上海海洋大学食品学院,上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心,食品科学与工程国家级实验教学示范中心(上海海洋大学)的陈梦玲、蓝蔚青*、谢 晶*等人采用琼脂平板打孔法通过抑菌圈直径确定牛至精油对腐生葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC),由微生物生长曲线、电导率、碱性磷酸酶(AKP)和乳酸脱氢酶(LDH)活性、紫外物质吸收与扫描电子显微镜观察来综合评价牛至精油对腐生葡萄球菌的抑制作用机制,以期为牛至精油作为生物保鲜剂应用于水产品保鲜领域提供理论参考。
1、牛至精油对腐生葡萄球菌的MIC
随着牛至精油体积分数的增加,其对腐生葡萄球菌作用效果也愈明显。当牛至精油的体积分数为8%时,表现为极敏感;牛至精油的体积分数为0.25%时,表现为低敏感;而25%乙醇溶液对腐生葡萄球菌无抑制作用,表明25%乙醇溶液对牛至精油的抑菌效果不产生影响。低敏感时牛至精油的最小体积分数为0.25%,因此,牛至精油对腐生葡萄球菌的MIC为0.25%。
2、牛至精油对腐生葡萄球菌生长的影响
空白组与对照组菌株保持S型曲线正常生长,培养2 h后进入对数期,在10 h后进入稳定期,可见25%乙醇溶液对腐生葡萄球菌的生长无抑制作用。而经MIC牛至精油处理后,腐生葡萄球菌进入对数期生长时间延至4 h;2 MIC牛至精油处理后,菌体进入对数期延至10 h,说明牛至精油处理可延缓腐生葡萄球菌进入对数期,达到其抑菌目的。
3、牛至精油对腐生葡萄球菌培养液电导率的影响
经过牛至精油处理的菌液的电导率显着高于空白和对照组,且牛至精油的体积分数与电导率呈正相关。由此可知,牛至精油对腐生葡萄球菌的作用呈剂量依赖性,这与生长曲线的结果一致,可能由于菌体经牛至精油处理后,其细胞膜的通透性有所增加,使菌体内电解质如K+、Ca2+泄漏至胞外。
4、牛至精油处理对腐生葡萄球菌胞外AKP活力的影响
牛至精油处理后腐生葡萄球菌胞外的AKP活力明显上升,且在2 h后对照组的AKP活力稳定,而处理组样品的AKP活力显着高于对照组。在经牛至精油处理4 h后,MIC与2 MIC牛至精油处理组的AKP活力分别为0.85 U/L与1.09 U/L,这同电导率、生长曲线的测定结果相一致,进一步反映牛至精油可使菌体的细胞壁完整性遭到破坏。
5、牛至精油对腐生葡萄球菌细胞膜通透性的影响
紫外吸收物质的泄漏情况
随着处理时间的延长,处理组培养液在260 nm波长处的吸光度逐渐上升,且2 MIC牛至精油处理组的吸光度显着高于MIC处理组,表明牛至精油体积分数越高,其对细胞膜的破坏越严重;而未经牛至精油处理的空白组与25%乙醇溶液处理组的吸光度无明显变化。可能由于腐生葡萄球菌经精油处理后,其菌体的细胞膜完整性被破坏,核酸、蛋白质等大分子由于菌体细胞膜通透性的增加而渗透到胞外。
胞外LDH活力
当腐生葡萄球菌经过精油处理6 h后,MIC、2 MIC处理组培养液中的LDH活力分别从0 h的2.91、3.67 U/g升至6 h的17.59、18.67 U/g。而空白和对照组明显低于牛至精油处理组,反映出牛至精油对菌体细胞膜的损伤作用,其能使菌体内核酸等生物大分子外泄,营养物质丧失,从而达到抑菌与杀菌的目的,本结果与紫外吸收结果一致。
6、微观结构观察结果
空白组的腐生葡萄球菌外观光滑、平整饱满。而经牛至精油处理后,菌体外观形态变粗糙,有凹痕存在,尤其在菌体两端较为明显;经过MIC牛至精油处理后,菌体出现胞膜破裂、凹陷现象,部分菌体畸形,细胞壁膜褶皱,有裂纹,甚至剥落;而经2 MIC牛至精油处理后,菌体大量胞膜剥落,且破裂畸形,细胞受损严重。说明牛至精油对菌体结构的破坏程度与其体积分数呈正相关,可能由于牛至精油是一类脂溶性物质,其通过结合细胞膜在膜内形成孔道进入细胞内,同时与胞内活性物质相互作用,而对菌体细胞结构造成破坏,导致其死亡。
结 论
本研究得出牛至精油对腐生葡萄球菌的MIC为0.25%,且经牛至精油处理后的菌体细胞内容物大量外泄至胞外,说明牛至精油会使菌体细胞壁、细胞膜的通透性与完整性遭到破坏,由于牛至精油的脂溶性特点,也使其更好地与菌体细胞膜表面结合,能在胞膜内形成孔道,使其中的疏水性活性物质与菌体内的活性物质相互结合,影响细胞的正常代谢,从而抑制其生长;牛至精油对菌体结构的破坏程度与其体积分数呈正相关。牛至精油对菌体遗传物质影响与菌体蛋白质组学表达仍需深入研究。本研究为牛至精油作为食品工业新型抑菌剂提供了理论参考。