基于脂质体模型对黄酮类化合物抑菌机理的研究

【摘要】作为植物中的天然活性物质,黄酮类化合物具有较强的抑菌活性。在发挥抑菌效用时,黄酮类化合物必须经过细胞膜进入细菌细胞内,因此,黄酮类化合物与细胞膜的作用是其抑菌机制的一个重要方面。对黄酮类化合物抑菌机制的研究为这类天然产物的开发利用奠定了基础,从而进一步提高植物中活性物质的利用率,为安全天然防腐剂的研究提供了参考。本论文主要研究了四种黄酮类化合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌活性和细胞膜的损伤情况,并筛选不同的磷脂膜材,制备脂质体人工模型来模拟细菌的细胞膜,在此基础上探讨黄酮类化合物作用于细胞膜层面的抑菌机制。主要的研究结论如下：1.黄酮类化合物对大肠杆菌具有不同程度抑制作用,实验黄酮的最低抑菌浓度分别为,山奈酚(kaempferol)185.6(μ/mL,橙皮素(hesperitin)244.4μg/mL,儿茶素((+)-catechinhydrate)5050μg/mL,鹰嘴豆芽素A(biochaninA)对大肠杆菌几乎没有抑菌效果。四种黄酮类化合物对大肠杆菌的抑菌活性为山奈酚>橙皮素>儿茶素>鹰嘴豆芽素A。蛋白渗漏和透射电镜实验表明,具有抑菌活性的黄酮类化合物对大肠杆菌的细胞膜都有不同程度的损伤作用,会使大肠杆菌细胞内的内含物发生外漏,细胞膜渗透率改变,发生质壁分离等现象。2.考察了四种黄酮类化合物对金黄色葡萄球菌的抑菌效果,山奈酚、橙皮素、鹰嘴豆芽素A和儿茶素的最低抑菌浓度值分别为67.6μg/mL,155.0μg/mL,217.7μg/mL和1390.0μg/mL,由此反应出的抑菌活性强弱为山奈酚>橙皮素>鹰嘴豆芽素A>儿茶素。四种黄酮类化合物对金黄色葡萄球菌的细胞膜造成了较严重的损伤,使细胞膜发生破裂,内容物外漏。对金黄色葡萄球菌的抑菌活性强于大肠杆菌,且对金黄色葡萄球菌细胞膜的损伤能力强于大肠杆菌。3.脂质体制备过程中,在研究了DPPC/DPPG(摩尔比1：1)脂质体体系与黄酮类化合物作用的过程后发现,供试化合物与该人工膜作用的能力与宏观抑菌活性之间的关联性较差,因此,DPPC/DPPG(摩尔比1：1)脂质体不适合模拟大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的细胞膜。4.在DPPE/DPPG(摩尔比6：4)的脂质体模型中观察脂质体体系与黄酮类化合物的作用过程中,拉曼光谱和DSC的测量结果显示两者作用力强弱的趋势与其对大肠杆菌宏观抑菌活性的强弱趋势一致,呈现良好的关联性。通过非黄酮类化合物多粘菌素B验证后得出,DPPE/DPPG(6:4)脂质体的组成和比例适宜模拟大肠杆菌的细胞膜,在人工模型的基础上得出具有抑菌活性的黄酮与大肠杆菌细胞膜的作用模式是：在接触到磷脂膜的极性头部集团发生相互作用后,最终会插入磷脂的疏水尾部,造成细胞膜流动性的改变。5.通过拉曼光谱研究四种黄酮类化合物与DMPG磷脂膜材的相互作用发现,供试化合物对DMPG脂质体产生影响所需的浓度较低,且容易进入磷脂疏水尾部。结合黄酮类化合物对金黄色葡萄球菌的抑菌活性,发现DMPG磷脂膜材与金黄色葡萄球菌细胞膜的组成有一定程度的相似性。可以初步提供黄酮与细胞膜作用的模式,山奈酚主要作用于细胞膜的极性头部,儿茶素、橙皮素、鹰嘴豆芽素A则会较快地进入细胞膜的疏水区域。
【作者】何梦影；
【导师】徐晓云；
【作者基本信息】华中农业大学，食品科学，2014，硕士
【关键词】黄酮类化合物；抑菌活性；细胞膜损伤；脂质体模型；

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