《Food Bioscience》：Phytochemical Profiling and Double-target antimicrobial evaluation of
Hordeum vulgare L. (Sa?da 183 Variety seeds): An integrated
In Vitro and
In Silico Study
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本研究调查了水甲醇提取物对大麦（Hordeum vulgare L.）Sa?da 183种子的植物化学组成、抗菌活性及可能的分子相互作用。定量分析显示，总酚含量为17.67 ± 0.58 mg没食子酸当量（GAE）/g干提取物，总黄酮含量为24.19 ± 1.
本研究调查了水甲醇提取物对大麦（Hordeum vulgare L.）Sa?da 183种子的植物化学组成、抗菌活性及可能的分子相互作用。定量分析显示，总酚含量为17.67 ± 0.58 mg没食子酸当量（GAE）/g干提取物，总黄酮含量为24.19 ± 1.00 mg槲皮素当量（QE）/g干提取物。定性植物化学筛选揭示了多种生物活性代谢物类别的存在，包括多酚、鞣质、生物碱、黄酮类、苷类、萜类及游离醌类。气相色谱-质谱联用分析（GC-MS）初步鉴定出48种化合物，其中主要成分为四甲基吡嗪（27.80%）、环氧乙烷-2-羧酸乙酯（两个色谱峰分别为17.34%和7.76%）、正十六烷酸（12.07%）和9,12-十八碳二烯酸（Z,Z）（10.74%）。提取物表现出选择性抗菌谱，采用琼脂孔扩散法，在100 mg/mL浓度下对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）的抑菌圈直径分别为24 ± 2.5 mm和23 ± 1 mm，显示中等至显著活性。在抗真菌试验中，对白色念珠菌（Candida albicans）活性最强，100 mg/mL时抑菌圈为20 ± 0.7 mm。研究人员针对DNA旋转酶（DNA gyrase）、二氢叶酸还原酶（dihydrofolate reductase, DHFR）、羊毛甾醇14-α脱甲基酶（lanosterol 14-α demethylase, CYP51）和β-1,3-葡聚糖合酶（β-1,3-glucan synthase, FKS1）进行分子对接模拟，以探索所观察到的抗菌效应的可能机制。对接结果表明，脂肪酸，特别是正十六烷酸和9,12-十八碳二烯酸，显示出有利的预测结合谱，主要通过与所选微生物靶点中关键残基的疏水相互作用驱动。总体而言，这些发现提示H. vulgare L. Sa?da 183种子具有选择性抗菌特性，值得进一步研究。未来研究，包括最低抑菌浓度（MIC）、最低杀菌浓度（MBC）和最低杀真菌浓度（MFC）测定、化合物分离、酶抑制试验及毒性评价，是确认这些结果生物学相关性所必需的。
**论文解读：大麦（Hordeum vulgare L.）Sa?da 183品种种子的植物化学分析与双靶点抗菌评价**
**研究背景**
植物是天然生物活性化合物的重要来源，其代谢产物（如多酚、生物碱、黄酮类等）不仅有助于植物适应环境胁迫，还展现出多种药理活性。大麦（Hordeum vulgare L.）作为全球第四大谷物作物，除营养外，还具有抗糖尿病、抗高血压、抗癌等潜在治疗价值，其抗菌活性主要源于对微生物膜、酶活性及生物膜的干扰。然而，大麦的化学组成和生物活性因品种、地理起源、环境条件等因素差异显著。Sa?da 183是阿尔及利亚当地重要农艺品种，但其植物化学特征和抗菌机制的科学信息尚不充分。因此，研究人员开展此项研究，旨在表征Sa?da 183种子水甲醇提取物的植物化学组成，评估其体外抗菌活性，并通过分子对接模拟探索活性化合物与关键微生物酶的可能相互作用，为其在食品和制药领域的潜在应用提供初步依据。该论文发表在《Food Bioscience》。
**主要技术方法**
研究人员从阿尔及利亚Mila市谷物和豆类合作社（CCLS）获取Sa?da 183种子。将种子粉末以甲醇/水（80:20，v/v）在室温下浸泡48小时制备水甲醇提取物。采用标准定性植物化学测试检测代谢物类别。总酚含量（TPC）用Folin-Ciocalteu比色法，总黄酮含量（TFC）用氯化铝（AlCl
3）比色法。气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析使用Shimadzu QP2010系统，OV-1701毛细管柱，化合物鉴定基于NIST05质谱库。抗菌活性评估采用纸片扩散法和琼脂孔扩散法，细菌菌株包括Bacillus spizizenii ATCC 6633、Staphylococcus aureus ATCC 25923、Escherichia coli ATCC 11303和Salmonella typhimurium ATCC 14028；真菌菌株包括Fusarium oxysporum、Aspergillus flavus、Aspergillus niger、Penicillium spp.及Candida albicans。分子对接使用AutoDock Vina，靶点结构来自蛋白质数据库（PDB）：DNA旋转酶（8QQI）、二氢叶酸还原酶（DHFR，6CQA）、羊毛甾醇14-α脱甲基酶（CYP51，5TZ1）和β-1,3-葡聚糖合酶（FKS1，9WZS），配体为GC-MS鉴定的主要化合物，通过重对接和交叉对接验证方法可靠性。
**研究结果**
**3.1 植物化学筛选**
定性分析显示，水甲醇提取物中存在多酚、鞣质、生物碱、黄酮类、苷类、萜类及游离醌类，而花青素、皂苷和蒽醌未检出。
**3.2 总酚和总黄酮含量**
提取物总酚含量为17.67 ± 0.58 mg没食子酸当量（GAE）/g干提取物，总黄酮含量为24.19 ± 1.00 mg槲皮素当量（QE）/g干提取物，表明提取物富含酚类成分。
**3.3 GC-MS分析**
GC-MS初步鉴定出48种化合物，主要成分为四甲基吡嗪（27.80%）、环氧乙烷-2-羧酸乙酯（两个峰共占25.10%）、正十六烷酸（棕榈酸，12.07%）和9,12-十八碳二烯酸（Z,Z）（亚油酸，10.74%），这些化合物占色谱总峰面积的大部分。
**3.4 生物活性**
**3.4.1 抗菌潜力初步筛选**
纸片扩散法显示，提取物对金黄色葡萄球菌（S. aureus）有弱活性（100 mg/mL时抑菌圈11 mm），对鼠伤寒沙门氏菌（S. typhimurium）仅在100 mg/mL有微弱抑制，对大肠杆菌和B. spizizenii无活性。琼脂孔扩散法效果更优，提取物在100 mg/mL时对S. aureus和S. typhimurium分别产生24 mm和23 mm抑菌圈，与阳性对照庆大霉素相当，且呈剂量依赖性。统计分析表明，菌株效应显著，S. aureus和S. typhimurium敏感性最高。
**3.4.2 抗真菌潜力初步筛选**
琼脂孔扩散法显示，提取物对白色念珠菌（C. albicans）活性最强（100 mg/mL时20 mm），对Penicillium spp.和Fusarium oxysporum有中等活性，对Aspergillus niger和Aspergillus flavus活性很低。菌株效应显著，C. albicans最为敏感。
**3.4.3 方法学考虑与标准化机制**
琼脂孔扩散法优于纸片扩散法，归因于大体积样品在琼脂中径向迁移更佳。提取物选择性抗菌活性可能与细胞壁结构差异有关：革兰氏阳性菌（S. aureus）缺乏外膜，酵母（C. albicans）脂质膜更易接近，而革兰氏阴性菌（E. coli）和丝状真菌具有外膜或致密孢子壁限制渗透。
**3.4.4 安全性考虑与毒理学局限性**
本研究缺乏提取物毒性评价，尽管大麦是食品安全谷物，但高浓度粗提物可能对哺乳动物细胞有细胞毒性或溶血作用。未来需通过选择性指数（SI）确定安全浓度阈值。
**3.5 分子对接分析**
**3.5.1 对细菌酶的对接分析**
针对DNA旋转酶，正十六烷酸结合能–7.7 kcal/mol，与共结晶配体LRL（–7.8 kcal/mol）相当，形成氢键（His45、Arg91）和疏水相互作用。针对DHFR，9,12-十八碳二烯酸结合能–7.7 kcal/mol，略优于共结晶配体PQD（–7.6 kcal/mol），形成氢键（Arg52、Lys32）和疏水相互作用。
**3.5.2 对真菌酶的对接分析**
针对CYP51，9,12-十八碳二烯酸结合能–8.6 kcal/mol，优于共结晶配体VT1（–8.4 kcal/mol），主要依赖疏水相互作用；正十六烷酸结合能为–8.4 kcal/mol，形成氢键。针对FKS1，9,12-十八碳二烯酸结合能–5.6 kcal/mol，略优于共结晶配体enfumafungin（–5.3 kcal/mol），仅通过疏水相互作用。
**总结与讨论**
讨论部分强调，分子对接结果仅为预测性假设，不能直接证明酶抑制或抗菌机制。提取物活性可能源于多组分协同效应，而非单一化合物。研究局限性包括：化合物鉴定仅基于质谱库匹配（未用标准品确认），缺乏定量浓度数据，分子对接未考虑动态细胞内环境，且未进行实验性酶抑制试验或MIC/MBC/MFC测定。此外，缺少毒理学评价是当前应用的主要障碍。
**结论**：本研究提供了大麦Sa?da 183种子水甲醇提取物的植物化学组成和抗菌潜力的新见解。定量分析显示总酚17.67 ± 0.58 mg GAE/g干提取物，总黄酮24.19 ± 1.00 mg QE/g干提取物。定性筛选揭示多种生物活性代谢物组。GC-MS分析进一步突出化学多样性，主要初步鉴定化合物包括四甲基吡嗪、环氧乙烷-2-羧酸乙酯、正十六烷酸和9,12-十八碳二烯酸。提取物表现出选择性和中等抗菌特征，在琼脂孔扩散法中抗金黄色葡萄球菌和鼠伤寒沙门氏菌效果显著，抗白色念珠菌活性中等。分子对接分析提供支持性计算证据，表明所选脂肪酸（特别是正十六烷酸和9,12-十八碳二烯酸）可能与关键细菌和真菌靶点（DNA旋转酶、DHFR、CYP51和FKS1）有利相互作用，预测结合主要由疏水相互作用驱动。总体而言，结果提示H. vulgare L. Sa?da 183种子具有选择性抗菌特性，值得进一步研究。但需谨慎解读，因为GC-MS化合物鉴定仍为初步，分子对接不能确认实际酶抑制。未来研究应包含LC-MS/MS补充分析、化合物分离、MIC/MBC/MFC测定、酶抑制试验、细胞毒性及体内毒理学验证，以确认该地方大麦品种作为天然抗菌剂来源的生物学相关性、安全性和潜在应用。
