《Antibiotics》：Brassica spp. and Antimicrobial Power: A Review of MICs of Their Plant Extracts
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背景/目的：芸薹属（Brassica spp.）构成了一类重要的可食用植物群体。过去一个世纪以来，这些植物作为具有抗癌、抗炎、抗氧化或心脏保护特性的生物活性物质生产者的重要地位已被明确确立。该属包含超过34个物种及多个亚种。芸薹属物种同样具备抗菌特性，这是该植
背景/目的：芸薹属（Brassica spp.）构成了一类重要的可食用植物群体。过去一个世纪以来，这些植物作为具有抗癌、抗炎、抗氧化或心脏保护特性的生物活性物质生产者的重要地位已被明确确立。该属包含超过34个物种及多个亚种。芸薹属物种同样具备抗菌特性，这是该植物群的一个重要方面。因此，本研究的目的是探索不同芸薹属物种提取物的抗菌特性。在当前抗菌药物耐药性危机以及这些食物可能对肠道微生物群产生调节作用的背景下，这些方面具有重要意义。方法：研究人员利用Scopus、Web of Science和Google Scholar数据库进行了科学文献检索。检索以“抗菌剂”以及“芸薹属（Brassica）”作为主要初始术语进行。从大量筛选出的论文中，选取了那些包含最低抑菌浓度（MIC）数据以及提取程序、受试微生物等信息的文献。结果：从文献中总共筛选出41篇论文。其中大多数涉及甘蓝（Brassica oleracea），共计14篇论文。不同物种之间以及植物的不同部位之间存在差异，这取决于获取提取物所使用的提取程序。结论：研究人员检测到芜菁（Brassica rapa）提取物具有更高的抗菌效力，当采用水蒸馏法或微波辅助水蒸馏法时，其最佳MIC值为0.25 μg/mL。此外，黑芥（Brassica nigra）在气相萃取时表现出最强的抑制作用，最佳MIC值为0.012 μg/mL。迄今为止，尚未有关于芸薹属提取物MIC值的综述发表。
1. 引言
十字花科（Brassicaceae）是一个重要的植物科，包含超过4000个物种。在其众多属中，芸薹属（Brassica）因其作为可食用蔬菜来源的全球重要性而尤为突出。该属包含超过34个物种及众多亚种。从健康角度来看，芸薹属物种含有大量生物活性化合物，因其抗癌、抗炎、抗氧化和心脏保护特性而被广泛认为是“健康”食品。芸薹属植物也表现出抗菌活性。早期研究描述了特定化合物（主要是异硫氰酸酯（isothiocyanates, ITCs））的抗菌作用，这些化合物是硫代葡萄糖苷（glucosinolates, GLS）酶解产物，也是芸薹属物种的关键成分。除了硫代葡萄糖苷和异硫氰酸酯外，研究人员还在芸薹属物种中鉴定出了几种抗菌肽（antimicrobial peptides, AMPs）。研究芸薹属物种抗菌特性的必要性源于以下几个方面：首先，全球多重耐药性（multidrug resistance, MDR）危机需要发现新的抗菌化合物，特别是源自天然来源、更易被消费者接受的化合物；其次，由于这些蔬菜被普遍食用，它们调节肠道微生物组的潜力日益受到关注。本工作的目的是提供一项叙述性综述，评估芸薹属物种的抗菌和抗真菌活性。迄今为止，尚无综合性综述探讨芸薹属的抗生素特性，特别是关于植物提取物获得的最低抑菌浓度（minimum inhibitory concentrations, MICs）的数据。
2. 芸薹属（Genus Brassica）
十字花科——也称为其旧名但依然有效的名称Cruciferae——是一个大型科，包含约4140个物种。在所有属中，芸薹属是最著名且经济意义最重要的。它包含六个主要物种：黑芥（B. nigra）、甘蓝（B. oleracea）、芜菁（B. rapa）、埃塞俄比亚芥（B. carinata）、褐芥（B. juncea）和欧洲油菜（B. napus）。甘蓝是主要的蔬菜物种，展现出广泛的形态多样性，包括西兰花、卷心菜、苤蓝、花椰菜、抱子甘蓝和羽衣甘蓝等多个变种。
3. 芸薹属的植物化学成分
芸薹属蔬菜提供了多种可食用器官。该属成员富含多种营养和生物活性成分。其植物化学活性归因于一系列分子，可能同时包括抗氧化和非抗氧化化合物。
3.1. 抗氧化化合物
总抗氧化能力（total antioxidant capacity, TAC）是一个化学概念，定义为食物或生物系统减少或对抗细胞氧化挑战的能力。与许多其他蔬菜物种相比，芸薹属物种显示出更强的抗氧化潜力。多项研究一致报告，水溶性抗氧化剂约占总抗氧化能力的80-95%，而脂溶性抗氧化剂贡献5-20%。
3.1.1. 水溶性抗氧化剂
蔬菜中最重要的一组抗氧化剂是酚类化合物。黄酮类化合物（flavonoids）是酚类化合物的主要类别，在芸薹属蔬菜中含量丰富，其中最重要的是黄酮醇（flavonols）、黄酮（flavones）和花青素（anthocyanins）。在水溶性抗氧化剂中，维生素C（抗坏血酸）的浓度因芸薹属物种和环境条件而异。维生素B9（叶酸）主要存在于生的西兰花、抱子甘蓝和羽衣甘蓝中。
3.1.2. 脂溶性抗氧化剂
类胡萝卜素（carotenoids）和维生素E对芸薹属物种的总抗氧化能力贡献相对较小。然而，它们在羽衣甘蓝、西兰花和抱子甘蓝中含量可观。类胡萝卜素与预防癌症和心血管疾病有关。维生素E中的α-生育酚是芸薹属蔬菜中的主要脂溶性抗氧化剂。
3.2. 非抗氧化化合物
芸薹属蔬菜中微量营养素和宏量营养素的可用性取决于其种植的土壤条件。羽衣甘蓝在常见芸薹属蔬菜中含有最高浓度的微量营养素和宏量营养素。硫代葡萄糖苷（glucosinolates, GLSs）是源自氨基酸生物合成的非抗氧化化合物，主要位于叶片中，作为抵御害虫的防御机制。虽然GLSs本身不直接影响人类健康，但其水解产物异硫氰酸酯（isothiocyanates, ITCs）通过人体肠道中黑芥子酶的作用生成，与预防多种癌症有关。
4. 方法学
文献检索的目标是选择所有报道芸薹属植物抗菌特性的科学文章。使用了三个搜索引擎：Scopus、Google Scholar和Web of Science（WoS）。检索标准为“Brassica and antimicrobial”。共初步找到1775篇文章。经过初步筛选，排除了1476篇论文。从剩余的299篇文献中，排除了52篇重复或无法获取的。随后对剩余的247篇论文进行了更具体的检查，最终确定了纳入综述的41篇文章。排除标准包括：未用英语或西班牙语发表、缺乏MIC数据、涉及金属纳米颗粒、作物保存、蜂蜜特性或活性包装等研究。入选标准为：属于芸薹属的植物物种；使用溶剂提取方法；抗菌活性以最低抑菌浓度（MIC）表示。
5. 植物化学物质的抗菌活性
从公共卫生角度看，食用植物提取物针对食源性病原体的抗菌特性特别值得关注。
5.1. 植物化学物质的提取
旨在鉴定植物中抗菌物质的研究通常从筛选植物提取物和进行生物活性测定开始。植物产生两大类植物化学物质：初级代谢产物和次级代谢产物。从植物材料中提取和表征生物活性化合物涉及几个方法学步骤。
5.2. 微生物对植物化学物质敏感性的定量
最低抑菌浓度（MIC）测定是评估细菌菌株对给定抗菌化合物敏感性的金标准。MIC测试在临床实验室中常规进行，以评估细菌感染的抗菌药敏谱。MIC测定优于抑菌圈（zone of inhibition, ZOI）方法，因为它提供了抑制细菌生长所需抗菌剂最低浓度的精确、定量测量。因此，本综述仅纳入以MIC形式报告抗菌活性的研究。
6. 芸薹属植物和种子的抗菌活性
芸薹属植物提取物的抗菌活性自20世纪30年代以来就得到认可。其主要抗菌活性归因于挥发性含硫化合物、硫代葡萄糖苷（GLS）及其水解产物异硫氰酸酯。大多数参考文献中未确定芸薹属样品的具体栽培品种或变种名称。
6.1. 甘蓝（B. oleracea）
多位作者研究了该物种不同变种的抗菌特性。Sousa等人研究了两个变种花序的水提物，所有提取物均表现出抗菌活性，仅抑制革兰氏阳性菌。葡萄牙绿花椰菜（var. costata）对蜡样芽孢杆菌（B. cereus）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）的MIC值最低（0.1 mg/mL）。Hu等人报告了对大肠杆菌O157:H7和李斯特菌的MIC分别为2和16 mg/mL。Aydin的研究显示提取物对真菌的效果（MIC 0.0078-5 mg/mL）优于细菌（MIC 0.625-5 mg/mL）。对于红甘蓝（var. capitata f. rubra），甲醇提取物对革兰氏阳性菌（包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA）的MIC为100 mg/mL，对革兰氏阴性菌为100-400 mg/mL。Mansour等人报告埃及红甘蓝酚类提取物对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和大肠杆菌具有显著抗菌活性（MIC分别为4、5和5 μg/mL）。对于西兰花（var. italica），乙醇提取物对枯草芽孢杆菌和鼠伤寒沙门氏菌的MIC约为0.39和0.78 mg/mL。Abdelhalim等人报告西兰花叶的二氯甲烷提取物对幽门螺杆菌的MIC为7.8 μg/mL，对枯草芽孢杆菌为3.9 μg/mL。对于花椰菜（var. botrytis），Muntean等人测试的乙醇提取物对所有参考菌株和临床分离株（MIC 50 μg/mL）均有活性。对于白甘蓝（var. capitata f. alba），乙醇提取物对参考菌株的MIC范围为6.25-12.5 μg/mL。从白甘蓝种子中提取的γ-硫素肽对黑曲霉和黄曲霉显示出强效抗真菌活性（MIC 2 μM）。
6.2. 芜菁（B. rapa）
Hong和Kim研究了β-苯乙基异硫氰酸酯对副溶血性弧菌等的抗菌效果，MIC为100 μg/mL。Behnam和Sani测试了根和叶的乙醇提取物，对金黄色葡萄球菌和蜡样芽孢杆菌的最高MIC为0.312 mg/mL。Tenore等人测试了种子提取物，对粪肠球菌的MIC为16 μg/mL，对白色念珠菌为64 μg/mL。Saka等人使用水蒸馏法（HD）或微波辅助水蒸馏法（MAHD）研究芜菁顶叶和根，MAHD技术效果最好，对单核细胞增生李斯特菌和多种真菌的MIC为0.25-1.25 μg/mL，对金黄色葡萄球菌、肠炎沙门氏菌、大肠杆菌等的MIC为0.5-2 μg/mL。
6.3. 黑芥（B. nigra）
Turgis等人报告芥末精油对大肠杆菌O157:H7和伤寒沙门氏菌的有效MIC为0.2%（v/v）。Reyes-Jurado等人研究了气相萃取的芥末精油，对鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）、化脓性链球菌以及真菌白色念珠菌和扩展青霉的MIC为0.012 μg/mL空气。
6.4. 褐芥（B. juncea）
Miceli等人报告水提物对大多数最敏感菌株的MIC约为10 mg/mL，对肠杆菌科的最低MIC为3.1 mg/mL。Chandrashekar等人报告乙醇提取物对粪肠球菌和副伤寒沙门氏菌的最低MIC为0.02/0.04 mg/mL。
6.5. 欧洲油菜（B. napus）
Kim和Lee测试了油菜籽饼的粗提物，对革兰氏阳性菌的MIC为2-8 mg/mL，对革兰氏阴性菌为128 mg/mL，对酵母菌为4 mg/mL。
6.6. 芸苔（B. campestris）、白芥（B. hirta）和结球甘蓝（B. capitata）
Bai等人报告芸苔种子甲醇提取物对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的MIC为250 μg/mL。Mignone等人报告从白芥种子纯化的蛋白Sin a1对酿酒酵母、贝酵母和禾谷镰刀菌是一种强效抗真菌剂（MIC介于3-6 μM之间）。
7. 结论
本综述存在自身局限性，包括论文收集时间跨度长、植物分类学的演变以及具体方法的差异。由于其可食用来源，芸薹属代表了一类有前景的具有抗菌活性的化合物来源，可用于医学、农业和食品保鲜领域。并非所有芸薹属物种都表现出高抗菌活性。甘蓝是评估最多的物种，二氯甲烷提取物对枯草芽孢杆菌的最低MIC为3.9 μg/mL。然而，报告具有相对较高抑制程度的物种是芜菁和黑芥。对于芜菁，当使用水蒸馏法或微波辅助水蒸馏法时，报告的最低MIC为0.25 μg/mL；而对于黑芥，当使用气相法时，确定的最低MIC为0.012 μg/mL。在这两种情况下，实现高抗菌力所依赖的特定提取方法非常重要。其他芸薹属物种也能抑制细菌和/或真菌。在任何情况下，粗植物提取物的MIC值并不一定能预测其在食品、临床、农业或体内条件下的抗菌功效，在提出实际应用前应考虑生物利用度、基质效应、稳定性、毒性和可达到的浓度等因素。
