植物精油抑菌活性研究進(jìn)展

吳沛珊 遲海洋

摘要：本文綜述了國內(nèi)外植物精油在農(nóng)用抑菌活性及抑菌活性成分研究方面所取得的成果。闡述了具有農(nóng)用抑菌活性的植物精油及其抑菌效果，并列舉了植物精油中具有開發(fā)潛力的抑菌活性成分，簡要分析了植物精油及其主要活性成分的作用機(jī)理。

關(guān)鍵詞：植物精油;化學(xué)成分;抑菌活性;作用機(jī)理

植物精油（Essential oils，Eos），又稱揮發(fā)油（Volatile oils），屬于植物源次生代謝產(chǎn)物[1]，是存在于植物體中的一類可隨水蒸汽蒸出且分子量較小的揮發(fā)性油狀液體物質(zhì)，具有強(qiáng)烈的氣味和香味。一般情況下，植物中精油在含量少于1%，但少數(shù)也可達(dá)到10%以上（如丁香精油）。植物精油一般從植物原料的種子、莖、葉、根、嫩枝、皮、花、果實(shí)、樹膠和全草中獲得，其成分受植物品種，采摘時(shí)間，栽種地理位置以及栽培環(huán)境的影響。

1. 植物精油資源及理化性質(zhì)研究

1.1植物精油資源

我國幅員遼闊，地域廣博，自然氣候條件具有多樣性，適合多種類型的精油植物生長，是世界上精油植物資源最豐富的國家之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國的精油植物約有八百三十五種[2]。常見的富含精油植物見表1-1。

精油在植物中的分布是不均勻的，有的存在于全株植物中，有的則在特定的器官中含量較多，例如桂花精油和玫瑰精油主要集中于花朵中，薄荷精油和留蘭香精油在葉子中的含量較高，而檸檬精油和柑橘精油則主要存在于果皮中。另外，有時(shí)同一株植物的精油化學(xué)組成隨其器官分布部位的不同，也有明顯差異：肉桂根部精油中富含樟腦，葉片中精油主要含丁香酚，而皮中精油則含肉桂醛較多。

1.2 植物精油的提取

植物精油的提取方法很多，目前主要采用水蒸汽蒸餾法、浸取法和冷壓法進(jìn)行提取。采用浸取法提取時(shí)，根據(jù)溶媒不同，又分為油脂吸附法、溶劑萃取法和超臨界流體萃取法[3]。在對植物精油成分及活性進(jìn)行研究時(shí)，常采用水蒸汽蒸餾法、溶劑萃取法及超臨界流體萃取法提取精油。其中尤以水蒸汽蒸餾和超臨界流體萃取為最佳，所獲精油提取率及純度均較其它方法高。

1.3 植物精油理化性質(zhì)[4]

植物精油多為無色或淡黃色的透明狀液體，有些精油因溶有少量色素而呈現(xiàn)特殊的顏色。精油在常溫下容易揮發(fā)。精油的值呈中性或酸性，且具有特殊而強(qiáng)烈的氣味。大多數(shù)精油具有高的折光率（1.43-1.61）和一定的旋光度（+97°-117°）;一般比水輕（丁香油和桂皮油除外），其比重一般在0.85-1.065之間;沸點(diǎn)在70℃-300℃之間。精油在常溫下為液體，有時(shí)在低溫環(huán)境下可析出其主要成分，如樟腦和薄荷腦等。精油不溶于水，而易溶于如石油醚、乙醚和二硫化碳等極性小的有機(jī)溶劑中，在高濃度的乙醇中全部溶解，在低濃度的乙醇中部分溶解。精油對空氣、日光和溫度較為敏感，經(jīng)常接觸空氣會使其逐漸氧化變質(zhì)，使自身的比重加大，顏色變深，失去原有的氣味，而精油的氣味是評判其質(zhì)量優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 植物精油的化學(xué)成分

精油的化學(xué)組成十分復(fù)雜，一種精油往往含有幾十種甚至上百種組分。表1-2列出了常見植物精油的主要成分。精油的化學(xué)組成雖然復(fù)雜，但從結(jié)構(gòu)上大體上可以分為四大類，分別是萜烯類化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物以及含氮含硫類化合物[5]。

2. 植物精油抑菌活性研究

2. 植物精油的抑菌活性

植物精油以其顯著的抑菌活性和廣泛的抗菌譜范圍，以及與化學(xué)抑菌劑相比副作用和殘留毒性小的獨(dú)特優(yōu)勢，近年來在抑菌研究方面得到了廣泛的關(guān)注。國內(nèi)外出現(xiàn)了大量的關(guān)于精油抑菌活性的報(bào)道。

錢驊[6]等研究了9種精油八角、大蒜、花椒、牛至、生姜、按葉、山蒼子、薄荷、紫蘇的抑菌活性，結(jié)果表明按葉精油對枯草芽抱桿菌和大腸桿菌的抑制作用較好，牛至精油、大蒜精油和山蒼子精油對枯草芽抱桿菌和金黃色葡萄球菌有較好的抑制作用，而紫蘇精油則能顯著抑制枯草芽抱桿菌的生長。Valero和Salmeron[7]研究了11種芳香精油對蠟狀芽抱桿菌的抑制作用，發(fā)現(xiàn)肉桂精油的抑制效果最為明顯，其次為百里香精油、丁香精油、牛至精油、迷迭香精油和鼠尾草精油等。何緯[8]等利用紙片擴(kuò)散法和連續(xù)稀釋法，對薰衣草精油和橙花精油進(jìn)行體外抑菌活性測定，發(fā)現(xiàn)兩種精油對5種供試菌（金黃色葡萄球菌、乙型溶血念球菌、大腸埃希菌、白色念珠菌和表皮葡萄球菌）均有一定的抑制作用。吳慧清等人[9]采用紙片擴(kuò)散法和試管稀釋法比較了42種植物精油的抑菌作用，結(jié)果顯示真菌和革蘭氏陽性菌對植物精油最為敏感，其中13種精油對5種供試菌（金黃色葡萄球菌、枯草芽抱桿菌、大腸桿菌、白色念珠菌和黑曲霉）的抑制效果最好，其強(qiáng)弱順序如下：肉桂精油>百里香精油>檸檬草精油>香茅精油>雪松精油>山雞椒精油>天竺葵精油>桂皮精油>芫荽精油>羅勒精油>山蒼子精油>歐薄荷精油>茴香精油。馬英姿等人[10]采用水蒸氣蒸餾法制備樟樹葉精油和天竺桂葉精油，并測定了這兩種精油對4種供試菌種（金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、青霉和黑曲霉）的抑菌效果，結(jié)果表明：樟樹葉精油的含量為0.52%，而天竺桂葉精油的含量為0.53%;天竺桂葉精油對除青霉外的菌種都有較好的抑制效果，而樟樹葉精油則對所有的供試菌種都有明顯的抑制作用。Serger Ankri和David Mirelman[11]研究發(fā)現(xiàn)大蒜油的抗菌譜非常廣，對常見的革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌都具有強(qiáng)烈的抑制作用。綜上所述，植物精油表現(xiàn)出的優(yōu)良抑菌活性和廣譜性，將有助于人們找到更為理想的天然防腐劑，這也符合人們追求“綠色健康”理念的需要。

2.2 植物精油的抑菌機(jī)理

目前，關(guān)于植物精油抑菌機(jī)理通常認(rèn)為是精油的疏水性成分能夠直接作用于微生物細(xì)胞膜，導(dǎo)致細(xì)胞膜的流動性增加，隨之細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)被破壞，細(xì)胞內(nèi)部的重要離子和內(nèi)溶物會滲出，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

Turgis等人[12]研究了芥子精油（mustard EO）對大腸桿菌O157：H7和沙門氏菌的作用機(jī)理。經(jīng)掃描電鏡（SEM）觀察，這兩種菌的細(xì)胞膜完整性都被破壞，細(xì)胞內(nèi)部的PH值下降，胞內(nèi)ATP大量流失，并且伴有明顯的細(xì)胞內(nèi)溶物流出，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。Oussalah等人[13]研究牛至精油、肉桂精油和香薄荷精油對大腸桿菌和李斯特氏菌的作用方式，得到了和Turgis等人相同的結(jié)論。孫峋等人[14]對迷迭香酸的抑菌機(jī)理作了研究，發(fā)現(xiàn)迷迭香酸可改變金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的細(xì)胞膜通透性，導(dǎo)致胞內(nèi)還原糖和蛋白質(zhì)的滲漏，引起細(xì)胞死亡。Pasqua等人[15]在研究天然抑菌物質(zhì)（丁香酚、百里香酚、香芹酚、檸檬烯和肉桂醛）對細(xì)胞膜的作用機(jī)理時(shí)發(fā)現(xiàn)，這些物質(zhì)能顯著降低細(xì)胞膜中的不飽和脂肪酸（UFA）含量，并且能夠損壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。鄭罡等人[16]在研究茶樹精油對白假絲酵母的抑制作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)茶樹精油能夠擾亂菌體膽固醇、甘油三脂以及蛋白質(zhì)的合成，從而產(chǎn)生抑菌與殺菌作用。

總體來說，目前對植物精油抑菌機(jī)理的研究還不成熟，活性抑菌物質(zhì)的具體作用方式和作用靶點(diǎn)還有待進(jìn)一步探討。

3. 植物精油抑菌活性展望

植物精油來自于天然，具有很好的環(huán)境兼容性，這使得其成為開發(fā)無公害農(nóng)藥的一個(gè)重要資源，但需要將其開發(fā)成為農(nóng)藥還有大量的工作需要做。

3. 擴(kuò)展具有農(nóng)用抑菌活性的植物精油資源

目前僅有二十余種植物精油進(jìn)行了農(nóng)用抑菌活性方面的研究，更多的植物精油（如天竺葵、牛至、黑胡椒、艾葉等植物的精油）在醫(yī)療方面得到了研究，這些植物精油都具有潛在的農(nóng)用抑菌活性。對此類植物精油進(jìn)行農(nóng)用抑菌活性研究將極大地?cái)U(kuò)展植物精油資源在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，使植物精油資源得到充分利用。

3.2 植物精油中抑菌活性成分有待于進(jìn)一步研究

植物精油中的化學(xué)成分復(fù)雜多樣，而真正具有抑菌作用的化合物可能僅為其中一種或幾種，各化合物間也可能存在復(fù)雜的拮抗或者增效作用，這就需要對精油中的活性化合物進(jìn)行分離并鑒定其結(jié)構(gòu)，為新農(nóng)藥的開發(fā)提供必要的資源。采用活性跟蹤結(jié)合儀器分析（如GC/MS、GC/IR等儀器）的方法將大大提高獲取活性化合物的速度。

3.3 植物精油作為農(nóng)用殺菌劑在產(chǎn)業(yè)化研究和應(yīng)用方面具有廣闊前景

植物精油無論是以單種植物精油還是以多種植物精油混合物作為制劑，它們都具有良好的抑菌活性。另外，許多植物精油具有多重生物活性，即具有殺蟲活性，也具有抑菌活性。植物精油的這些特點(diǎn)為其開發(fā)利用提供了有利條件。

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