徑（HMP），葡萄糖可為機(jī)體提供核酸、輔酶和NADPH。研究通過(guò)苦瓜皂甙與典型呼吸抑制劑碘乙酸、丙二酸和磷酸鈉的實(shí)驗(yàn)比較得出苦瓜皂甙抑制金黃色葡萄球菌呼吸代謝的主要途徑可能是TCA途徑[17]，但苦瓜皂甙具體對(duì)該途徑中的哪一步或者哪些物質(zhì)起到關(guān)鍵作用仍需進(jìn)一步挖掘驗(yàn)證。

2.2 苦瓜中黃酮抑菌作用機(jī)制

研究表明，黃酮類化合物主要通過(guò)抑制細(xì)菌核酸的合成、干擾細(xì)菌細(xì)胞膜功能、抑制細(xì)菌細(xì)胞能量代謝3個(gè)方面實(shí)現(xiàn)抑菌作用[18]。在大量的研究中發(fā)現(xiàn)[19-20]，大多數(shù)黃酮類化合物都對(duì)DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶的活性有著不同程度的抑制作用，而DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶在核酸代謝的過(guò)程中有著重要作用，所以在催化DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的過(guò)程中，DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶可以作為黃酮抑制細(xì)菌核酸合成研究的一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。研究表明[18]，多數(shù)黃酮類化合物可以與細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)產(chǎn)生交互作用，從而改變膜的流動(dòng)性。所謂膜的流動(dòng)性，即細(xì)胞中的各種膜系統(tǒng)，如細(xì)胞質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、線粒體膜和核膜具有類似于液體般容易流動(dòng)的物理性質(zhì)。李葉等人[21]發(fā)現(xiàn)，類黃酮作為一種多酚類物質(zhì)，可通過(guò)破壞細(xì)胞壁及細(xì)胞膜的完整性，使微生物細(xì)胞的胞內(nèi)物質(zhì)釋放到胞外，從而引起膜的電子傳遞、營(yíng)養(yǎng)吸收、核苷酸合成及ATP活性等許多生理功能受損，進(jìn)而抑制微生物的生長(zhǎng)。因此，苦瓜黃酮可通過(guò)破壞細(xì)胞膜的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多種菌種的控制，以達(dá)到抑菌效果。有研究指出，黃酮類化合物主要通過(guò)抑制細(xì)胞的呼吸作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞能量代謝的控制，因細(xì)菌的能量代謝受到抑制，導(dǎo)致細(xì)菌生命活動(dòng)所需能量的合成受到影響，進(jìn)而阻礙了細(xì)菌的繁殖，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致細(xì)菌的死亡，從而實(shí)現(xiàn)抑菌的目的[22-23]。

3 苦瓜抑菌作用前景

從目前的研究來(lái)看，苦瓜當(dāng)中含有的抑菌活性成分的提取技術(shù)是現(xiàn)在研究的發(fā)展趨勢(shì)，但提取技術(shù)水平仍有待提高，對(duì)于如何把抑菌活性成分提取濃縮到實(shí)際應(yīng)用生產(chǎn)中所要達(dá)到的要求、提取的活性成分的環(huán)境影響因素如何保持其穩(wěn)定性的方法等問(wèn)題還需進(jìn)一步探討。另一方面，從抑菌活性成分的抑菌機(jī)理來(lái)看，他們的作用機(jī)理仍需要更進(jìn)一步探討，并研究各種活性成分各自的抑菌機(jī)理及不同比例的成分互相結(jié)合后的影響及作用機(jī)理[24-25]。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，關(guān)于苦瓜中抑菌作用的研究進(jìn)展和突破較多，大量的研究表明，苦瓜的抑菌作用與其抑菌成分和抑菌機(jī)理密切相關(guān)，同時(shí)抑菌條件又受著環(huán)境因素的制約。目前，對(duì)于苦瓜抑菌作用效果的有關(guān)數(shù)據(jù)，由于不同的處理方法和條件，導(dǎo)致了試驗(yàn)結(jié)果的差異性。相信在制定更加合理、更加全面的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案后和更加精確地減少誤差后，將會(huì)對(duì)苦瓜中抑菌作用有著更進(jìn)一步的闡述。隨著這種天然防腐劑的應(yīng)用廣泛，對(duì)于食品的食用安全性的問(wèn)題也將會(huì)進(jìn)一步深入。相關(guān)的天然防腐抑菌劑的研究除了能降低化學(xué)防腐劑存在的隱患外，也將保障食品質(zhì)量安全。針對(duì)研究苦瓜抑菌作用，為之后苦瓜相關(guān)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和技術(shù)應(yīng)用建設(shè)理論基礎(chǔ)，為解決抑菌防腐措施提供新的途徑。