槲皮素对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的体外抑菌作用的研究

2024年4月2日发(作者：家庭聚会)

槲皮素对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的体外抑菌作用的研究

洪志伟;孟令宇;葛雅琨;张元新

【摘 要】槲皮素是普遍存在于植食性植物中的一类黄酮类化合物,具有明显的抗氧

化、抗炎、保肝、抗肿瘤、抑菌等多种生物学功能特性.通过SDA-PAGE和碱性磷

酸酶实验分析槲皮素作用前后的菌体蛋白质及碱性磷酸酶的变化,研究其对金黄色

葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌效果.研究结果表明,槲皮素是通过破坏细胞壁结构、抑

制菌体对蛋白质的利用,导致细菌正常生理功能的丧失或减退,达到抑菌的目

的.%Quercetin,a kind of flavonolignans found in phytophagous plants,has

obvious biological function,such as antioxidant,anti-inflammatory,anti-

tumor and bacteriostatic SDS-PAGE and alkaline

phosphata assay,we analyze the change of protein and activity of

alkaline phosphata after quercetin treatment of Escherichia coli and

Staphylococcus results show that quercetin inhibit the growth

and protein utilization of the Escherichia coli through the disruption of cell

wall and the loss of physiological function of bacterium.

【期刊名称】《吉林化工学院学报》

【年(卷),期】2017(034)005

【总页数】4页(P38-41)

【关键词】槲皮素;抑菌作用;金黄色葡萄球菌;大肠杆菌

【作 者】洪志伟;孟令宇;葛雅琨;张元新

【作者单位】吉林化工学院 生物与食品工程学院,吉林 吉林 132022;吉林化工学院

生物与食品工程学院,吉林 吉林 132022;吉林化工学院 生物与食品工程学院,吉林

吉林 132022;吉林化工学院 生物与食品工程学院,吉林 吉林 132022

【正文语种】中 文

【中图分类】O501

槲皮素(Quercetin)作为普遍存在于生菜、洋葱、茶叶、卷心菜、西兰花、荞麦、

豆类、苹果、等人类食用性植物中的重要生物黄酮化合物，具有多种生物学功能与

活性.在银杏叶、桑寄生等中草药中是是多酚物质中重要的抗氧化剂之一[1-3].槲皮

素的可能作用机制有：增强抗氧化酶活性，降低谷胱甘肽的耗竭，抑制脂质过氧化

而提升原代肝细胞抗酒精性氧化损伤能力，保护作用呈剂量与时间效应关系[4].赵

丽婷等[5]的研究表明饲料中添加槲皮素后，动物外周血的抗氧化能力明显增强，

而且还有保护和节约维生素C、维生素E的作用，表明小肠上皮细胞吸收后的槲皮

素以直接或间接的方式发挥了抗氧化作用.大量的研究也表明，槲皮素可以影响肿

瘤基因的正常表达，抑制细胞的增殖；降低细胞内某些酶类的活性，蛋白质分子的

降解，最终诱导细胞裂解、肿瘤细胞凋亡.除此之外，槲皮素还具有抗病毒、抗菌、

抗炎、保肝等多种生理生化功能[6-8].

由于槲皮素分布广泛、生物学作用多样，近年来受到学术界广泛关注，成为各领域

的研究热点.尤其是槲皮素通过损伤细胞壁、阻碍蛋白质/核酸合成、作为代谢拮抗

物等机制所展现出的抗菌潜力，为解决临床多药耐药现象提供了新思路.而且，近

年来对黄酮类化合物的各种研究成果，如抑菌、抗炎、抗氧化、抗溃疡等作用被广

泛应用到临床医药及食品行业[9,10].因此，研究槲皮素对金黄色葡萄球菌、大肠杆

菌等疾病和环境污染微生物的作用机制，将对临床应用具有重要的理论和实践指导

意义.

1.1 试剂与仪器

试剂：槲皮素(Quercetin)，Sigma-Aldrich.仪器：DHG-9240(A)酶标仪，

BILON96-II细胞破碎仪，MP-8050电泳仪.菌种：金黄色葡萄球菌

(Staphylococcus aureus)、大肠杆菌(Escherichia coli)购买于中国普通微生物学

菌种保藏管理中心.

1.2 实验过程

1.2.1 槲皮素的抑菌实验(滤纸片药敏法)

用直径为6 mm的打孔器制作圆形滤纸片，并将其分装到小离心管中，进行高压

灭菌(121 ℃，15 min)，烘干备用.在无菌操作台中，将滤纸片浸于一定浓度的槲

皮素药剂中，浸渍一段时间后取出，风干，备用.

取1 mL过夜培养的菌液，2 000 rpm离心2 min，使细菌聚集在离心管底部，移

走上清800 μL，剩余200 μL，用移液器重悬菌体，用涂布棒均匀的涂布在含琼脂

粉的固体培养基上，分别涂布两块平板；平板静置3～5 min，在无菌条件下将药

敏滤纸片贴于平板表面，轻压一下，使滤纸片贴平；37 ℃条件下培养16～18 h，

测量其抑菌圈的直径，在两个不同方向各测量2次，最后取其平均值[11].抑菌效

果等级按如下标准划分[12]：D抑菌直径<8 mm为无抑菌作用，用“-”表示；8

为中等抑菌作用，用“++”表示； D抑菌直径>16 mm以上为强抑菌作用，用

“+++”表示.

1.2.2 槲皮素对供试菌生长的影响

对照组生长曲线：将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌稀释至5×105 cfu/mL后培养，

间隔2 h取样，在595 nm处用紫外分光光度计在测OD值，记录数据.

样品组生长曲线：将对数生长期的金黄色葡萄球菌或大肠杆菌接种到含有不同浓度

槲皮素的LB液体培养基中，细菌终浓度为107 cfu/mL，恒温摇床培养(37 ℃，

150 rpm)8 h后，超声波破碎细胞(500 w，工作5 s，间隔5 s，超声10 min).12

000 rpm，4 ℃离心10 min，收集上清.将上清与上样缓冲液混合后，100 ℃煮沸

5 min，冷却后进行SDS-PAGE电泳.同等条件培养的不含槲皮素的金黄色葡萄球

菌或大肠杆菌做对照组.

1.2.3 槲皮素对供试菌蛋白利用的影响

将对数生长期的金黄色葡萄球菌或大肠杆菌接种到含有不同浓度槲皮素的LB液体

培养基中，细菌终浓度为107 cfu/mL，恒温摇床培养(37 ℃，150 rpm)8 h后，

超声波破碎细胞(500 w，工作5 s，间隔5 s，超声10 min).12 000 rpm，4 ℃离

心10 min，收集上清.将上清与上样缓冲液混合后，100 ℃煮沸5 min，冷却后进

行SDS-PAGE电泳.同等条件培养的不含槲皮素的金黄色葡萄球菌或大肠杆菌做对

照组.

1.2.4 碱性磷酸酶活性实验

将供试菌接种于液体LB培养基中，37 ℃培养过夜，收集菌体，以含不同浓度的

槲皮素的培养基重悬菌体，是菌体中浓度为105 cfu/mL.同时设置空白对照.分别

在1、3、6、9 h取样，4 000 rpm离心10 min，取上清检测碱性磷酸酶的活性.

2.1 槲皮素的抑菌实验

表1的实验结果表明，槲皮素以浓度依赖的方式对大肠杆菌产生抑制作用，随着

浓度的增加，抑菌效果逐渐增强；当其浓度达到100 μM时，其抑菌圈直径为

9.7±0.2 mm，抑制强度为弱；当其浓度达到200 μM时，其抑菌圈直径为

14.5±0.3 mm，抑制强度为中等；当其浓度达到400 μM以上时，其抑菌圈直径

大于16.9±0.2 mm，抑制效果为强；而槲皮素对金黄色葡萄球菌的抑菌效果较弱，

只有浓度达到800 μM时，其抑菌圈直径才达到9.1±0.4 mm，仅有微弱的抑制

效果.

2.2 槲皮素对供试菌生长的影响

由图1A可以看出，在对照组中大肠杆菌正常生长，有明显的延滞期、指数期、平

稳期等特征；用100 μM、200 μM、400 μM的槲皮素处理后，大肠杆菌的生长

速度明显减缓，缺乏对数生长期，菌数只是小幅上升，没有明显的平稳期，菌体浓

度即表现为下降趋势.而槲皮素作用金黄色葡萄球菌后，加药组与对照组生长曲线

相同，说明在该浓度下槲皮素对金黄色葡萄球菌没有明显的抑制作用(图1B).

2.3 槲皮素对供试菌蛋白利用的影响

槲皮素处理大肠杆菌后，菌体蛋白的电泳谱带与正常大肠杆菌的菌体蛋白电泳谱带

呈现了较明显的差别，尤其是200 μM的槲皮素作用后，部分谱带变浅或消失(图

2B)，表明槲皮素影响了大肠杆菌部分蛋白的正常表达，从而破坏其细胞结构和正

常生理功能，最后抑制细菌的生长甚至菌体死亡.而不同浓度的槲皮素作用金黄色

葡萄球菌后，菌体蛋白电泳谱带没有发生明显变化(图2A).

2.4 碱性磷酸酶活性实验

碱性磷酸酶(AKP)存在于细胞壁与细胞膜之间，它不能自由透过细菌细胞壁.因此，

在细菌细胞壁完好的情况下，在胞外不能检出AKP的活性，但当细胞壁收到损伤

后，胞外AKP的活性将大量增强，其AKP的变化情况间接的检测细胞壁的破坏程

度[13].从图3可以看出槲皮素作用大肠杆菌60 min后，菌液中碱性磷酸酶活性逐

渐增加，说明槲皮素对大肠杆菌的细胞壁有了一定的作用.但是槲皮素作用金黄色

葡萄球菌后，其碱性磷酸酶活性没有特别明显的变化.这一结果和前面的槲皮素对

大肠杆菌有明显抑菌效果而对金黄色葡萄球菌没有明显的抑菌效果是一致的.

本文研究表明槲皮素对大肠杆菌有明显的抑制作用，而对金黄色葡萄球菌的作用较

弱.进一步试验结果表明，槲皮素可能机制是通过破坏细菌细胞壁结构、改变细菌

蛋白的表达谱，进而对大肠杆菌产生明显的抑制作用；此外，由于革兰氏阳性菌和

革兰氏阴性菌细胞壁结构上的差异，造成其对金黄色葡萄球菌抑制作用的降低.

*通信作者：张元新，E-mail:*****************