几种抑菌植物对常见食品污染菌抑菌作用的研究

近年来，人们对于舌尖上的安全越来越重视，微生物污染是影响食品安全的一个重要因素。大肠埃希氏菌常会引起严重的腹泻和败血症。金黄色葡萄球菌在自然界中广泛存在，是人类化脓感染中最常见的病原菌[1]。铜绿假单胞菌是一种重要的水源性致病菌，广泛存在于各种水源中，对消毒剂、干燥、紫外线等理化因素具有很强的抵抗能力，可引起急性肠道炎、脑膜炎和败血症等疾病[2]。

目前，许多商家防止食品微生物污染的主要途径是添加化学防腐剂，但化学防腐剂往往存在残留超标以及违法滥用等现象，危害着人们的饮食安全。天然防腐剂具有天然无污染、基本无毒副作用、水溶性良好、抗菌性好且不易产生耐药性等优势，在抑制食品中微生物滋生、保持与延长食品保质期的基础上，能有效维持食品原有的营养特征[3]。在自然界中存在许多天然抑菌植物，如大蒜、生姜、辣椒和韭菜等，这些植物体内都含有抑菌物质。据报道大蒜中的活性成分可以进入致病菌的细胞质，干扰细胞的正常代谢，从而对致病菌起抑制和杀灭作用，所以大蒜被人们誉为天然的广谱抗生素[4]。生姜具有抗氧化、抗炎和保护心血管等作用[5]，且研究表明生姜中的姜黄素和挥发油具有很强的抗菌作用[6]。辣椒和韭菜也具有抗炎和抑菌的效果。

大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌是常见的致病菌，大蒜、生姜、韭菜和辣椒具有一定的抑菌效果。本文通过实验了解大蒜、生姜、辣椒和韭菜这些常见天然抑菌植物的原汁对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌这3种常见致病菌是否存在抑制作用且通过抑菌圈的直径大小对比抑菌效果。从这些植物中提取抑菌物质作为天然无害的防腐剂添加到食品中，能提高食品质量，保证食品安全。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 实验材料

大蒜、生姜、辣椒和韭菜，购于余杭区塘栖镇朱家角临时农贸市场。

1.1.2 实验菌种

大肠埃希氏菌（ATCC25922）；金黄色葡萄球菌（ATCC6538）；铜绿假单胞菌（ATCC902T）。

1.1.3 试剂和培养基

氯化钠（AR，广东光华科技股份有限公司）；平板计数琼脂（171008，北京陆桥技术股份有限公司）。

1.1.4 实验仪器

立式压力蒸汽灭菌器（YXQ-LS-75SⅡ，上海博迅实业有限公司医疗设备厂）；生化培养箱（LRH-250，上海一恒科学仪器有限公司）；恒温水浴锅（HWS-28，上海一恒科学仪器有限公司）；电热鼓风干燥箱（DHG-9140A，上海一恒科学仪器有限公司）；洁净工作台（BBS-SDC，济南鑫贝西生物技术有限公司）；浊度仪（细菌）（WGZ-ZXJ，上海昕瑞仪器仪表有限公司）；拍击式均质器（AD400C，上海昂尼）；电子秤（JJ5000A，常熟双杰测试仪器厂）；移液枪（100～1 000 μL，北京大龙）；电子万用炉（上虞华康）。

1.2 实验方法

1.2.1 原料的预处理

参考文献[2]，取新鲜大蒜、生姜、辣椒和韭菜各300 g去皮，洗净并晾干表面水分，在无菌条件下，用刀将它们切成块状，用拍击式均质器将其拍碎，用两层无菌纱布挤压过滤得到原汁，备用。

1.2.2 菌悬液的制备

参考文献中的方法[7]，用接种环挑取适量的大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌到适量的无菌生理盐水中，用细菌浊度仪测其浊度为0.5 MCF（1.5×108CFU·mL-1）；然后进行10倍梯度稀释，将0.5 MCF的菌悬液稀释为106CFU·mL-1的菌悬液，备用。

1.2.3 无菌滤纸片和无菌纱布的准备

①将滤纸用剪刀剪成直径为1.60 cm的滤纸片，放入试剂瓶中，密封，经121 ℃，15 min高压灭菌处理后，放至电热鼓风干燥箱中烘干，备用。②将两层的脱脂纱布剪成适当大小，放入试剂瓶中，密封，经121 ℃，15 min高压灭菌处理后，放在电热鼓风干燥箱中烘干，备用。

1.2.4 抑菌试验

取高压灭菌后冷却至45 ℃左右的平板计数琼脂培养基约15 mL倒入已灭菌的玻璃平皿中，待其凝固后，将制备好的106CFU·mL-1浓度的大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的菌悬液分别用移液枪吸取100 μL放到平板琼脂上并用L形一次性涂布棒均匀涂布。涂布后，正置放在培养箱中，（36±1）℃培养1 h左右，待菌悬液吸收后，用无菌滤纸片在大蒜、生姜、辣椒和韭菜原汁中浸湿，沥去多余的植物原汁，用无菌镊子夹取一片分别放置到培养基表面（应置于培养基中心位置），并用无菌镊子轻压无菌滤纸片，同时做一个平行样，并做这4种植物原汁和无菌滤纸片的空白对照。在生化培养箱中（36±1）℃倒置培养24 h后观察并测量抑菌圈的直径大小。

2 结果与分析

2.1 大蒜汁抑菌效果研究

由图1～图3知，含大蒜原汁的滤纸片在金黄色葡萄球菌上抑菌圈直径为4.40 cm，在大肠埃希氏菌上抑菌圈直径为3.35 cm，在铜绿假单胞菌上抑菌圈直径为2.60 cm。从实验结果来看大蒜原汁对这3种常见致病菌都有抑制作用，其中对金黄色葡萄球菌的抑制作用最大。

图1 金黄色葡萄球菌-大蒜汁图

图2 大肠埃希氏菌-大蒜汁图

图3 铜绿假单胞菌-大蒜汁图

2.2 生姜汁抑菌效果研究

由图4～图6知，含生姜原汁的滤纸片在金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌和铜绿假单胞菌上均没有抑菌圈，生姜原汁对于金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌和铜绿假单胞菌这3种常见致病菌均无抑制作用。

图4 金黄色葡萄球菌-生姜汁图

图5 大肠埃希氏菌-生姜汁图

图6 铜绿假单胞菌-生姜汁图

2.3 韭菜汁抑菌效果研究

由图7～图9知，含韭菜原汁的滤纸片在金黄色葡萄球菌上抑菌圈直径为3.00 cm，在大肠埃希氏菌上抑菌圈直径为2.10 cm，在铜绿假单胞菌上抑菌圈直径为2.60 cm。从实验结果来看韭菜原汁对这3种常见致病菌都有抑制作用，其中对金黄色葡萄球菌的抑制作用最大。

图7 金黄色葡萄球菌-韭菜汁图

图8 大肠埃希氏菌-韭菜汁图

图9 铜绿假单胞菌-韭菜汁图

2.4 辣椒汁抑菌效果研究

由图10～图12知，含辣椒原汁的滤纸片在金黄色葡萄球菌上抑菌圈直径为3.20 cm，在大肠埃希氏菌上抑菌圈直径为2.10 cm，在铜绿假单胞菌上抑菌圈直径为1.85 cm。从实验结果来看辣椒原汁对这3种常见致病菌都有抑制作用，其中辣椒原汁对金黄色葡萄球菌的抑制作用最大。

图10 金黄色葡萄球菌-辣椒汁图

图12 铜绿假单胞-辣椒汁图

2.5 4种植物原汁的空白对照

由图13～17知，含大蒜、生姜、辣椒和韭菜这4种植物原汁的滤纸片和空白的无菌滤纸片在平板计数琼脂上，经（36±1）℃培养24 h后均无菌落生长。

图11 大肠埃希氏菌- 辣椒汁图

图13 空白图

图14 空白-大蒜汁图

图15 空白-生姜汁图

图16 空白-韭菜汁图

图17 空白-辣椒汁图

综上，对比大蒜、生姜、韭菜和辣椒原汁对3种致病菌的抑制圈大小。结果发现大蒜、韭菜和辣椒这3种植物原汁对金黄色葡萄球菌的抑制作用均比对大肠埃希氏菌和铜绿假单胞菌的抑制作用强。大蒜原汁对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌3种致病菌的抑制作用均比韭菜、辣椒和生姜对这3种致病菌的抑制作用强。

3 结论

添加化学防腐剂能在一定程度上抑制食品中微生物的生长，但防腐剂的滥用危害着人们的健康。大蒜、生姜、韭菜和辣椒这几种天然植物对微生物的生长具有一定的抑菌效果。本文通过实验了解大蒜、生姜、辣椒和韭菜这些常见天然抑菌植物的原汁对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌这3种常见致病菌的抑制作用。通过滤纸片法经实验培养后可知大蒜原汁在这3种常见致病菌上的抑菌圈直径分别为4.40 cm、3.35 cm和2.60 cm，生姜原汁在这3种常见致病菌上的抑菌圈直径均≤1.60 cm，韭菜原汁在这3种常见致病菌上的抑菌圈直径分别为3.00 cm、2.10 cm和2.60 cm，辣椒原汁在这3种常见致病菌上的抑菌圈直径分别为3.20 cm、2.10 cm和1.85 cm。实验对比抑菌圈的直径大小后可知，大蒜、韭菜和辣椒原汁对于大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌均有抑制作用，而生姜原汁对这3种致病菌没有抑制作用。大蒜原汁对于这3种致病菌的抑制程度大小为金黄色葡萄球菌＞大肠埃希氏菌＞铜绿假单胞菌；韭菜原汁对于这3种致病菌的抑制程度大小为金黄色葡萄球菌＞铜绿假单胞菌＞大肠埃希氏菌；辣椒原汁对于这3种致病菌的抑制程度大小为金黄色葡萄球菌＞大肠埃希氏菌＞铜绿假单胞菌。4种天然抑菌植物原汁对金黄色葡萄球菌的抑制作用大小排序为大蒜＞辣椒＞韭菜＞生姜；对大肠埃希氏菌的抑制作用大小排序为大蒜＞辣椒，韭菜＞生姜；对铜绿假单胞菌的抑制作用大小排序为大蒜和韭菜＞辣椒＞生姜。

通过实验发现，大蒜、韭菜和辣椒原汁都有着抑菌效果，生姜原汁没有抑菌作用可能是由于生姜直接榨取原汁，其中抑菌物质没有被提取。大蒜、生姜、韭菜和辣椒这些植物中的抑菌物质提取可能也影响着抑菌效果，抑菌物质的提取还有待探索。化学防腐剂的滥用严重影响着食品安全，天然防腐剂无毒无污染，从这些抑菌植物中提取抑菌物质作为防腐剂添加到食品中，也将提高食品质量安全。