从Rosa rugosa cv. ‘Plena’中提取的鞣花酸：对金黄色葡萄球菌的抗菌机制及其在叶类蔬菜保鲜中的应用

《Food Chemistry》：Ellagic acid screened from Rosa rugosa cv. ‘Plena’: Antibacterial mechanism against Staphylococcus aureus and application in leafy vegetable preservation

本研究采用新型高分辨率抗菌谱分析法，从平阴玫瑰（Rosa rugosa cv. 'Plena'）中成功筛选出原花青素（Ellagic acid）作为天然抗菌剂，系统探究其对金黄色葡萄球菌的抑菌效果及机制，包括破坏细胞膜/壁完整性、抑制胞内代谢及生物膜形成等，并通过菠菜保鲜验证其应用潜力。

　　

张文莉|白佳瑜|秦冰倩|陈王辉|陈雨霞|童胜强

浙江工业大学药学院，中国杭州310014

摘要

本研究采用了一种新型的高分辨率抗菌分析方法，快速从‘Plena’品种的蔷薇（Rosa rugosa cv. ‘Plena’）中筛选出天然抗菌候选物质。成功筛选出了鞣花酸（Ellagic acid），并系统地研究了其抗菌活性、作用机制、蛋白质组学分析以及对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的应用潜力。结果表明，鞣花酸通过破坏细菌细胞膜和细胞壁的完整性、抑制细胞内代谢过程、抑制细胞外聚合物的合成以及抑制细菌的呼吸功能来发挥抗菌作用。蛋白质组学分析进一步揭示了三种核心机制：抑制蛋白质/核酸的合成、破坏膜完整性以及抑制生物膜的形成。此外，实验还证实鞣花酸能够显著降低菠菜中金黄色葡萄球菌的存活数量，表明其在食品防腐方面具有广阔的应用前景。

引言

近年来，由于家庭和饮食结构的变化，以及2019年新型冠状病毒的爆发，越来越多的家庭和个人开始增加对新鲜切割蔬菜、方便食品等产品的消费（Robinson-Oghogho等人，2022年；Sun Kim等人，2024年）。预计到2023年，中国鲜食市场的规模将达到1000亿元人民币，年增长率预计将持续上升（Feng等人，2024年）。新鲜农产品主要包括可以直接从包装中食用的未加工蔬菜（Amin N. Olaimat等人，2021年；A. N. Olaimat & Holley，2012年）。然而，多项研究表明，叶类蔬菜容易受到金黄色葡萄球菌的污染，这可能对消费者构成风险（Seo等人，2010年；Hong等人，2015年）。此外，微生物污染可能发生在多个环节，包括蔬菜种植、收获、运输和加工过程，因此需要密切关注这一问题（Rasines等人，2023年）。

金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）是一种革兰氏阳性球形细菌，是一种高度适应性的病原体。它不仅能够在多种宿主环境中生存（Bencardino等人，2021年），还是导致葡萄球菌食物中毒的主要致病因子——这种疾病在全球范围内造成了巨大的经济损失。这种食源性疾病的毒性机制涉及摄入被金黄色葡萄球菌产生的一个或多个肠毒素污染的食物或饮料，从而引发呕吐和腹泻等临床症状。因此，金黄色葡萄球菌是全球最常见的食源性病原体之一（Alarcón等人，2006年；Dan等人，2023年）。例如，由金黄色葡萄球菌引起的大规模食源性疾病暴发已经发生在多个地方，包括意大利的一家养老院、比利时的一个快餐店以及日本的京都（Govari & Pexara，2025年；Savini等人，2023年；Suzuki等人，2017年）。这不仅对传统的化学防腐剂提出了挑战，长期摄入山梨酸钾等防腐剂也会对人类健康造成严重危害（Piper & Piper，2017年）。

因此，迫切需要探索针对金黄色葡萄球菌的新抗菌剂。近年来，植物来源的天然抗菌物质受到了越来越多的关注（Wei等人，2019年）。此外，植物活性成分作为一种有前景的解决方案，不仅可以抑制细菌的毒力因子（如生物膜、群体感应和细菌毒素），还可以直接杀死细菌，并在一定程度上替代传统防腐剂（T. Liu等人，2024年）。

在富含生物活性化合物的众多植物物种中，Rosa rugosa Thunb（蔷薇）作为一种传统中药，具有多种生物活性，包括美容、抗衰老和抗菌作用（Z. Zhang等人，2022年）。蔷薇中含有丰富的可水解单宁、黄酮类、萜类、酚酸、多糖、生育酚、类固醇等化合物（Jiang等人，2009年；Kumar等人，2008年）。目前，关于蔷薇的研究主要集中在精油和氢溶胶等多组分产品的协同效应上，而对其单个成分的抗菌活性及其物质基础的研究相对较少（He等人，2024年）。在蔷薇的各种活性成分中，鞣花酸（Ellagic acid）这种天然存在的多酚化合物受到了研究人员的广泛关注（M. Wen等人，2023年）。值得注意的是，先前的研究表明，鞣花酸广泛存在于草莓和石榴等多种植物中，具有抗氧化、抗炎和抗肿瘤等多种生物活性，同时也表现出一定的抗菌潜力（Alsalamah等人，2023年；Fotschki等人，2018年；Mannino等人，2023年）。然而，目前关于鞣花酸抑制金黄色葡萄球菌的研究仍存在一些局限性。特别是，鞣花酸对金黄色葡萄球菌的特定抗菌效果及其作用机制尚未完全阐明。另一方面，关于鞣花酸来源的研究也需要进一步扩展。尽管已知鞣花酸存在于多种植物中，但关于从蔷薇中快速分离和纯化鞣花酸的研究以及对其抗菌活性的深入研究仍然有限。作为具有观赏和药用价值的植物，蔷薇的花朵、叶子等部位含有多种生物活性成分。探索和利用蔷薇中的鞣花酸可能为天然抗菌剂的开发提供新的途径。

基于上述背景，本研究采用了一种新型的高分辨率抗菌分析方法，快速从‘Plena’品种的蔷薇中筛选出天然抗菌候选物质（即鞣花酸）。系统地研究了其对金黄色葡萄球菌的抗菌效果，并从多个维度深入分析了其抗菌机制：最低抑菌浓度（MIC）、细胞膜、细胞壁、细菌形态、细胞内成分、细胞外聚合物（EPS）、呼吸代谢和蛋白质组学。此外，还通过蔬菜防腐应用评估了其实际防腐效果，旨在为开发新型、安全、高效的天然抗菌剂提供理论和实践参考。

实验部分

细菌菌株

金黄色葡萄球菌（S. aureus，CMCC 26003）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa，CMCC 10104）和大肠杆菌（Escherichia coli，ATCC 25922）由中国普通微生物菌种保藏中心（CGMCC）提供。这些菌株在LB固体培养基上培养。实验前，从LB平板上挑选单菌落并接种到LB肉汤中，然后在37°C和150 r/min的条件下摇床培养过夜。随后将细菌悬液调整到对数生长阶段以供后续使用。

样品制备

100.0克‘Plena’品种的Rosa rugosa

结合液-液萃取的高分辨率抗菌分析用于从‘Plena’品种的蔷薇中筛选主要抗菌成分

如图1A和表S1所示，E1提取物表现出比其他提取物更好的抗菌活性。因此，使用半制备型液相色谱法对E1进行了高分辨率抗菌分析。如图1B和表S2所示，在100–120分钟内收集的组分显示出最佳的抑菌活性，而100分钟左右的峰值成分是主要的抑菌成分。因此，收集在100–120分钟内洗脱的组分并蒸发至干燥。

结论

本研究表明，从‘Plena’品种的蔷薇中提取的鞣花酸是一种有效的天然抗菌剂。抗菌机制研究表明，鞣花酸能够破坏细菌形态、损伤细胞膜和细胞壁，抑制生物膜的形成，并抑制细菌的呼吸代谢，导致金黄色葡萄球菌中的核酸和蛋白质泄漏。蛋白质组学分析表明，鞣花酸通过多种途径抑制金黄色葡萄球菌的生长。

作者贡献声明

张文莉：撰写初稿、实验研究、数据分析、概念构建。白佳瑜：撰写与编辑。秦冰倩：撰写与编辑。陈王辉：资源获取。陈雨霞：项目管理、资金筹措、概念构建。童胜强：资源获取、项目管理、资金筹措。

未引用参考文献

Foster, 2019

Huang, 2020

Theis, Daubert, Kluthe, Brodd and Nuxoll, 2023

Wen等人，2023a

Wen等人，2023b

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号：22478347、21978266）、浙江省“先锋”和“领头雁”研发项目（编号：2025C04034）、浙江省自然科学基金（编号：LBY22H280004）以及浙江工业大学科学技术研究院（编号：KYY-HX-20240629、KYY-HX-20210732、KYY-HX-20210066、KYY-HX-20200221、KYY-HX-20190182）的财政支持。