洋蔥揮發油的成分分析及生物活性研究進展

權美平

(1.渭南師范學院 農商學院，陜西 渭南 714000；2.陜西省河流濕地生態與環境重點實驗室，陜西 渭南 714000)

洋蔥(AlliumcepaL.)系百合科(Liliaceae)蔥屬(Allium)2～3年生草本植物，又名玉蔥、球蔥、蔥頭、圓蔥、荷蘭蔥、皮牙子等，按顏色分為紅皮洋蔥、黃皮洋蔥、白皮洋蔥。洋蔥的起源有5000多年的歷史，洋蔥在我國分布很廣，山東、云南、四川、內蒙古等地是目前我國洋蔥的主要種植區。洋蔥營養成分豐富，是公認的藥食兩用蔬菜，在歐洲被譽為“菜中皇后”，是東西方餐桌上主要的調味蔬菜；洋蔥中除含有豐富的碳水化合物、蛋白質、粗纖維外，還含有鈣、磷、鐵、各類維生素、氨基酸和酚類物質[1]。現代醫學研究證實，洋蔥享有“保健食品”美譽的原因與具有刺激性氣味的洋蔥揮發油緊密相關，很多發達國家如美國、日本和瑞士等已經將洋蔥揮發油列為抗艾滋病的藥品原料。洋蔥揮發油是以新鮮洋蔥為原料，經水蒸氣蒸餾或其他方法萃取而得到的含有有機硫化合物(Thiosulfinates, TS)及多種揮發性油脂的混合物，具有良好的生物活性；其被廣泛應用于食品、化妝品及醫藥中，具有洋蔥特有的強烈辛辣香氣和香味，適用于方便面調味包、火腿腸和其他調味品。洋蔥揮發油不僅可食用，還具有增強免疫力、抗癌、抗氧化、治療心血管疾病、殺菌、抗病毒等功效[2-4]。植物揮發油的化學成分因原料來源及提取方法等差異導致其化學成分呈現明顯差異，而揮發油的生物學活性又與其化學成分有密不可分的聯系。故本文主要針對洋蔥揮發油的化學成分及生物學活性進行總結介紹，以期為我國廣闊的洋蔥資源的開發和利用提供幫助。

1 洋蔥揮發油化學成分分析

植物揮發油的化學成分由于種屬、產地、提取和分析方法等的不同，使得其揮發油的化學成分呈現明顯的差異，而其化學組成與藥理功能緊密相關，所以對不同來源和采用不同提取方法所得的洋蔥揮發油的化學分析尤為關鍵。下文將不同產地來源、不同提取工藝及分析條件下洋蔥揮發油的研究現狀予以概括。

1.1 國外洋蔥揮發油化學成分分析

Tanackov等[5]以水蒸氣蒸餾法提取塞爾維亞產地的洋蔥揮發油，通過GC/MS對其化學成分分析的結果表明：洋蔥揮發油中共鑒定出了21種化合物，二甲基三硫化物(16.64%)、甲基丙基三硫化物(14.21%)、甲基-(1-烯丙基)-二硫化物(13.14%)、甲基-(1-烯丙基)-三硫化物(13.02%)、二甲基-四硫化物(7.24%)和二甲基-噻吩(1.43%)等為揮發油中的主要組分。Dima等[6]以一種新型渦輪攪拌方式進行的水蒸氣蒸餾法提取法國產地的黃皮洋蔥中的揮發油，通過GC/MS對其化學成分分析的結果表明：洋蔥揮發油中主要化合物為二丙基二硫醚(30.92%)、二丙基三硫醚(17.10%)、1-丙烯基二丙基二硫醚(7.26%)、甲基丙基三硫醚(5.20%)、二-1-丙烯基三硫醚(3.07%)、丙烯丙基三硫化物(1.84%)。Ramy等[7]以水蒸氣蒸餾法提取埃及產地的洋蔥揮發油，通過GC/MS對其化學成分分析的結果表明：揮發油中的主要成分為二異丙基三硫醚(20.69%)、異丙基丙二硫醇(18.10%)、2-十三烷酮(10.45%)、二丙基二硫醚(8.83%)、甲基丙基三硫醚(8.10%)、反-丙烯基丙三硫醚(4.96%)、甲基丙基二硫醚(3.78%)。

1.2 國產洋蔥揮發油化學成分分析

Ye等[8]以超臨界CO2技術提取山東青島產地凍干洋蔥粉中的揮發油，通過GC/MS對其化學成分分析的結果表明：甲基-5-甲基呋喃硫化物(18.30%)、甲基-3,4-二甲基-2-噻吩二硫化物(11.75%)、1-丙烯基丙基二硫醚(9.72%)、烯丙基硫醚(7.25%)、3,4-二甲基噻吩(5.54%)、1-丙烯基丙基三硫醚(4.53%)、5,7-二乙基-1,2,3,4,6-五硫雜環庚烷(4.75%)、二甲基三硫醚(3.42%)、二丙基四硫化物(2.88%)等是揮發油中的主要組分。范曉波等[9]對采自江蘇徐州的紅皮洋蔥采用超高壓技術制備洋蔥油，并通過GC/MS對其化學成分分析的結果表明：洋蔥揮發油的化學成分包括27種，含硫化合物占其成分的90.43%，主要包括硫醚、噻吩、硫醇、含硫雜環類化合物，硫醚類物質占到其成分的58.69%。其中二甲基三硫醚(21.42%)、二丙基二硫醚(18.48%)、3-乙基-1,2-二噻烯(13.61%)、甲基丙烯基二硫醚(8.21%)、二烯丙基三硫化物(7.06%)、1,3-二甲基噻烷(6.42%)等是構成洋蔥油的主要成分。趙華等[10]采用有機溶劑萃取法進行洋蔥油的提取，通過GC/MS對所得洋蔥油的化學成分分析的結果表明：洋蔥油中主要化合物為丙烯基硫代亞磺酸甲酯(21.11%)、甲基-丙基硫代磺酸甲酯(19.99%)、2,4-二丙基硫代磺酸酯(19.74%)、二甲基硫代磺酸甲酯(14.17%)、乙基硫代亞磺酸甲酯(5.93%)等。張金生等[11]采用微波輔助萃取系統萃取新鮮洋蔥中的油樹脂，通過GC/MS對樹脂中有效成分鑒定的結果表明：丙烯基硫代亞磺酸甲酯(21.11%)、2,4-二丙基硫代磺酸酯(21.00%)、甲基-丙基硫代磺酸甲酯(20.12%)、二甲基三硫化物(18.4%)、二甲基硫代磺酸甲酯(14.17%)、二丙基三硫化物(10.0%)、乙基硫代亞磺酸甲酯(5.93%)、甲基丙烯基三硫醚(3.82%)、甲基丙基二硫醚(3.71%)、二丙基二硫醚(3.62%)等為洋蔥油中的主要組分。

上述研究表明，在提取方式相同的條件下，洋蔥產地來源、揮發油提取方式及檢測方法不同的條件下，洋蔥揮發油化學成分及含量存在一定差異；但是洋蔥揮發油具有代表性的化合物還是以含硫有機化合物為主，如各類硫化物、硫醚、硫醇、噻吩及硫酸酯類化合物等。這些含硫化合物是構成洋蔥中具有特殊辛辣和刺鼻揮發性風味的重要貢獻物質，另外，其他非含硫化合物對洋蔥油的風味和功效也有一定貢獻。

2 洋蔥揮發油的生物活性

2.1 洋蔥揮發油的抑菌活性

許多植物揮發油具有強烈的抑制或殺菌特性，植物揮發油作為一種新型、安全、天然的殺菌劑具有安全、無刺激、毒副作用小等優點而備受關注。Ye等[12]在檢測洋蔥揮發油對于引起食品腐敗變質的食源性病原微生物的檢測中發現：洋蔥揮發油對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌及熱帶假絲酵母精油表現出較強的抑菌活性，抑菌圈直徑分別為19.3，17.4，15.1 mm；揮發油對3種菌MIC值及MBC值的范圍分別為0.18～1.80，0.54～3.6 mg/mL。耿建峰等[13]探索洋蔥油對灰霉菌的抑制作用的研究結果表明：0.5 g/L的洋蔥油不僅能有效抑制灰霉菌分生孢子的萌發；而且在0.5 g/L的洋蔥油作用24 h后，菌絲生長受到了抑制，0.5 g/L和2.0 g/L洋蔥油對于灰霉菌菌絲的有效抑制率分別為89.3%和90.5%。文獻[5]以不同時間記錄生長于酵母蔗糖液體培養基中的雜色曲霉菌絲及雜色曲霉素的生長狀況，探索洋蔥揮發油和大蒜揮發油對于雜色曲霉及雜色曲霉素生長影響的研究表明：0.05%和0.11 μg/mL的洋蔥揮發油經過21天與真菌的共同培養結果表明：其可以完全抑制雜色曲霉菌絲的生長及雜色曲霉素的生物合成；與大蒜揮發油相比，洋蔥揮發油表現出更強的對雜色曲霉菌絲生長及雜色曲霉素生產的抑制效果；但75%的洋蔥揮發油和25%的大蒜揮發油復合具有對于雜色曲霉生長和雜色曲霉素合成抑制的協同效果。另外，龍絳雪等[14]采用液體稀釋培養法和薄層色譜分析法，研究洋蔥揮發油對于釀酒酵母、白假絲酵母、新生隱球菌、黑曲霉、黃曲霉、紅曲霉、青霉等的抑菌效果的結果表明：揮發油對各種真菌的生長均具有較強的抑制作用，對各種真菌的最低抑菌濃度為0.25%～0.50%，其中對釀酒酵母和白假絲酵母的抑菌濃度最低。薄層色譜分析表明：揮發油處理后的白假絲酵母的羊毛固醇、麥角固醇的含量降低，而角鯊烯的含量增高。

2.2 洋蔥揮發油的抑菌機理分析

洋蔥揮發油的抑菌活性多數體現在對于真菌及其所產生的毒素具有較好的效果，針對洋蔥揮發油抑制真菌的機理也有相應的研究。臨床上廣泛應用的廣譜抗真菌藥丙烯胺類的殺菌原理為：其特異性地抑制角鯊烯環氧化酶，此酶為麥角固醇合成的關鍵酶，麥角固醇合成被抑制，而角鯊烯堆積于膜內，導致胞膜脆性增加而破裂，細胞內重要物質泄漏而最終導致細胞死亡[15]。白假絲酵母中的鯊烯環氧化酶的生理作用就是催化角鯊烯生成環氧角鯊烯，進而再進一步合成細胞膜上的成分麥角固醇。丙烯胺分子中的反式雙鍵和一端的烷基對該作用起到至關重要的作用[16]。龍絳雪等的研究指出洋蔥揮發油干預白假絲酵母后，導致其細胞內角鯊烯含量增加，而固醇的含量降低，說明洋蔥油可能對白假絲酵母的鯊烯環氧化酶起到了抑制作用。國外文獻[17,18]研究表明：同屬于百合科蔥屬植物的大蒜(AlliumsativumL.)中的有機硫化物尤其是烯丙基硫化物對鯊烯環氧化酶有抑制作用，而洋蔥揮發油中有機硫化物占據絕大部分。桂蜀華等[19]也曾報道關于洋蔥脂溶性提取物具有抗體表皮膚真菌的活性；另外文獻[20]關于洋蔥揮發油對寄生皮膚及其他產生毒素的真菌的抑菌效果結果也表明：200 mg/L洋蔥揮發油可完全抑制犬小孢子癬菌、石膏樣小孢子菌、毛癬菌的生長；500 mg/L的洋蔥揮發油可完全抑制金孢霉和發癬菌的生長，洋蔥揮發油抑制其余4種皮膚癬真菌的生長也同樣表現出劑量依賴效應。100，200，500 mg/L洋蔥揮發油可減弱黃曲霉及寄生曲霉的生長，并減弱其產生黃曲霉毒素；200 mg/L洋蔥揮發油可以完全抑制雜色曲霉和紅色青霉菌的生長及由其產生的雜色曲霉素、紅青霉毒素。綜上，這些研究結果揭示了洋蔥揮發油的抑菌作用的發揮與抑制真菌固醇的早期合成相關，而且也揭示出洋蔥揮發油中抗真菌的主要物質成分可能是烯丙基硫化物。綜上，證明洋蔥揮發油在抗真菌活性藥物開發領域具有良好的研究前景，為發現新型抗真菌藥物、擴大和開發洋蔥資源提供了思路。

2.3 洋蔥揮發油的抗氧化活性

洋蔥揮發油還具有一定的抗氧化活性。周孟清[21]采用烘箱貯藏法，探索不同劑量洋蔥精油(0，0.07%，0.1%，0.2%)對豬油和花生油的抗氧化作用的研究證明：對照組的豬油和花生油的過氧化值(POV)和酸價(AV)都隨時間的延長而逐漸變大，添加洋蔥精油后表現出明顯的抗氧化作用，且抗氧化性效果呈現劑量依賴效應。0.2%的洋蔥精油處理組的豬油和花生油在第16天的POV值分別下降了55.51%和70.56%；而0.05%的BHT處理組的豬油和花生油的POV值同比分別下降了78.00%和89.89%。0.2%的洋蔥精油處理組的豬油和花生油在第16天的AV值分別下降了23.33%和18.75%；而0.05% BHT的豬油和花生油AV值同比分別下降了28.33%和17.86%。說明洋蔥精油對豬油和花生油有一定的抗氧化作用。葉春林等[22]同樣在探索洋蔥精油在清除自由基中的抗氧化活性研究中證明：洋蔥油對羥基自由基、超氧陰離子自由基、過氧化氫等均有不同程度的清除作用，特別是對羥基自由基的清除作用及對羥基自由基引發DNA損傷的抑制作用效果與Vc相當，洋蔥油具有很好的抗氧化作用。

3 小結

近年來，洋蔥作為有開發潛力的天然保健產品在我國發展迅猛，對其揮發油的開發應用也逐漸興起。因天然防腐劑和抗氧化劑是今后植物源添加劑發展的趨勢，所以對洋蔥揮發油的化學成分分析及生物活性研究很有必要。綜上所述，影響揮發油化學成分的因素眾多，而揮發油的成分與其生物活性的發揮密切相關。洋蔥揮發油除了文中論述的抑菌及抗氧化活性之外，還具有降血糖[23]、提高免疫力[24]、抗腫瘤等生理功效[25]。筆者希望這些研究能為洋蔥揮發油的具體應用及開發提供有益的指導和參考。

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