三種芳香植物抑菌比較及GC/MS分析

孔靜思，陳季武，*，王幫正，姚 雷

(1.華東師范大學生命科學學院，上海 200062; 2.上海交通大學農(nóng)業(yè)與生物學院，上海 201101)

三種芳香植物抑菌比較及GC/MS分析

孔靜思1，陳季武1，*，王幫正1，姚 雷2

(1.華東師范大學生命科學學院，上海 200062; 2.上海交通大學農(nóng)業(yè)與生物學院，上海 201101)

應用抑菌擴散法測定和比較了香桃木、薰衣草薄荷、迷迭香精油和殘渣水提物的抑菌差異，進一步研究了精油經(jīng)pH、溫度、紫外處理后的抑菌穩(wěn)定性，并對精油組分進行氣相－質譜(GC/MS)分析。結果表明:3種精油均有明顯的抑菌作用，且具有很好的抑菌穩(wěn)定性。薰衣草薄荷精油抑菌活性明顯高于其余兩種精油，而香桃木精油和迷迭香精油的抑菌效果相差不大。GC/MS分析發(fā)現(xiàn)，精油中萜類物質含量分別為香桃木59.80%、薰衣草薄荷79.63%、迷迭香60.36%。殘渣水提物提取率遠高于精油，然而抑菌敏感性低于精油，并表現(xiàn)為香桃木＞迷迭香＞薰衣草薄荷。

香桃木，薰衣草薄荷，迷迭香，抑菌活性，氣相－質譜

微生物污染是導致食物腐敗的罪魁禍首，食品從生產(chǎn)到銷售的每個環(huán)節(jié)都存在被污染的隱患，導致營養(yǎng)價值下降，甚至產(chǎn)生危害人體健康的毒素。已有保鮮方法有干燥、冷凍、真空、添加防腐劑等，然而許多傳統(tǒng)的、化學合成的防腐劑逐漸被證實具有毒性或致癌性［1］，開發(fā)天然無害的植物性保鮮劑，越來越成為一種新的、意義更大的研究趨勢。芳香植物兼有欣賞、香料和藥用等多種價值，被廣泛應用到醫(yī)藥、化妝品中。香桃木(Myrtle)屬于桃金娘科常綠灌木，享有“愛神木”之稱，藥用價值很高，尤其對呼吸道疾病有較好療效;引種到滬后呈良好的適應性，且精油含量及成分隨生長期不同而有所差異［2］，開發(fā)其防腐應用的研究較少。薰衣草薄荷(Lavender Mint)是近年培育出的唇形科薄荷屬新品種，已發(fā)現(xiàn)其非精油組分具有很好的抗氧化性［3］。迷迭香(Rosemary)，唇形科迷迭香屬，也是有強抗氧化和去臭功效的天然蔬菜［4］。本研究檢測并比較了這三種芳香植物揮發(fā)和非揮發(fā)組分的抑菌作用，為探討其抑菌活性機制及食品防腐資源綜合利用提供理論依據(jù)和實驗資料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香桃木葉 采摘于上海交通大學農(nóng)學院種植場內(nèi);薰衣草薄荷葉(引種于日本) 摘于上海青浦農(nóng)業(yè)園區(qū);迷迭香葉(引種于新疆) 摘于上海交通大學農(nóng)學院種植場;大腸桿菌(Escherichia coli)、枯草桿菌(Bacillus subtilis)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、白色葡萄球菌(Staphylococcus cremoris)、綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa) 本院微生物實驗室提供;石油醚、1，2－丙二醇、環(huán)己烷 分析純。

78－1型高速微量粉碎機 浙江溫嶺糧食檢測儀器廠;RE－2000旋轉蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠; FTS System Flexi－Dry冷凍干燥機 美國;6890－5973N氣質聯(lián)用儀 美國Agilent。

1.2 實驗方法

1.2.1 材料預處理 將葉片通風晾干30d，60℃烘至恒重，用高速微量粉碎機粉碎，收集粉末待用。

1.2.2 精油提取 準確稱取100g香桃木粉末，裝入蒸餾瓶中，加500mL去離子水，50℃溫浴4h;用水蒸汽蒸餾法提取精油成分40min，調(diào)整流速為1mL/min，收集上層精油，密封保存，重復4次，合并瓶中固體殘渣備用。按上述方法分別提取薰衣草薄荷和迷迭香的精油組分。

1.2.3 殘渣水提物提取 將香桃木殘渣抽濾，加50mL石油醚，40℃水浴過夜，脫色3次。待石油醚基本揮發(fā)干凈，抽濾，保存濾渣。稱取濾渣100g，加500mL去離子水，100℃水浴5h，抽濾，保存濾液;向殘渣中加300mL去離子水，100℃水浴5h，抽濾，保存濾液;再向殘渣中加100mL去離子水，100℃水浴5h，抽濾，保存濾液。合并3次濾液，濃縮，冷凍干燥，分裝保存［5］。按同樣方法分別提取薰衣草薄荷和迷迭香殘渣的水提物組分。

1.2.4 菌懸液制備 牛肉膏蛋白胨斜面培養(yǎng)基活化待試菌2次，用無菌生理鹽水分別配成106～107cfu/mL的均勻菌懸液備用。

1.2.5 精油抑菌活性測定 抑菌擴散法。加100μL均勻菌懸液于平板上，涂布均勻，擺放d=5mm的三層濾紙片;以丙二醇為溶劑，將精油原液(100%)分別稀釋成50.0%、25.0%、12.5%的濃度;吸取不同濃度待試樣品10μL，滴加到濾紙片上，以丙二醇為對照，37℃恒溫培養(yǎng)24h，測量精油抑制活性［6］。

1.2.6 精油抑菌活性pH測定 用1mol/L的NaOH溶液和1mol/L的HCl溶液，配制pH分別為4、5、6、7、8、9的系列培養(yǎng)基，選取枯草桿菌、金黃色葡萄球菌為實驗菌，濾紙片法研究酸堿性對精油抑菌效果的影響［7］。

1.2.7 精油抑菌熱穩(wěn)定性測定 將精油分別用80、100、121℃處理30min，對照組30℃，利用枯草桿菌和金黃色葡萄球菌比較熱處理后精油的抑菌活性［7］。

1.2.8 紫外照射測定精油抑菌穩(wěn)定性 分別用紫外照射精油15、30、60min，設無紫外照射對照組，以枯草桿菌、金黃色葡萄球菌為實驗菌，測定抑菌穩(wěn)定性［8］。

1.2.9 殘渣水提物抑菌實驗 以去離子水為溶劑，摸索3種殘渣水提物的最大溶解濃度，并分別稀釋成0.2、0.125、0.1、0.05g/mL的梯度樣品，按1.2.5方法，對不同濃度的3種殘渣水提物進行抑菌比較。

1.2.10 GC/MS成分分析 氣相色譜條件∶HP－5MS石英毛細管色譜柱(30m×0.25mm);柱流量(恒流) 1.0mL/min;分流比為50∶ 1;載氣∶氦氣;程序升溫∶

質譜條件∶12～450amu;電子倍增電壓(EMV)∶1835V;離子源溫度∶230℃;四極桿溫度∶150℃。

2 結果與分析

2.1 提取率

每100g香桃木、薰衣草薄荷、迷迭香葉可分別收集精油約0.31、0.39、0.93mL;每100g香桃木、薰衣草薄荷、迷迭香固體殘渣可提取水提物分別為28.42、30.17、27.69g。

2.2 精油抑菌效果

抗菌素抑菌結果的判定標準為∶抑菌圈直徑＞15mm為最敏感，10～15mm為中度敏感，7～9mm為低度敏感，無抑菌圈為不敏感［7］。表1、表2、表3顯示，丙二醇對照組對所有實驗菌無抑制作用;3種精油表現(xiàn)出不同程度的抑菌活性，且抑菌效果呈濃度依賴性。

表1 香桃木不同濃度精油的抑菌活性

表2 薰衣草薄荷不同濃度精油的抑菌活性

表3 迷迭香精油不同濃度抑菌活性

比較三種精油，薰衣草薄荷對所有受試菌都表現(xiàn)出最強的抑制活性。對除綠膿桿菌外的4種菌，12.5%的薰衣草薄荷精油仍能產(chǎn)生 ＞12mm的抑菌圈。

大腸桿菌組抑菌圈顯示，香桃木和迷迭香精油的抑菌效果相差不大;對葡萄球菌而言，香桃木精油的抑菌活性高于迷迭香精油;對桿菌的抑制活性，則表現(xiàn)出迷迭香＞香桃木。

2.3 精油抑菌活性pH范圍

pH為4和5時，無任何菌落長出，過酸的培養(yǎng)環(huán)境完全抑制了菌的生長;當pH為6、7、8、9時，3種精油對兩種實驗菌都有較明顯的抑制作用;隨著pH的增大，抑菌圈呈現(xiàn)出不同程度的增減，但變化范圍較小，見表4、表5。說明在pH6～9范圍內(nèi)，pH對精油抑菌活性的影響不顯著。

表4 不同pH對精油抑制枯草桿菌的影響(mm)

表5 不同pH對精油抑制金黃色葡萄球菌的影響(mm)

2.4 精油抑菌熱穩(wěn)定性

由圖1、圖2可以看出，3種精油的抑菌活性隨溫度增加，呈微幅波動。其中80～100℃，3種精油的抑菌活性均稍有下降;100～121℃，3種精油的抑菌活性波動很小。

圖1 熱處理對精油抑制枯草桿菌活性的影響

圖2 熱處理對精油抑制金黃色葡萄球菌活性的影響

香桃木精油在80℃時，抑菌活性最高;薰衣草薄荷精油抑菌活性雖上下波動，始終保持高度的抑菌敏感性;隨溫度增加，迷迭香精油抑菌作用略微降低。3種精油對枯草桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌圈波動范圍，總體上均與對照組相差不大，表明精油具有很好的抑菌熱穩(wěn)定性。

2.5 精油抗紫外抑菌結果

圖3、圖4的抑菌結果顯示，香桃木精油抑菌活性變化極小，幾乎不受紫外影響;薰衣草薄荷精油經(jīng)紫外照射30min，抑菌活性最低，隨照射時間增加，抑菌活性有所恢復。

迷迭香精油經(jīng)紫外照射15min，對枯草桿菌的抑制作用稍有降低，隨照射時間增加，抑菌活性不再受抑制，且一直保持在10.5～11.5mm的范圍內(nèi);其對金黃色葡萄球菌的抑制活性受紫外影響更小。三種精油經(jīng)紫外照射后，抑菌活性均未出現(xiàn)大幅波動，說明紫外照射對精油抑菌影響較小，精油具有較好的抗紫外抑菌穩(wěn)定性。

圖3 紫外照射對精油抑制枯草桿菌活性的影響

圖4 紫外照射對精油抑制金黃色葡萄球菌活性的影響

2.6 殘渣水提物的抑菌效果

3種殘渣水提物的最大溶解濃度均為0.2g/mL。抑菌結果顯示，3種殘渣水提物對枯草桿菌均未呈現(xiàn)抑制作用，香桃木和迷迭香的殘渣水提物對其余4種菌的抑制呈一定程度的濃度依賴性。香桃木殘渣水提物抑菌效果最好，0.2g/mL時可顯示中度抑菌敏感性;迷迭香殘渣水提物只能微弱抑菌，薰衣草薄荷殘渣水提物幾乎無抑菌效果。

圖5 香桃木水提物抑菌效果

圖6 迷迭香水提物抑菌效果

2.7 精油成分分析

采用氣質聯(lián)用技術(GC/MS)分析3種精油，共分離并初步定性出53種化合物，主要由烯、醇、酯、酮、烷及少數(shù)其它物質組成，多數(shù)為萜類成分，且芳樟醇、1，8－桉葉素、降莰烷等為3種精油共有成分。

香桃木作為桃金娘科常綠灌木，乙酸桃金娘烯酯是最主要的精油單種成分，與1，8－桉葉素、降莰

烷、芳樟醇、α－蒎烯等合占精油總量92.22%。

表6 3種芳香植物精油主要成分GC/MS分析

薰衣草薄荷精油中，以芳樟醇為主的醇類占59.50%，與孟士德薰衣草揮發(fā)性主要成分種類相似［9］;酯類則以鄰氨基苯甲酸芳樟酯為主，占18.87%;但未發(fā)現(xiàn)酮類化合物，而郝俊蓉等［9］對觀賞類薰衣草的研究發(fā)現(xiàn)，Helmsdale薰衣草以樟腦、葑酮等酮類含量最高。

迷迭香精油中，醇類和酮類含量相對較大，且主要以1，8－桉葉素、樟腦等單精油成分為主。高于2%的精油成分總含量可達87.97%。

3 討論

香桃木、薰衣草薄荷、迷迭香分屬于不同科屬，其精油含量不同，表現(xiàn)為∶迷迭香＞薰衣草薄荷＞香桃木;殘渣水提物的提取率相差不大，且遠高于精油提取率。

3種精油都有較明顯的抑菌作用，以薰衣草薄荷精油效果最好，殘渣水提物的抑菌敏感性則相對較低。GC/MS分析精油成分，均發(fā)現(xiàn)醇類在精油中含量最高;酯類在香桃木和薰衣草薄荷精油中也占有較大比例，迷迭香精油雖只有5種酮類成分，含量也高達35.31%，因此，3種植物精油成分及含量都各有差異。

萜類廣泛存在于自然界，作為揮發(fā)油的主要成分，可以是醇、醛、酮、羧酸酯等，如芳樟醇、樟腦、蒎烯、α－松油醇等，且具有祛痰、驅蟲、鎮(zhèn)痛等生理活性。萜類及衍生物在薰衣草薄荷、香桃木和迷迭香精油中的含量分別為79.63%、59.80%和60.36%，與薰衣草薄荷抑菌效果一致。1，8－桉葉素等醇類物質確有顯著的抑菌活性［10－11］，推測精油中富含的醇類、酮類、酯類物質是導致其具有抑菌作用的主要原因，且各類化合物協(xié)同促使精油具備高的抑菌敏感性。

黃酮類化合物［12］具有抗氧化、抗腫瘤、抗菌、抗炎、抗衰老等功效，酚類也可通過使蛋白質凝固發(fā)揮強烈的殺菌作用。我們研究發(fā)現(xiàn)此3種植物殘渣水提物中富含黃酮類和酚類有效組分(數(shù)據(jù)未發(fā)表)，與文獻［13－15］報道一致，香桃木、迷迭香、薄荷等都富含黃酮類和酚類，雖然其抑菌敏感性遠不如精油，卻表現(xiàn)出較高的抗氧化性［3，5，16］。因此，高提取率的殘渣水提物仍具有較大的開發(fā)潛力。

我國擁有豐富的植物資源，充分利用芳香植物天然抗氧化劑的優(yōu)勢，并發(fā)展其防腐應用，可在食品保鮮、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)為人類健康發(fā)展帶來更大的福音。

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Antibacterial comparation and GC/MS analysis of three aromatic plants

KONG Jing－si1，CHEN Ji－wu1，*，WANG Bang－zheng1，YAO Lei2
(1.College of Life Science，East China Normal University，Shanghai 200062，China; 2.School of Agriculture and Biology，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 201101，China)

The antibacterial activities of volatile oils and aqueous extracts from residue of Myrtle，Lavender Mint and Rosemary were studied and compared by the method of agar diffusion.Under the treatments of changing the pH，temperature and ultraviolet，the antimicrobial stabilities of the oils were also measured.By the side，GC/MS was used to analyse the volatile components.The results revealed that the volatile oil had a both significant and stable antibacterial activity.The antimicrobial activity of Lavender Mint was especially higher than the others，while，which of the other two were very close to each other.By GC/MS，terpenoids contained in the three oils were analyzed Myrtle 59.80%，Lavender Mint 79.63%，Rosemary 60.36%，respectively.Although the extraction rates of the aqueous extracts were much higher than the oils，the antibacterial activities were lower.And the antimicrobial sensitivities of the three water extracts were as followed:Myrtle＞Rosemary＞Lavender Mint.

Myrtle;Lavender Mint;Rosemary;antibacterial activities;GC/MS

TS201.2

A

1002－0306(2011)11－0151－05

2010－11－30 *通訊聯(lián)系人

孔靜思(1985－)，女，碩士，研究方向:芳香植物抗氧化及食品應用。

上海市科委重點攻關項目(043919322);上海市科委重大專項(05DZ19104－03)。