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苦瓜皂甙抑菌机理初探及其抑菌模型建立

作　者: 张丽艳
导　师: 王玉田
学　校: 辽宁医学院
专　业: 食品科学
关键词: 苦瓜皂甙抑菌机理抑菌模型
分类号: R285
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

苦瓜皂甙作为苦瓜中主要的功能成分之一,具有广谱抗菌作用,是一种良好的天然抗菌剂。本试验首先选用三种肉类制品中常见菌(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和生孢梭菌)为研究对象,确定苦瓜皂甙对这三种菌的最低抑菌浓度(MIC),并对抑菌稳定的影响因素(如:温度、pH值、盐离子浓度等)作了进一步的研究。其次,选用金黄色葡萄球菌为指示菌,初步探索苦瓜皂甙抑菌机制。最后,应用预测微生物学方法建立苦瓜皂甙抑菌模型,并对其进行数学验证。为后续苦瓜皂甙的深入研究及实际应用奠定理论基础。具体研究内容和结果如下:试验证明苦瓜皂甙对三种目标菌均有良好的抑制作用,并测得其最低抑菌浓度均低于30 mg/mL,特别是大肠杆菌的MIC低至10 mg/mL。通过对苦瓜皂甙抑菌稳定性的研究表明,苦瓜皂甙具有较好的热稳定性,在121℃处理10 min仍具有较好的抑菌活性;最佳pH值的范围是5.0～7.0;NaCl对苦瓜皂甙抑菌活性的影响不大,但在盐浓度较低时,苦瓜皂甙的抑菌效果较强。本试验选用金黄色葡萄球菌为指示菌,并通过绘制苦瓜皂甙的抑菌生长曲线、检测细菌生物膜中菌株数目的变化、细菌中总蛋白质SDS-PAGE电泳及其呼吸代谢作用的变化共同来研究苦瓜皂甙的抑菌机理。结果表明,对数生长期的金黄色葡萄球菌对苦瓜皂甙较敏感,而对接近稳定期的菌体抑制作用较弱。通过高分子滤膜法制备金黄色葡萄球菌生物膜后,加入苦瓜皂甙(每片生物膜加5 mL),分别作用1 h、2 h和3 h。再通过细菌菌落计数判定不同处理后生物膜中细菌存活数,结果表明苦瓜皂甙对生物膜中的细菌具有一定的抑制或杀灭作用,且随作用时间的延长而增强。通过SDS-PAGE电泳的检测结果表明,细菌蛋白质图谱发生改变,苦瓜皂甙对金黄色葡萄球菌蛋白组成和表达量均有一定的影响,且对细菌呼吸代谢有较强的抑制作用。结果表明,苦瓜皂甙抑制金黄色葡萄球菌呼吸代谢的主要途径可能是TCA途径。建立苦瓜皂甙抑制低温灌肠制品中特定菌(大肠菌群、金黄色葡萄球菌和生孢梭菌)生长的预测模型,并对其进行数学检验。结果表明,修正了的Gompertz方程对接种后低温灌肠制品中特定菌生长曲线拟合性较好。继而,应用Ratkowsky平方根经验模型拟合苦瓜皂甙抑制模型,可得大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和生孢梭菌可耐受的苦瓜皂甙最高浓度分别为200、180和170 mg/kg,并通过检验平方根误差(RMSE)、偏差因子(Bf)和准确性因子(Af)对抑菌模型进行统计学检验分析,结果表明,模型的适用性、准确性和拟合性均在可接受的范围内,具有一定应用价值。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
1 前言  9-18
  1.1 研究的目的和意义  9
  1.2 植物源抑菌活性物质研究现状和发展趋势  9-11
    1.2.1 抑菌活性物质的植物来源及抑菌成分  9-11
    1.2.2 植物源抑菌活性成分的抑菌机制  11
  1.3 苦瓜皂甙的研究进展  11-14
    1.3.1 苦瓜皂甙的化学组成及结构、性质  11-13
    1.3.2 苦瓜皂甙的抑菌活性及生理功能  13-14
  1.4 肉制品的研究现状  14-16
    1.4.1 低温肉制品的概念、研究现状及发展趋势  14-15
    1.4.2 肉制品的微生物来源  15-16
  1.5 预测微生物模型在肉制品中应用  16-18
    1.5.1 预测微生物学的含义、分类和发展  16-17
    1.5.2 预测微生物模型在肉品研究中的应用  17-18
2 材料与方法  18-29
  2.1 试验材料  18-20
    2.1.1 试验原料  18
    2.1.2 试剂及药品  18-19
    2.1.3 仪器与设备  19-20
  2.2 试验方法  20-29
    2.2.1 苦瓜皂甙抑菌活性研究  20-22
    2.2.2 苦瓜皂甙抑菌机理研究  22-26
    2.2.3 低温灌肠制品中苦瓜皂甙抑菌模型的建立与验证  26-29
3 结果与分析  29-42
  3.1 苦瓜皂甙抑菌活性研究  29-31
    3.1.1 苦瓜皂甙的抑菌效果试验  29
    3.1.2 苦瓜皂甙最小抑菌浓度测定  29-30
    3.1.3 苦瓜皂甙抑菌稳定性研究  30-31
  3.2 苦瓜皂甙抑菌机理研究  31-37
    3.2.1 苦瓜皂甙对金黄色葡萄球菌生长的影响  31-32
    3.2.2 苦瓜皂甙对金黄色葡萄球菌生物膜的破坏作用  32-35
    3.2.3 苦瓜皂甙对金黄色葡萄球菌蛋白质的影响  35
    3.2.4 苦瓜皂甙对金黄色葡萄球菌呼吸代谢的影响  35-37
  3.3 低温灌肠制品中苦瓜皂甙抑菌模型的建立与验证  37-42
    3.3.1 细菌生长的动力学模型和参数估计（一级模型）  37-38
    3.3.2 苦瓜皂甙抑菌模型的建立（二级模型）  38-40
    3.3.3 苦瓜皂甙抑菌模型的可靠性评价  40-42
4 讨论  42-44
  4.1 苦瓜皂甙抑菌活性研究  42
  4.2 苦瓜皂甙抑菌机理研究  42-43
  4.3 低温灌肠制品中苦瓜皂甙抑菌模型的建立与验证  43-44
5 结论  44-45
本研究创新性自我评价  45-46
参考文献  46-50
致谢  50-51
攻读学位期间科研成果  51-52
作者简介  52-53

苦瓜皂甙抑菌机理初探及其抑菌模型建立

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