苹果渣提取物作为天然抗菌剂的潜力评估：多酚成分的抗菌与抗生物膜活性研究

本研究针对合成防腐剂的安全性问题，探索苹果渣提取物（APE）作为天然替代品的潜力。研究人员通过溶剂提取法获得富含多酚的APE，系统评估其对8种病原菌的抗菌活性及生物膜抑制效果。结果显示APE对全部受试菌株均具有抑制效果，其中对Aeromonas caviae Sch3的MIC低至7.5 mg/mL，并能完全抑制三种病原菌的生物膜形成。该研究为农业废弃物高值化利用和食品天然防腐剂开发提供了重要依据。

　　

在全球食品工业面临合成防腐剂安全性质疑的背景下，寻找安全有效的天然替代品成为当务之急。苹果作为世界主要水果作物，其加工过程中产生的苹果渣占原料重量的30%，大量堆积不仅造成资源浪费，还带来环境压力。值得注意的是，苹果渣富含多酚类生物活性物质，包括根皮苷、绿原酸、槲皮素和表儿茶素等，这些化合物已被证实具有抗氧化、抗炎和血糖调节等多种生理功能。然而，关于苹果渣提取物抗菌性能的研究存在争议，部分研究显示其抗菌效果微弱或不显著，这促使研究人员开展更系统的评估。

本研究由西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学化学工程系研究团队完成，论文发表在《Industrial Crops and Products》期刊。研究人员采用常规溶剂提取法（50%乙醇/水溶液）从两个不同年份（2022年和2023年）收集的苹果渣中提取多酚化合物，对提取物进行了全面的理化特性表征，包括总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）和抗氧化活性测定。通过琼脂扩散法评估提取物对8种病原菌的抑制效果，采用微量稀释法测定最小抑菌浓度（MIC），并利用结晶紫染色法分析生物膜形成情况。此外，研究还通过有机溶剂萃取、超滤和固相萃取等技术对粗提物进行分级分离，比较各馏分的抗菌活性。

3.1. 提取物表征

研究人员发现两个年份的苹果渣提取物在总酚含量方面无显著差异（AP22为21.95±1.05 mg GAE/g DW，AP23为20.79±0.20 mg GAE/g DW），但AP22的黄酮含量显著高于AP23（21.66±3.10 vs 8.98±1.33 mg RE/g DW）。抗氧化活性测定显示，DPPH法测得的AP22抗氧化活性显著高于AP23（6.24±0.68 vs 3.08±0.46 mg TE/g DW），而ABTS和FRAP法则显示两年份间无显著差异。与文献报道的其他提取方法相比，本研究采用的50%乙醇常规提取法获得了较高的多酚得率。

3.2. 抗菌活性

琼脂扩散试验表明，200 mg/mL浓度的苹果渣提取物对所有测试菌株均产生抑制圈，其中AP22提取物的平均抑制圈直径为1.20±0.37 cm，AP23为0.93±0.46 cm。对革兰氏阳性菌的抑制效果略优于革兰氏阴性菌，但差异不显著。值得注意的是，AP22提取物对A. baumannii表现出强烈抑制，而AP23对K. pneumoniae无抑制效果，这种差异可能与两年份间黄酮含量的不同有关。

3.2.1. 最小抑菌浓度

微量稀释法测定显示，AP22提取物对A. caviae Sch3、P. syringae CECT 4429和L. monocytogenes CECT 935的MIC值分别为7.5 mg/mL、15 mg/mL和60 mg/mL。与单独测试的四种多酚化合物（没食子酸、绿原酸、根皮苷和芦丁）相比，粗提物表现出更强的抗菌活性，表明提取物中各组分间存在协同作用。

3.2.2. 生物膜形成

在MIC浓度下，苹果渣提取物能完全抑制三种病原菌的生物膜形成。在1/2 MIC浓度下，对A. caviae Sch3和P. syringae的生物膜抑制率分别为71%和33%，但意外地促进了L. monocytogenes的生物膜形成。在1/4 MIC浓度下，提取物反而促进了L. monocytogenes和P. syringae的生物膜形成，这种现象可能与细菌应对提取物压力的适应性反应有关。

3.3. 分级提取物的抗菌活性

通过有机溶剂萃取、超滤和固相萃取获得的分级产物中，丁醇萃取组分和分子量<1 kDa的组分表现出较好的抗菌活性，但没有任何分级产物的抗菌效果优于粗提物，进一步证实了粗提物中各组分间的协同抗菌效应。

研究结论表明，苹果渣提取物具有显著的抗菌和抗生物膜活性，其效果与提取物中的多酚含量，特别是黄酮类化合物含量密切相关。虽然提取物的抗菌活性强度可能不足以直接用于医药领域，但其在食品工业中作为天然防腐剂和功能包装材料添加剂具有重要应用价值。研究还发现，粗提物的抗菌效果优于任何分离组分或单一多酚化合物，表明苹果渣提取物的抗菌机制涉及多组分协同作用。这些发现不仅为苹果渣的高值化利用提供了科学依据，也为开发基于农业废弃物的天然防腐剂提供了新思路，符合循环经济和减少食品浪费的可持续发展理念。