抗菌活性Xoconostle梨(仙人掌属植物matudae)对大肠杆菌O157: H7在实验室中

文摘

本研究的目的是调查xoconostle梨的抗菌活性(仙人掌属植物matudae)对大肠杆菌O157: H7。Xoconostle梨切片,混合和离心机。当时上层清液过滤使用0.45μm滤波器获得直接提取。直接提取xoconostle梨对四株进行了测试大肠杆菌在脑心浸液O157: H7 (BHI)实验室中使用增长随着时间的推移和琼脂扩散试验。我们的研究结果表明,直接提取xoconostle梨有重要的()抑制作用在4、6和8% (v / v)浓度和完整的抑制作用为10% (v / v)在8 h的孵化37°C。最低抑制卷(MIV)是400年μL毫升⁻¹(v / v)和最小致死量(MLV)是650年μL毫升⁻¹(v / v)。xoconostle梨发现的抑制效应浓度依赖的依赖而不是压力。因此,xoconostle梨提取物有可能抑制的增长大肠杆菌O157: H7和可以提供一个自然控制病原污染的手段,从而减少食品安全风险。

1。介绍

食源性致病菌是主要关注消费者,食品工业,食品监管机构。食源性疾病的年度成本在美国报道2010年约1520亿美元,包括9.93亿美元所致大肠杆菌在医疗、场所O157: H7和其他经济损失(1]。大肠杆菌O157: H7是最重要的食源性致病菌之一,在美国,在1982年被首次发现。从1982年到2002年,大肠杆菌O157: H7在美国每年造成73000疾病包括8598例感染病例40例死亡(2]。大肠杆菌O157: H7导致严重胃肠道疾病,如腹泻带血出血性结肠炎,溶血性尿毒症综合征,旅行者腹泻(3,4]。因此,控制和预防大肠杆菌O157: H7在食品领域得到全世界的关注。

许多食物保藏技术开发控制和防止食源性病原体包括抗菌素。食品工业中使用的大多数抗菌素是化学防腐剂3]。尽管化学防腐剂已经被许多国家认可并使用多年,他们是被大多数消费者认为是不健康的3,5]。因此,天然抗菌剂已经成为越来越重要的食品工业以满足消费者的要求(5]。天然抗菌剂中可以找到各种各样的植物包括草药、香料、水果、蔬菜、热带植物(5,6]。植物含有一个数组的天然化合物与许多药用好处并提供约50%的当前制药(6]。虽然,一些报告演示了使用天然成分的功效[7- - - - - -10)和植物提取物(11- - - - - -16)控制食源性致病菌的生长,没有植物目前用作抗菌素(6]。因此,食品行业是非常激励替代化学防腐剂和天然抗菌剂。

Xoconostle梨(仙人掌属植物matudae)吸引了世界各地的研究人员的注意,由于这个梨的强有力的抗癌,抗糖尿病的,和抗氧化特性17- - - - - -19]。Xoconostle梨富含可溶性酚醛树脂,抗坏血酸,betalains相比,最常见的水果和蔬菜(19]。可溶性酚醛树脂、betalains和抗坏血酸在许多研究已经显示出有效的抗菌活性(6,8,10- - - - - -12,14- - - - - -16]。因此自然抗菌xoconostle梨有巨大的潜力。我们所知,没有文献中的信息的抗菌活性对任何致病菌包括xoconostle梨大肠杆菌O157: H7。因此,本研究的目的是检查xoconostle梨直接提取的抗菌活性大肠杆菌在脑心浸液O157: H7 (BHI)实验室中。

2。材料和方法

2.1。细菌培养激活和准备

四个种族的大肠杆菌O157: H7, F4546(紫花苜蓿发芽隔离),H1730(莴苣隔离),43895(牛肉隔离),944(香肠隔离)被用于这项研究。这些大肠杆菌O157: H7菌株选择从不同的隔离和与几个相关疫情来源。的大肠杆菌O157: H7菌株由美国博士美国夏天,弗吉尼亚理工大学食品科学与技术部门,并存储在冰箱−80°C股票存储我们的实验室。免疫印迹使用Protran硝化纤维素膜(BA85绘画纸,Schleicher和Schuell,桑福德我)进行识别大肠杆菌O157: H7菌株(20.]。确认步骤usingpolymerase连锁反应(PCR)测定的血清组也进行了识别大肠杆菌O157: H7菌株(21]。嗨的菌株被激活(美国马里兰州,正欲火花)在100年转移肉汤μL从存储文化到10毫升BHI肉汤和孵化24小时37°C。活性菌株在4°C储存在冰箱里。每个实验复制之前,每个菌株是条纹BHI琼脂和孵化24小时在37°C。一个孤立的殖民地被转移到10毫升BHI汤,和孵化37°C第二天使用。

2.2。Xoconostle提取制备

Xoconostle梨在格林斯博罗,从当地的杂货市场获得数控。对于每个实验复制,450克新鲜xoconostle梨在运行自来水冲洗,涂抹用纸巾,切成小块,在厨房搅拌器混合4分钟。这种准备是放置在50毫升管和离心10分钟利用热科学* Sorvall RC 6 +离心机(热科学有限公司阿什维尔,数控,美国)。使用0.45上层清液的过滤μ耐尔根滤波器(Nalge Nunc国际集团,罗切斯特,纽约,美国)收集的xoconostle直接提取存储在4°C到12到16小时内使用。

2.3。细菌枚举

细菌种类测定镀上BHI琼脂。在这个过程中,样本分别稀释到串行9毫升0.1%蛋白胨水解决方案(细菌蛋白胨,正欲,火花,医学博士,美国);(pH值);100μL适当稀释的表面镀上一式三份BHI琼脂板和孵化24小时37°C。板块与殖民地介于30 - 300被认为是细菌种类菌落计数来确定(3]。

2.4。随着时间的推移增长分析

增长随着时间的测定采用指令后由Marwan和内格尔22]和教区和卡罗尔[23)用细微的修改。一夜之间活性菌株分别稀释到串行9毫升0.1%蛋白胨水解决方案获得细菌日志CFU人口大约4毫升⁻¹。为每个单独的应变、批消毒管含9毫升BHI肉汤拌xoconostle提取获得不同浓度(4,6,8,10% v / v)和接种1毫升的前面稀释个别菌株。控制样品没有xoconostle提取为每个单独的菌株和空白样品没有细菌接种为每个包括治疗水平。最初的细菌数量为每个日志CFU应变约3毫升⁻¹这是决定使用先前描述的细菌计数方法。样本孵化用颤抖的在37°C 8 h,和细菌生长监测通过测量光密度介绍过o。d。邓肯(610海里)2 h间隔使用热科学Genesys 10年代紫外可见分光光度计(WI热费希尔科学有限公司麦迪逊,美国)。最后确定细菌种群的潜伏期。

2.5。琼脂扩散试验

琼脂扩散试验被雨果和拉塞尔(24和易卜拉欣和其他人16)用细微的修改工作。个别菌株生长在一夜之间连续稀释到9毫升0.1%蛋白胨水解决方案获得日志CFU 6毫升的细菌种类⁻¹约。稀释菌株10毫升无菌容器中的每个涨跌互现。嗨在500毫升0.2%的琼脂渐变80准备和灭菌15分钟的121°C。准备BHI琼脂是放置在一个水浴48°C和允许冷却然后用20毫升的先前接种混合文化实现日志CFU 4 - 5毫升的细菌种群⁻¹。接种BHI琼脂涌入培养皿(15×100毫米²)在大约50毫升,可以巩固在30分钟生物危害内阁。无菌软木钻孔机(8.0毫米直径)被用来在接种琼脂打孔井。琼脂插头使用消毒线圈被移除。Xoconostle提取在不同卷(200 - 1000年μL 25μL单元增加)和无菌蒸馏水调整为1毫升获得不同浓度(v / v)和注入井。盘子被关在一个生物危害的内阁为预扩散发生30分钟,在37°C孵化12 h,然后检查明显抑制发展的区域。观察到抑制区测量到最近的0.1毫米直径和报道后减去从观察到的区域直径。最低抑制卷(MIV)决心在这一点上。孵化的板块持续了三天来确定最小致死量(MLV)。MIV被定义为最低体积浓度导致显著的抑制作用在12 h的孵化37°C和MLV被定义为最低体积浓度显示显著抑制作用三天后孵化(16,25]。抑制区在3毫米或更大的被认为是显著的25,26]。

2.6。统计分析

每一个实验的测试进行了三次来确定xoconostle梨的生长的影响大肠杆菌O157: H7。平均值和标准偏差计算的一式三份样品。统计分析系统(SAS) (279.2版本是用于确定在不同浓度的显著的抗菌活性xoconostle提取和菌株在同一浓度之间的显著差异xoconostle提取使用数据意味着一式三份的析因方差分析样品的显著水平。

3所示。结果

图1显示的增长大肠杆菌O157: H7 BHI汤治疗不同的卷xoconostle提取在8 h的孵化37°C。控制样品,光密度读数达到吸光度范围0.654 - -0.812介绍过o。d。邓肯(610海里)。当大肠杆菌O157: H7菌株生长在BHI汤治疗4,6,8,和10% (v / v) xoconostle提取、光密度读数达到0.512 - -0.668的范围内,0.339 - -0.440,0.220 - -0.259,0.036 - -0.103分别介绍过o。d。邓肯(610海里)。光密度指数为0.1 (o . d . 610海里)或少以前定义为视觉增长和增长之间的部门(23,25]。因此,xoconostle提取在4、6和8% (v / v)浓度能够放慢的增长大肠杆菌O157: H7菌株而足以导致没有增长10%。表1显示了最终的人口大肠杆菌O157: H7菌株生长在BHI汤治疗不同浓度(v / v) xoconostle提取8 h后孵化的37°C。控制样品,大肠杆菌O157: H7持续增长,达到固定相。xoconostle提取物的添加4,6,8,10% (v / v)造成重大的()减少大肠杆菌O157: H7人口的平均值,,,日志CFU毫升⁻¹,分别。样品处理10% (v / v) xoconostle提取造成最终细菌种群保持最初的计数范围内(大约3日志CFU毫升⁻¹)。这些结果表明,xoconostle梨有显著的抑制作用大肠杆菌O157: H7, 10% (v / v)的浓度xoconostle提取需要实现完整的生长抑制。

表2显示了抑制区(100μL单位增加),形成井周围12 h的孵化后37°C。细菌生长出绿色的云在琼脂而区分清楚区仍在。最低浓度显示一个明确的抑制区是275年μL毫升⁻¹与平均(v / v)毫米。MIV被记录在400年显著抑制作用μL毫升⁻¹与平均(v / v)毫米。当xoconostle提取没有稀释被转移到好,平均抑制区毫米。经过三天的孵化,MLV被记录在650年显著抑制作用μL毫升⁻¹与平均(v / v)毫米。这些数据支持了增长随着时间的测定结果表明xoconostle梨有显著的抑制作用大肠杆菌O157: H7。

4所示。讨论

越来越多的消费者对食品的需求是最低限度处理和含有天然成分已经注意到最近。这种需求导致了食品行业为寻找天然抗菌剂。在目前的工作,xoconostle梨的抗菌活性进行了研究使用增长随着时间的推移和扩散化验。化验都是常见的食品微生物的抗菌活性研究(14,23,25,26),我们实验室有用于分析一致的结果(7,9,10,13,16]。随着时间的增长和扩散化验是实用、简单,可用于直接从水果和蔬菜中提取的直接检测。直接提取xoconostle梨获得机械没有任何化学物质,加热,或集中处理。直接提取是一个简单的和安全的过程,可以避免任何可能改变或破坏原生结构的活性成分。常见的提取过程包括化学或加热治疗可以改变活性成分总含量,功能、自然特征、或可能产生不安全的化合物(28,29日]。此外,直接提取水果或蔬菜可以应用于食品以安全的方式。

我们的研究结果表明,xoconostle梨的生长有明显的抑制作用大肠杆菌O157: H7。图1和表1表明xoconostle提取物浓度的增加与较慢的增长速度和更多的细菌数量减少,分别。表2显示逐步增加抑制区xoconostle提取物浓度的增加。这些结果表明,xoconostle提取是浓度依赖的抑制作用。另一方面,表1显示无显著(最后的细菌种类的差异大肠杆菌O157: H7菌株生长在同一浓度xoconostle提取除外大肠杆菌O157: H7 43895。然而,不同的大肠杆菌O157: H7菌株可能会在不同的增长率(30.)这可以解释的差异最终的细菌的数量大肠杆菌O157: H7 43895。因此,xoconostle梨有相同级别的抗菌活性不同大肠杆菌O157: H7菌株。因此,xoconostle梨是浓度依赖的抑制效果,而不是依赖。

xoconostle梨的抗菌活性从而可以占几个活性化合物包括酚醛树脂,抗坏血酸,betalains。Xoconostle梨结合酚类化合物包括高卢,香荚兰,4-hydroxybenzoic酸,儿茶素,表儿茶素,香兰素19]。尽管确切的酚类化合物的抗菌机制并不清楚,酚类化合物通常以他们的抗菌效果6]。酚类化合物的能力来改变微生物细胞渗透性,从而允许大分子的损失从细胞内部,可能有助于解释一些抗菌活动(11]。另一个可能的解释是酚类化合物干扰膜功能和与膜蛋白相互作用,导致结构变形和功能(11]。酚类化合物的结合可以提供协同抗菌作用,有利于更好的抗菌反应比较单个化合物的反应(15]。xoconostle梨含有多个酚类化合物的性质可能导致强大的抗菌活性。Xoconostle梨也含有丰富的抗坏血酸和抗坏血酸量高于最常见的水果和蔬菜覆盆子等红色李子,绿色的葡萄,梨,苹果,桃子,香蕉、洋葱、菠菜、卷心菜、豌豆、菜花、生菜和西红柿19]。抗坏血酸是作为还原剂具有化学自由基化学和生物系统(8,14]。此外,抗坏血酸吸收氧气的能力,这可能提供了一个屏障对所需的氧气大肠杆菌O157: H7 (8]。然而,独自抗坏血酸有较弱的抑制作用比抗坏血酸和酚类化合物的协同作用的效果8,10]。此外,xoconostle梨富含betalains有据可查的优秀的反激进主义的和抗氧化活性31日,32]。Betalains也可以作为调节器在内皮细胞粘附分子表达的31日]。Betalains有金属螯合的活动,他们可以螯合单元的不可或缺的内在阳离子Ca^{2 +}、铁^{2 +},毫克^{2 +}(12]。这些特征的betalains受到更多的关注表明抗病毒和抗菌活动(12,32]。强大的抗氧化性能betalains可能提供额外的障碍与抗坏血酸对所需的氧气大肠杆菌O157: H7。的存在与抗坏血酸可溶性酚醛树脂和betalains可能会引入强大的协同作用的抗菌效果。因此,它可能表明xoconostle梨的抗菌活性是由于这些活性化合物的协同效应。

基于这些实验的结果,我们建议可以使用直接从xoconostle梨提取物作为天然抗菌剂大肠杆菌O157: H7。抑制作用以来xoconostle梨被发现浓度依赖的依赖而不是压力,有效浓度必须确定为成功的工业应用。因此,这些发现可能导致更多地关注xoconostle梨针对其他病原体的抗菌活性。进一步的工作是要确定xoconostle梨上的影响大肠杆菌O157: H7各食品应用。未来在我们实验室工作将决定xoconostle梨对其它病原菌的抗菌活性沙门氏菌和单核细胞增多性李斯特氏菌和在食品检测模型。

确认

这项工作是由美国农业部国家食品与农业研究所孵化项目没有。数控。x - 2345 - 09 - 170 - 1在农业研究项目在北卡农业技术州立大学。这工作是海报在国际食品保护协会的年度会议上,2011年8月31日7月3日密尔沃基WI,美国。

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