芝麻酚的抗氧化、抑菌活性及抑菌机理研究

摘要

食品腐败菌是引起食品感官性状变化、营养价值和商品价值降低或丢失的重要原因之一，其直接影响着食品安全和人类健康。添加防腐剂是目前广泛采用的一种简便有效的手段。与化学防腐剂相比，天然防腐剂因其安全性高、副作用少的特点，受到更多人的青睐。因此，从天然资源中寻找有效的防腐剂作为抑制食品腐败变质的替代物具有极其重要的意义。本文选用天然植物源芝麻酚为主要研究对象，深入研究了其抗氧化性、抑菌活性和抑菌机理，旨为开发新型天然食品防腐剂提供一定的理论依据。 （1）芝麻酚抗氧化性能的研究：对DPPH、ABTS自由基清除能力和羟基自由基介导的2-脱氧核糖裂解的保护作用进行了测定，结果显示，芝麻酚对DPPH自由基的IC50为9.39μg/mL，优于VE的（IC50=1.61μg/mL），对ABTS自由基IC50值为31.19μg/mL，小于VE的（IC50=119.42μg/mL），且对定位羟基自由基介导的2-脱氧核糖裂解的保护作用优于非定位的；对铁还原和总还原能力的进行了测定，结果表明其有较强的还原能力；通过对大分子DNA和蛋白质的氧化损伤保护试验发现，芝麻酚对于Fe2+和AAPH诱导的DNA氧化损伤都有较好的保护能力，对AAPH诱导的蛋白氧化损伤有明显的保护作用，但对Cu2+诱导的蛋白质氧化损伤不仅没有保护作用，反而还促进了其氧化损伤；通过对油脂过氧化能力的测定结果，显示芝麻酚有较强的抑制油脂过氧化的能力，且在相同浓度（0.02%）下，芝麻酚的抑制能力优于VE优于BHT。 （2）芝麻酚抑菌活性的研究：对8种食品腐败菌的抑菌能力进行了试验，结果发现抑菌圈直径均大于20mm，其中芝麻酚对E.coli抑菌能力最好，抑菌圈高达24.7mm；对8种食品腐败菌的MIC和MBC进行了测定，结果发现对8种菌的MBC均为2.5mg/mL，而对E.coli和P.aeruginosa的MIC为1.25mg/mL，对其他6种菌的MIC均为2.5mg/mL；研究了不同浓度芝麻酚对S.aureus和E.coli生长曲线和细胞致死率的影响，结果表明芝麻酚能明显延迟S.aureus和E.coli对数期的到来，从而抑制细菌的生长。同时发现经芝麻酚处理后，荧光强度明显增加，说明芝麻酚能使菌体的死亡数量明显增加。 （3）芝麻酚抑菌机理的初步探究：通过扫描电镜观察了腐败菌体细胞的形态，发现经芝麻酚处理后，细胞出现发生变形、塌陷、破裂等现象，表明芝麻酚能破坏细胞结构，使其不能维持正常形态；通过细菌致死率检测、胞外相对电导率及食品腐败菌上清液中蛋白含量的测定等试验，结果发现，经2MIC芝麻酚处理后，S.aureus和E.coli的死亡细胞数量明显增多，其相对电导率值分别增加了56.29%，39.16%，蛋白含量分别增加了22.14μg/mL、22.44μg/mL，这些结果均说明芝麻酚可能使菌膜受损，改变了膜的通透性；用流式细胞仪进一步对细菌细胞的分裂周期进行了检测，结果表明芝麻酚可能作用于DNA复制的准备期，使细胞不能进入DNA复制期，此结果也很好解释了经2MIC芝麻酚处理后，细菌生长曲线对数期延迟的原因；通过凝胶电泳检测试验进一步分析其影响细胞分裂，抑制细胞生长的原因，结果表明芝麻酚对DNA并没有直接作用，而可能是通过影响细菌蛋白的合成，致使细菌细胞死亡的；通过DCFH-DA荧光染色法检测了E.coli胞内ROS产量，结果显示经芝麻酚处理后，胞内ROS含量增多，表明芝麻酚可能通过引起E.coli内ROS积累，加速其氧化损伤，从而致使细菌死亡的。 综上所述，芝麻酚作为芝麻油中天然存在的物质，不仅具有很强的抗氧化性能，而且对常见的食品腐败菌也有很强的抑菌活性。芝麻酚的这种多功能性、无毒性以及稳定性等特点，决定了其意义深远的开发潜力，本论文将为其开发利用为新型天然食品防腐剂提供坚实的理论基础。

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Abstract

1绪论

1.1概述

1.2 植物提取物抗氧化作用研究

1.2.1自由基的产生、危害与消除

1.2.2 植物提取物的抗氧化研究

1.3 植物提取物抑菌作用研究

1.3.1 植物提取物抑菌活性研究

1.3.2 抑菌机制研究进展

1.4 芝麻酚的研究现状

1.4.1芝麻酚概述

1.4.2芝麻酚研究进展

1.5 本文的研究意义及主要研究内容

2 芝麻酚的抗氧化活性研究

2.1 引言

2.2 材料、试剂与仪器

2.2.1 材料与试剂

2.2.2 主要试验仪器

2.3 试验方法

2.3.1 DPPH自由基清除能力测定

2.3.2 ABTS自由基清除能力测定

2.3.3 铁还原能力（FRAP）测定

2.3.4 总还原能力（铁氰化钾还原法）测定

2.3.5 对羟基自由基介导的2-脱氧核糖裂解的保护作用测定

2.3.6 Cu2+诱导的蛋白质氧化损伤保护试验

2.3.7 AAPH诱导的蛋白质氧化损伤保护试验

2.3.8 Fe2+诱导的DNA 氧化损伤保护试验

2.3.9 AAPH诱导的DNA氧化损伤保护试验

2.3.10抑制油脂过氧化能力测定

2.4结果与分析

2.4.1芝麻酚对自由基的清除能力的研究

2.4.2 芝麻酚的还原能力的研究

2.4.3 芝麻酚对DNA氧化损伤的保护作用的研究

2.4.4 芝麻酚对蛋白质氧化损伤的保护作用的研究

2.4.5 芝麻酚对油脂过氧化的抑制能力的研究

2.5 讨论

2.6 本章小结

3 芝麻酚的抑菌活性研究

3.1 引言

3.2 试验材料、试剂及设备

3.2.1 菌种

3.2.2 主要试剂

3.2.3 主要仪器与设备

3.3 试验方法

3.3.1 细菌的培养

3.3.2 抑菌圈的测定

3.3.3 最低抑菌浓度（MIC）和最低杀菌浓度（MBC）测定

3.3.4 生长曲线的测定

3.3.5 细菌细胞致死率的测定

3.4 结果与分析

3.4.1 芝麻酚抑制食品腐败菌能力的研究

3.4.2 芝麻酚对食品腐败菌生长曲线的影响

3.4.3 芝麻酚对食品腐败菌细胞致死率的影响

3.5 讨论

3.6 本章小结

4 芝麻酚的抑菌机理探究

4.1 引言

4.2 试验材料、试剂及设备

4.2.1 试验材料

4.2.2 试剂

4.2.3 主要仪器与设备

4.3 试验方法

4.3.1 细菌细胞形态观察

4.3.2 相对电导率测定

4.3.3 细菌细胞蛋白质内溶物泄漏测定

4.3.4 细菌细胞膜通透性检测

4.3.5 细菌分裂周期的检测

4.3.6 细菌DNA检测

4.3.7 DNA凝胶阻滞分析

4.3.8 细菌蛋白合成的检测

4.3.9 细菌细胞内活性氧（ROS）的产生量检测

4.4 结果与分析

4.4.1 芝麻酚对食品腐败菌形态的影响

4.4.2 芝麻酚对食品腐败菌细胞膜透性的影响

4.4.3 芝麻酚对食品腐败菌细胞分裂周期的影响

4.4.4 芝麻酚对食品腐败菌DNA的影响

4.4.5 芝麻酚对食品腐败菌蛋白合成的影响

4.4.6 芝麻酚对食品腐败菌内活性氧（ROS）产生量的影响

4.5 讨论

4.6 小结

参考文献

在学期间的研究成果

致　　谢