姜黄油的抑菌机理及脂质体制备与性能研究

作     者：董雪容 

作者单位：中南林业科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李湘洲

授予年度：2022年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：姜黄油 化学成分 脂质体 单核增生李斯特菌 抑菌机理 

摘      要：姜黄为多年生林下经济植物,姜黄中含有姜黄素和姜黄油等天然活性成分,姜黄素类化合物为姜黄中主要有效物质,而姜黄油常作为姜黄素加工过程中的副产物未被合理利用。姜黄油是一种天然植物精油,具有抗菌、抗炎、抗氧化等生理活性,但其抑菌机理尚不明确,且存在刺激性气味、不稳定等天然缺陷,使姜黄油的开发与利用受到极大限制。基于此,本文主要开展了姜黄中姜黄油的化学成分与抑菌活性、姜黄油脂质体的制备工艺与性能评价以及姜黄油抑菌机理的研究,主要研究结果如下。（1）姜黄油的化学成分及抑菌活性研究利用水蒸气蒸馏法从姜黄中提取姜黄油,气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）对姜黄油的化学成分与含量进行分析;分别采用抑菌圈法和最小抑菌浓度法对大肠杆菌、枯草芽胞杆菌、伊氏李斯特菌和单核增生李斯特菌等食源性致病菌进行抑菌活性筛选。结果表明,从姜黄油中共鉴定出13种成分,占总量的89.58%,其中芳姜黄酮（37.85%）、α-姜黄烯（15.26%）、β-倍半水芹烯（13.08%）、姜烯（8.13%）、姜黄新酮（7.49%）、β-没药烯（3.68%）为主要成分。在所测试的四种菌中,姜黄油对单核增生李斯特菌效果最明显,其抑菌圈为11.75 mm,最小抑菌浓度为6.25 mL/L,其次是伊氏李斯特菌、枯草芽孢杆菌和大肠杆菌。（2）姜黄油脂质体的制备及性能研究利用薄膜分散超声波法制备姜黄油脂质体,响应面法优化获得了姜黄油脂质体的最佳制备工艺,并从形貌结构、粒径、多分散系数、储存稳定性、释放性能、抑菌性能以及细胞毒性对姜黄油脂质体进行了综合评价。结果表明,最佳条件为姜黄油体积浓度1.2%,卵磷脂和胆固醇质量比5:1（g/g）,超声时间21 min,此条件下姜黄油包封率达到96%。姜黄油脂质体具有磷脂双分子层结构,粒径为0.896±0.424 μm,多分散指数（PDI）为0.44±0.181。分别在4℃和25℃的条件下储存14d内的pH均保持稳定。在10%和50%乙醇的食品模拟释放液中12 h内的姜黄油累计释放率分别为11.7%和21.5%,表明具有一定的缓释效果,释放过程分别符合Ritger-peppas和一级释放动力学模型。姜黄油脂质体对单核增生李斯特菌具有稳定的抑制作用,第4天的抑制率为97.6%。姜黄油脂质体的适宜的使用浓度宜为50 mg/mL以内。（3）姜黄油抑菌机理的研究从细胞层面探究姜黄油对单核增生李斯特菌的抑菌机理,扫描电镜及透射电镜分析表明,姜黄油对单核增生李斯特菌的细胞结构破坏严重,细胞出现内陷、皱缩、破损甚至出现孔洞,内部组织明显被破坏,导致细胞内容物泄露。姜黄油处理改变了单核增生李斯特菌的细胞膜脂肪酸成分,饱和脂肪酸含量较空白组（2.53%）增加至3.65%,不饱和脂肪酸含量较空白组（11.95%）减少至0,导致细胞膜的流动性降低,从而使膜结构损伤、破裂以及渗透性增加。蛋白质凝胶电泳谱图分析表明,菌体经姜黄油处理4h后,细菌蛋白分子量在35-40 KDa、55 KDa、100 KDa、130 KDa条带变浅甚至消失;而经16 h处理后,细菌蛋白分子量在35-55 KDa和70-130 KDa的条带均基本消失,说明姜黄油抑制了菌体细胞中部分蛋白质的表达,从而导致细胞无法正常繁殖,达到了抑菌效果。论文为深入探究与姜黄油类似的天然植物精油的化学成分、抑菌活性与机制以及改性技术提供参考,并将为其高值化开发与利用提供理论依据。