精油抗菌機理研究進(jìn)展

楊莎，陸大洪，秦海燕

(西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽621010)

精油又稱揮發(fā)油，普遍存在于植物的各個部位，如花、葉、種子、果皮、樹皮、木質(zhì)、根、地下莖等。多數(shù)具有芳香氣味，是一類常溫下能自然揮發(fā)的油狀液體的總稱，現(xiàn)代藥理試驗表明，精油具有消炎殺菌、鎮(zhèn)咳祛痰、抗過敏、抗突變、抗癌、抗病毒、解熱鎮(zhèn)痛、驅(qū)蟲、抑制血小板聚集等作用。植物精油的天然活性及其很好的環(huán)境兼容性使其成為開發(fā)無公害農(nóng)藥以及食品保存和醫(yī)療用藥的一個重要資源。筆者綜述了國內(nèi)外精油抑菌機理的研究進(jìn)展，旨在為推動精油的應(yīng)用與發(fā)展提供參考。

1 抑菌活性成分研究

精油抑菌活性成分包括醇、醛、酮以及酚類化合物，如百里酚(百里香精油主要成分)、肉桂醛(肉桂精油主要成分)，丁香酚(丁香精油主要成分)、香紫蘇醇(香紫蘇精油主要成分)等均具有廣譜的抑菌效果。Nakasugi等［1－2］通過對70多種精油的化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗真菌活性的關(guān)系進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)萜、醛的接受電子能力越強，抗真菌的活性越高;α，β-不飽和脂肪醛比α，β-飽和酮的抗真菌活性高;α，β-飽和醛與相應(yīng)的醇相比，抗真菌的活性較低;一元醇比二元醇、三元醇的抗真菌活性高;苯酚、愈創(chuàng)木酚、苯甲醛、苯甲醇等在苯環(huán)上引入烷基后，則抗真菌活性增強。

常用精油包括:陳皮，其主要成分為D-檸檬烯、(1R)-(+)-α-蒎烯、2-側(cè)柏烯、異松油烯;丁香，其主要成分為丁香酚;生姜，其主要成分為單萜類的α-派烯以及β-倍半萜類的α-姜烯、β-紅沒藥烯;青蒿，其主要成分為蒿酮、樟腦、石竹烯氧化物、A-蛇床烯;桉葉，其主要成分為單帖類、α-派烯、β-派稀、樟稀、丹桂稀;檸檬，其主要成分為檸檬烯、順式－香芹醇、反式－香芹醇、右旋香芹酮、順式－苧烯氧化物、反式－苧烯氧化物;香茅，其主要成分為香茅醛、香葉醇、檸檬烯、芳樟醇、香茅醇、乙酸香葉酯。

2 精油抑菌殺菌作用機理

2．1 DNA損傷 DNA是基因的材料，親代把它們自己的DNA部分復(fù)制后傳遞到子代中，從而完成了性狀的傳播。當(dāng)DNA的復(fù)制受到抑制或者DNA受到損傷，那么生物體的生物性狀也會受影響，進(jìn)而抑制生物體的生長繁殖。

Ke等［3］采用聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)方法對茶樹精油與金黃色葡萄球菌作用不同時間后提取基因組DNA，進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳和SDS-PAGE電泳，觀察發(fā)現(xiàn)DNA電泳條帶的亮度數(shù)量減少，說明精油抑制了細(xì)菌的生長。Kaba等［4］研究發(fā)現(xiàn)精油中的常見成分萜烯和酚類化合物能夠通過抑制大腸桿菌內(nèi)氧化反應(yīng)來阻礙DNA修復(fù)。石超峰等［5］通過測定陳皮精油中α-松油醇對大腸桿菌的DNA熒光強度變化，發(fā)現(xiàn)α-松油醇抑制了DNA的合成，具體的機制可能是抑制DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶的活性來實現(xiàn)的。Knoblonch等［6］通過同位素標(biāo)記試驗發(fā)現(xiàn)芳香精油能使DNA、RNA、蛋白質(zhì)和肽聚糖的生物合成明顯減少。

2．2 影響能量代謝及還原酶系 細(xì)菌的生長繁殖必有葡萄糖、鈣等物質(zhì)的吸收運輸，而這些活動離不開能量，如果生物體能量代謝出現(xiàn)問題，那么生物的生長繁殖也會受到影響。

Knoblonch等［6］研究了精油中40種萜類物質(zhì)對微生物初生能量代謝、還原型輔酶及丁二酸脫氫酶的活性及其對呼吸過程的電子傳遞以及氧化磷酸化的影響，發(fā)現(xiàn)在一定濃度下，所有供試萜類都能抑制上述反應(yīng)，表明精油可影響菌類呼吸作用的還原酶體系，從而達(dá)到抑制細(xì)菌的呼吸作用及細(xì)胞膜功能。錢麗紅等［7］將茶樹精油與銅綠假單胞菌作用后，測定在能量代謝中起核心作用的微量元素磷的消耗情況，表明菌體的磷代謝異常使細(xì)胞代謝受到嚴(yán)重影響。羅曼等［8］通過測定經(jīng)檸檬醛處理后的黃曲霉的ATPase活性，發(fā)現(xiàn)檸檬醛使ATPase的活性降低，從而失去對代謝的調(diào)節(jié)控制以及自我復(fù)制的正常進(jìn)行，說明檸檬醛減少了能量合成和利用。

2．3 影響脂質(zhì)層穩(wěn)定，溶解胞體中的脂肪體 脂質(zhì)的意義在于形成一種生理活性物質(zhì)傳輸?shù)妮d體。因此，可通過活性物質(zhì)與脂質(zhì)相結(jié)合改變其脂溶性或水溶性質(zhì)，從而改變它們在生物屏障中的通透性。

精油具有表面活性作用，對脂肪的溶解作用可能是其抗菌機理之一。Bard等［9］研究表明香茅精油香葉醇可降低細(xì)胞膜脂質(zhì)層的相變溫度，影響膜脂的流動性。

2．4 影響細(xì)胞膜正常功能 細(xì)胞膜是細(xì)菌的屏障，既可以阻擋外源物質(zhì)的進(jìn)入，也可以防止內(nèi)部物質(zhì)的流出。若細(xì)胞膜受到損壞，胞內(nèi)物質(zhì)就會釋放出來，那么細(xì)菌的生長繁殖、生理形態(tài)將受到影響。

Nguefack等［10］采用流式細(xì)胞儀研究5種芳香植物精油(香茅、檸檬、桉葉、紫蘇、丁香)對李斯特菌細(xì)胞膜的影響，通過透視電鏡觀察發(fā)現(xiàn)其可增加細(xì)胞膜的通透性，使細(xì)胞成分從菌體內(nèi)浸出，從而起到殺菌作用。張贇彬等［11］通過D260法測定胞內(nèi)物質(zhì)，研究了八角茴香精油對大腸桿菌胞內(nèi)物質(zhì)滲漏的影響，結(jié)果表明精油會使細(xì)胞膜受到損壞而使胞內(nèi)物質(zhì)流出。Maria等［12］研究發(fā)現(xiàn)丁香精油的丁香酚使細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)變性，然后與細(xì)胞膜的磷脂反應(yīng)，破壞細(xì)胞膜的通透性，從而抑制微生物的生長。吳均等［13］通過測定山蒼子油處理后的黑曲霉、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌的Ga2+、Mg2+、K+等無機鹽離子的含量，發(fā)現(xiàn)菌體的細(xì)胞膜受到破壞。Inouye等［14］研究了牛至、紫蘇、茶樹、薰衣草、丁香和天竺葵精油在密閉條件下對須癬毛癬菌的熏蒸抑菌活性，發(fā)現(xiàn)精油能促使菌絲分解，透過電鏡掃描進(jìn)行形態(tài)觀察，發(fā)現(xiàn)在一定劑量下細(xì)胞膜、細(xì)胞壁發(fā)生凸起而被破壞，最終造成細(xì)菌細(xì)胞死亡。

2．5 破壞細(xì)菌細(xì)胞壁 細(xì)胞壁是細(xì)菌最外層的一種堅韌的膜狀結(jié)構(gòu)。其主要功能是維持細(xì)菌固有的外形，抑制機械和滲透損傷，起到屏障作用。如果沒有細(xì)胞壁的保護(hù)，細(xì)菌在一般環(huán)境中必然會脹破失活。

張文娟［15］在對肉桂精油中肉桂醛的抗黃曲霉作用以及超微結(jié)構(gòu)的研究中發(fā)現(xiàn)肉桂醛有明顯的抗黃曲霉作用，主要是通過破壞真菌細(xì)胞壁，使藥物深入菌細(xì)胞內(nèi)破壞細(xì)胞器而起強大的殺菌作用。沈國壽［16］通過測定與細(xì)胞壁合成有關(guān)的酶活性、底物含量來反映蛇床子素對真菌細(xì)胞壁合成的影響，發(fā)現(xiàn)蛇床子素使幾丁質(zhì)水解酶活性升高，造成細(xì)胞壁合成幾丁質(zhì)前體水解，引起N-乙酰葡萄胺升高，N-乙酰葡萄糖胺在參與細(xì)胞壁形成過程中受阻。Nakamura等［17］透過電鏡發(fā)現(xiàn)丁香羅勒精油使白假絲酵母菌的細(xì)胞壁增厚、分離，影響了細(xì)胞壁的完整性。

2．6 精油對細(xì)菌生長及形態(tài)的影響 細(xì)菌的生長形態(tài)是細(xì)菌生理活性正常的基本判定標(biāo)準(zhǔn)。王新偉等［18］測量了精油對細(xì)菌生長曲線的影響，以證實精油在細(xì)菌生長的哪個階段對其影響最明顯。Romagnoli等［19］研究了印度菊科野生孔雀草精油的抑菌活性，通過電子顯微鏡對處理過的菌絲超微結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了觀察，證實菌絲形態(tài)發(fā)生了很大變化，并存在多位點作用機理。

3 展望

精油對細(xì)菌的抑制作用主要是通過破壞細(xì)胞壁及細(xì)胞膜的完整性、抑制蛋白和核酸的合成、影響能量代謝及還原酶系、影響脂質(zhì)層穩(wěn)定、溶解胞體中的脂肪體等途徑來實現(xiàn)的。目前，雖然在抑菌的作用機理研究上有一定進(jìn)展，但研究技術(shù)與方法還不夠成熟與完善，基本上是在細(xì)菌離體狀態(tài)下，或者說僅細(xì)菌的生長狀態(tài)、細(xì)胞壁、細(xì)胞膜等較表面抑菌機理研究有較多報道，而在細(xì)胞器，如脂質(zhì)、DNA或者其他更細(xì)節(jié)的生理反應(yīng)方面的研究還處于初步階段，所以抑菌機理研究應(yīng)朝分子方向進(jìn)行深入探索。

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