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量化藥草抗菌性與最小抑制濃度之比較

四、 結果與討論

4.1 量化藥草抗菌性與最小抑制濃度之比較

在選取抗菌性試驗之指標微生物過程中,經藥草抗菌性測試後發現,所有 的藥草對 E. coli UV68 所造成的抑菌圈都不明顯或無抑菌圈產生。

由(圖 4.1.1)藥草萃取物抗菌液依產生之抑菌圈經由劑量響應量化之成 果來看,由於數據密集分布在 10-4~108 mg/mL,因此針對數據密集分布的 區域放大可得(圖 4.1.2)。圖中曲線往趨於左邊者抑菌效果較佳,而圖中顯 示效果最佳者為抗生素 ampicillin,其次藥草方面抑菌效果較佳的三者分別 為鴨舌癀(mac.)> 鴨舌癀(dec.) > 黃連(dec.),鴨舌癀不論是熱萃取或浸 泡萃取都有顯著的抑菌效果,代表鴨舌癀可能含有較豐富之抗 E. coli UVT1 有效活性成分。圖中數據點的分佈差異,全因在於不同藥草間的抑菌效果 差異,而曲線的陡峭程度亦即代表指標菌株對各種藥草的容忍不同的範圍。

再者,由於藥草的抗菌性與其中成分組成有直接之關係,萃取方法與溶劑 的選擇更是直接控制其收率及有效成分組成之主要方法,因此以萃取的基 本原理來看;待萃取之目標物的極性必須和使用萃取溶劑相近,才能有達 到最佳萃取效果而不致於使有效成分損失過大,因此若選用極性溶劑萃取 藥草,而藥草萃取液的抗菌效果不顯著,但使用非極性溶劑萃取的抗菌效 果顯著,可能代表待測物中抗菌活性物質主要為非極性的化學物質占優勢

之組合!由此不同的萃取溶劑選取試驗可大約的預測抗菌活性物質的極 性,以確定抗菌活性物質的極性範圍,以作為分離抗菌活性物質的參考指 標。同時,藥草萃取的方式(如:熱萃取、索氏萃取…等)亦可能會影響 抗菌活性(例:熱敏感性或許會因加熱而變質),使用合適的萃取方法對 藥草的抗菌活性也相當重要。

(圖 4.1.3)中可看到,最佳抗菌效果的鴨舌癀(mac.)的曲線(圖 4.1.3.B) 在熱萃取的曲線左邊,也就是以浸泡萃取方式產生的抗菌性可能較熱萃取 方式為佳,若抗菌物質獲得率的概念來說,代表加熱程序之引入,可能會 破壞某些主要有效的抗菌活性物質或使其失去活性。

在萃取方法上產生明顯差異的蒲公英,此藥草的浸泡萃取還稍具抗菌性,

但經熱萃取後卻呈現較不明顯之抗菌性(圖 4.1.3.A),代表熱萃取可能較不適 用於蒲公英存留抗菌成分之作用,但浸泡萃取的抗菌效果也不顯著(抑菌 圈較小,約 6.5mm 左右),所以雖測,萃取的方法及溶劑可能需要重新選擇,

可選用極性低於甲醇的溶劑進行萃取,再經由抗菌測試探討其抗菌有效成 份之極性區域。

由(圖 4.1.4)是車前草的熱萃取與浸泡萃取的抗菌劑量響應曲線比較圖,

圖中可看到,不論是熱萃取或是浸泡的萃取方法之數據分布點皆集中於 p

%=15~20 之區間(註:萃取效果不佳或所選取的指標菌株之顯著性均可能 是效果不佳之原因),代表車前草萃取物的抗菌效果不佳,但是浸泡萃取與

熱萃取之曲線之陡峭程度卻也大不相同,其中車前草(mac.)之曲線過於平 緩(EC0到 EC100之區間過大)因此只作圖到 109 mg/mL,然而 109 mg/mL 還是 超過溶解度許多,推測是因數據點分布過於不均,導致劑量響應分析的精 準度大受影響。

相同的情形也發生在(圖 4.1.5)中,浸泡萃取較熱萃取的抗菌性佳,但 車前草(圖 4.1.3)、九層塔(圖 4.1.5.B)此兩株藥草對 E. coli UVT1 的抗 菌性不顯著,尤其是車前草不論是浸泡萃取或熱萃取,即使是在高濃度藥 草抗菌萃取液下的抗菌效果都不顯著,可能車前草本身對 E. coli UVT1 的 抗菌性就不明顯。九層塔的浸泡萃取和熱萃取劑量響應(Dose-response)曲線 很相近,代表浸泡萃取極熱萃取的抗菌效果相近,但九層塔對 E. coli UVT1 的抗菌性仍屬不顯著。在黃連對 E. coli UVT1 的抗菌性方面,黃連(mac.)較 黃連(dec.)抗菌效果佳,(圖 4.1.5.A)中可看到黃連(mac.)與黃連(dec.)的曲 線趨勢大略一樣,但是浸泡萃取之曲線比熱萃取要來的更趨向於低劑量(更 趨向左邊),代表要達到相同的抗菌效果黃連(mac.)所需的濃度劑量較黃連 (dec.)低,且黃連萃取物對於 E. coli UVT1 抗菌效果皆顯著,且黃連為治療 腹瀉的單方藥,這與 E. coli UVT1 的抗菌效果可能有其關連,而珠仔草為 台灣產之本草,其中草藥典籍內所記載也有治療腹瀉、痢疾之功用[14][16]在對 E. coli UVT1 抗菌效果呈現中度(較黃連及鴨舌癀差)之抗菌效果。

(圖 4.1.6)是所有藥草的浸泡萃取劑量響應(Dose-response)曲線比較圖,

此圖可看出各藥草浸泡萃取的抗菌性差異,其中曲線最為平緩的車前草,

而大多數的藥草曲線都集中在同一區域,代表 E. coli UVT1 對各種藥草的 耐受性可能相近,亦可能是所用萃取方法與指標抗菌分析方法無法完全獲 得出抗菌有效成分之作用,因此透過抗菌性的量化可清楚瞭解萃取方法及 溶劑對抗菌效果的影響,亦可用於萃取方法及溶劑的最佳化。

(圖 4.1.7)是所有藥草的熱萃取劑量響應(Dose-response)曲線比較圖,圖 中所有曲線平均的分佈而最左邊的曲線為黃連,黃連是所有熱萃取中抗菌 效果最好的藥草,此圖可看出各藥草熱萃取的抗菌性差異。

利用(圖 4.1.6)及(圖 4.1.7)兩張圖的交叉比對,再與(圖 4.1.3)及(圖 4.1.5)的熱萃取與浸泡萃取劑量響應曲線圖相比,可得知藥草究竟適不適 合此兩種萃取方法或萃取溶劑的合適性及藥草是否對 E. coli UVT1 具有抗 菌性有系統之了解。(例:萃取方法適用與否、萃取溶劑之極性是否恰當…等)

如(表 4.1.1)所示由 Dose-response 所得之三組數據 EC0、EC50、EC100, 來對藥草的抑菌性進行預測,並將表中之 EC0將及一般普遍使用之 MIC 值 兩相比較,並討論其差異以了解劑量響應曲線(Dose-response)運用於量化抗 菌效果可行性評估,假設 ECx值表示抑制測試微生物生長達 x%所需之劑量 濃度,由表上顯示部分的 EC50及 EC100值已經超過溶解度的上限(葡萄糖 的溶解度:2g/mL),故僅供量化之比較參考。表中之回歸公式(Y=A+B log

Z),斜率 B 值就毒理學上有來看之解讀,B 值越大(亦即斜率越大)則代 表測試微生物對藥草萃取物之耐受範圍越小(即從 EC0到 EC100的含蓋範圍 越小);反之,若 B 值越小(亦即斜率越小)則代表測試微生物對藥草萃取 物之耐受範圍越大(EC0到 EC100的範圍越大),因此 B 值越大則對未來之 應用性越佳,B 值越大也可能代表藥草萃取物中含有相當有效的成分或含 有相當多的有效成分,亦可作為後續分離有效成分的篩選門檻。但此容忍 範圍的大小與藥草萃取物對菌株產生抑制濃度(EC0)並無絕對關係,表中 ampicillin 的 B 值為 0.672;鴨舌癀(mac.)的 B 值卻為 2.42,但抗生素 ampicillin 產生抑菌效果濃度卻比鴨舌癀萃取物為低。在毒理學中,B 值若大於 1 代 表藥草萃取物對測試微生物屬急毒性,若小於 1 則代表藥草萃取物對測試 微生物屬於緩毒性,而急毒性的定義為暴露在毒性物質下對測試生物在 24 小時內就會造成傷害,而緩毒性也就是長期毒性定義為需要長期暴露或長 期低劑量的攝入可能造成次視為生物的傷害。本研究所測試的藥草萃取物 中,鴨舌癀(mac.)(2.42)、黃連(dec.) (1.93) 、黃連(mac.) (1.15)的 B 值皆大於 1,對測試微生物毒性容忍範圍較小,但抗生素 ampicillin 對測試微生物則 可視為毒性容忍範圍較廣,所以可知毒性容忍範圍跟抑菌效果沒有直接之 關連,只是說明藥草萃取物的濃度與抗菌效果之關係,與其藥草本身之抗 菌性並無直接之關連,僅是討論 EC0到 EC100的範圍之指標。

(表 4.1.2)中以 EC0與 MIC 值進行比較,由 Agar dilution method 所得之

MIC 值都較 EC0值大,但以數量級的觀點而言大多還算是同一數量級內。

數量級(MIC/ EC0)下差異較小的藥草為:黃連(dec.)(1.22)、鴨舌癀

(mac.)(1.60)、鴨舌癀(dec.)(3.94),由 MIC 的大小比較也可看出抗菌效果受 萃取方法的影響甚鉅,表中除鴨舌癀、九層塔外,其餘四種藥草皆是浸泡 萃取的 MIC 較熱萃取低,推測抗菌活性物質可能具熱敏感性,在熱萃取的 程序中可能被熱能破壞或使其失去抗菌活性,而鴨舌癀、九層塔則是可能 要藉由熱能來達到良好的萃取效果。雖然由 Agar dilution method 所得之 MIC 值都較 EC0大,但數值大小的趨勢是相同的,但兩者因測試方法不同,所 得之結果當然也有所不同,其差異可能主要來自於測試方法本身敏感度的 差異,Agar dilution method 的測試敏感度較優於抑菌圈法。在 MIC 的比較 方面,Vitis vinifera 葡萄籽萃取物對大腸桿菌等測試微生物的 MIC 為

900ppm(0.9mg/mL)[9],而在針對多種阿根廷傳統草藥對大腸桿菌的 MIC 則 為 719~1762μg/mL(0.719~1.762mg/mL),比較之下研究中所使用的藥草效果 都沒有其他研究來的卓越,可能與藥草的萃取方式、溶劑和測試微生物的 敏感性有關,MIC 值雖然為公認評估抗菌能力之標準,但僅可得知藥草在 低濃度的抗菌效果,對於較高濃度的抗菌模式無法瞭解,藥草萃取物雖然 在尚未分離、純化前效果可能無法有效的提昇,但是仍可透過量化得知是 否具有分離純化的潛力。

劑量響應曲線(Dose-response)的精準度受抑菌圈法所得之抑菌圈大小數

據影響很大,抑菌圈法是一種快速檢驗方法,但仍有些許問題需要克服與 解決,如:抑菌圈法的數據重現性不佳、抑菌圈法的人為變數較多不易控 制…等,都是會影響劑量響應曲線(Dose-response)精準度與精確度的重要原 因,但量化之結果 EC0與 MIC 值大小趨勢相同,只要改善抑菌圈法的問題 就可能提升劑量響應曲線(Dose-response)量化抗菌性的精準度與精確度,使 可行性有顯著的增加。

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