植物精油的抑菌作用及檢測技術(shù)研究進(jìn)展

陳秀敏，方桂麗，陳敏兒，蔡大川，張志軍 ， 周瑞興

(1.中國廣州分析測試中心 廣東省化學(xué)危害應(yīng)急檢測技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510070；2.廣州質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院，廣東 廣州 511447)

植物精油的抑菌作用及檢測技術(shù)研究進(jìn)展

陳秀敏1，方桂麗1，陳敏兒1，蔡大川1，張志軍1， 周瑞興2

(1.中國廣州分析測試中心 廣東省化學(xué)危害應(yīng)急檢測技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510070；2.廣州質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院，廣東 廣州 511447)

植物精油是一類植物源次生代謝物質(zhì)，具有廣譜抗菌性。植物精油成分含量低且復(fù)雜多樣，因此需要靈敏先進(jìn)的檢測技術(shù)。本文主要對植物精油的抑菌機(jī)理、抑菌成分及檢測技術(shù)進(jìn)行綜述。旨在為植物精油的進(jìn)一步研究提供理論依據(jù)。

植物精油；抑菌；檢測

植物精油又稱揮發(fā)油、香精油或者芳香油，為植物體產(chǎn)生的具有揮發(fā)性芳香氣味的次生代謝產(chǎn)物[1-2]。植物精油作為一種新型冷殺菌技術(shù)，具有多種優(yōu)勢，如抗菌譜較廣、抑菌效果明顯、殘留毒性小。植物精油香氣和油溶性還能起到更好的抑菌效果[3-4]。植物精油成分含量低且復(fù)雜多樣，隨著檢測技術(shù)的日趨成熟先進(jìn)，植物精油的檢測向著高效快速、多種技術(shù)聯(lián)合使用的方向發(fā)展。本文綜述了植物精油的抑菌機(jī)理、抑菌成分及檢測技術(shù)，旨在為植物精油的進(jìn)一步研究提供理論依據(jù)。

1 植物精油的抑菌作用

1.1 植物精油的抑菌機(jī)理

很多研究表明，植物精油的抑菌機(jī)理是精油及成分作用到微生物的細(xì)胞膜，使微生物的膜結(jié)構(gòu)受損，微生物的膜透氣性增加，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部離子和內(nèi)含物發(fā)生外泄[5]，或微生物的酶系統(tǒng)受到損傷[6-7]，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。Lv等[8]研究也證明了這一點(diǎn)。另外，植物精油的成分特別是萜烯類和酚類物質(zhì)，對抑菌作用發(fā)揮很大作用。精油中萜烯類物能使微生物的細(xì)胞壁脂質(zhì)結(jié)構(gòu)受損，進(jìn)而損壞微生物的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)外泄，最后細(xì)胞發(fā)生裂解[9-10]。酚類物質(zhì)破壞微生物的細(xì)胞膜，使細(xì)胞膜功能受損，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外泄，導(dǎo)致微生物死亡[11]。Ultee等[12-13]研究結(jié)果表明，香芹酚使得微生物的膜流動(dòng)性增強(qiáng)，導(dǎo)致質(zhì)子和鉀離子滲漏，致使微生物的膜電位崩潰以及ATP的合成受到抑制。同時(shí)也有研究發(fā)現(xiàn)，精油中百里香酚可使細(xì)胞膜受損和ATP酶活受抑制[14-15]。

Turgis等[16]通過研究發(fā)現(xiàn)，芥子精油能夠?qū)Υ竽c桿菌和沙門氏菌細(xì)胞壁產(chǎn)生嚴(yán)重破壞性，導(dǎo)致胞內(nèi)pH大幅下降，ATP快速流失，同時(shí)胞內(nèi)溶物大量外泄。Oussalah等[17]選擇了牛至精油、肉桂精油以及香薄荷精油作為比較試驗(yàn)，分析它們對大腸桿菌、李斯特氏菌的影響，并得到了相同的研究結(jié)論。孫峋汪等[18]通過發(fā)現(xiàn)，金黃色葡萄球菌、大腸桿菌細(xì)胞壁通透性會(huì)在迷迭香酸作用下發(fā)生明顯變化，并會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞壁嚴(yán)重破損，使得細(xì)胞內(nèi)部的還原糖與蛋白質(zhì)大量泄露，并最終致使細(xì)胞喪失生命力。Pasqua等[19]比較了丁香酚、百里香酚、香芹酚、檸檬烯和肉桂醛等物質(zhì)對微生物細(xì)胞膜功能的影響，并發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜遭受了嚴(yán)重破壞，內(nèi)部不飽和脂肪酸濃度大幅下降。其他學(xué)者指出[20]，茶樹精油會(huì)明顯阻礙白假絲酵母菌體的膽固醇、甘油三脂和蛋白質(zhì)的結(jié)合，具有顯著的殺菌功效。目前植物精油活性成分對病原微生物的作用方式和抑菌機(jī)理尚不完全清晰，抑菌成分的作用方式與作用靶點(diǎn)有待以后更深的試驗(yàn)與探索。

1.2 植物精油的抑菌化學(xué)成分

植物精油成分組成非常復(fù)雜，主要有酚類、萜類、醛酮類、醇類、酸類及芳香族化合物。其中，酚類、萜烯類和醛酮類化合物為主要抑菌成分。此外，醇類、酸類和烴類化合物也起到一定抑菌作用。

1.2.1 香芹酚

香芹酚是牛至精油重要組成部分，其具有良好的殺菌功效。Mohamed Hazzit等[21]通過研究發(fā)現(xiàn)，牛至精油中香芹酚占比約為29.7%，牛至精油能夠有效抑制各種菌類繁殖，但是對李斯特氏菌沒有抑制效果。胡艷芬等[22]指出，香芹酚能夠有效抑制大腸埃希氏桿菌、金黃色葡萄球菌和豬霍亂沙門氏菌的繁殖，具有很強(qiáng)的抑菌作用。

1.2.2 丁香酚

丁香酚具有良好的抑菌作用，它是丁香精油重要組成成分，有濃厚的香氣。樓興隆等[23]研究發(fā)現(xiàn)，丁香精油中丁香酚濃度占比達(dá)到了47.29%，它可以有效抑制番茄黑霉、玉米大斑病菌與小麥紋枯病菌的繁殖生長。呂世明等[24]指出，丁香酚有良好的抗大腸桿菌效果。

1.2.3 百里香酚

百里香酚是百里香精油、牛至精油重要組成物質(zhì)，有良好的殺菌效果。鄭國華等[25]發(fā)現(xiàn)，牛至精油中百里香酚含量達(dá)到0.117g/mL。張靜等[26]指出，百里香酚至少對十種病原菌有抑制作用，特別是能夠有效抑制番茄灰霉病菌的繁殖生長。

1.2.4 檸檬烯

檸檬烯是一種無色透明狀液體，帶有濃厚的檸檬香味。王雪梅等[27]研究發(fā)現(xiàn)，檸檬烯有良好的抗菌效果，能夠有效抑制面包酵母和黑曲霉的生長。

1.2.5 肉桂醛

在肉桂等植物體內(nèi)含有大量的肉桂醛。李京晶等[28]通過研究發(fā)現(xiàn)，肉桂醛占比達(dá)到了46.8%，肉桂醛能夠有效抑制污染菌的繁殖。有學(xué)者指出，肉桂醛能夠有效抑制真菌繁殖[29]，它通過破壞真菌細(xì)胞壁，并對細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)造成損壞，進(jìn)而起到抑菌作用。

2 植物精油的檢測技術(shù)

天然植物體內(nèi)的植物精油含量低且化學(xué)成分復(fù)雜多樣，因此需要高靈敏度的檢測技術(shù)。目前，植物精油的檢測技術(shù)有薄層色譜(TLC)、高效液相色譜(HPLC)、氣相色譜(GC)、氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(GC/MS)和超臨界流體色譜(SFC)等[30]。其中，GC和GC-MS檢測技術(shù)較為常用于檢測植物精油，它們能確定精油化合物的化學(xué)組成，且能鑒定植物精油化合物的分子結(jié)構(gòu)，是對植物精油化合物進(jìn)行定性定量分析的較好檢測技術(shù)。

近年來，將提取技術(shù)與檢測技術(shù)聯(lián)用在國內(nèi)外也有進(jìn)一步的發(fā)展。Deng等[31]首次采用微波蒸餾-固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用儀(MD-SPME-GC-MS)對蘆蒿精油進(jìn)行萃取和檢測，發(fā)現(xiàn)蘆蒿精油有49種化學(xué)成分。此技術(shù)操作簡單且檢測快速，若此技術(shù)利用無溶劑萃取和采樣分析同時(shí)進(jìn)行則有更快更先進(jìn)的效果。Lin等[32]將羰基鐵粉(CIP)作為傳導(dǎo)熱機(jī)制，采用微波蒸餾-頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用儀(MD-HS-SPME-GC-MS)對蒼術(shù)精油進(jìn)行萃取和檢測，此檢測方法簡單、快速、結(jié)果可靠，它檢測出蒼術(shù)精油有34種成分，MD-HS-SPME-GC-MS檢測技術(shù)特別適合于干樣的萃取和分析鑒定。劉源等[33]利用頂空固相微-氣質(zhì)聯(lián)用儀(HS-SPME-GC-MS)對香蔥精油的化學(xué)成分進(jìn)行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了30種化學(xué)成分。宋述芹等[34]也利用HS-SPME-GC-MS對羅勒花和葉精油的化學(xué)成分進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果顯示精油有43種化學(xué)成分。Deng等[35]采用亞臨界水萃取-固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用分析(SWE-SPME-GC-MS)檢測了石菖蒲和砂仁精油，分別檢測出31種和35種化成分，此檢測技術(shù)快速、簡單、無需有機(jī)試劑，它檢測石菖蒲和砂仁精油的時(shí)間均為15min，SWE-SPME-GC-MS技術(shù)可作為評(píng)價(jià)精油品質(zhì)的有效手段。Heravi[36]采用同時(shí)蒸餾-靜置頂空液相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用分析法(SHD-SHLPME-GC-MS)檢測出蒿葉精油的主要成分為樟腦、1, 8-桉樹腦、順式-印蒿酮、4-松油醇、芳樟醇、β-小茴香醇、龍腦，含量分別為41.01%、32.35%、3.68%、2.99%、2.84%、2.72%、2.58%。Deng等[37]采用亞臨界水萃取-液相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用分析法(PHWE-LPME-GC-MS)對砂仁精油的進(jìn)行檢測，此檢測技術(shù)萃取快、無毒無污染、操作簡單、用量少、用時(shí)短。此外， 國外也報(bào)道了GC-FID、LC-MS、ESIMS、CE-ED、CZE-UV等[38-39]檢測精油化學(xué)成分的技術(shù)。

3 討論

植物精油是一種天然抗菌劑，其主要成分作為防腐劑，能起到較好的抑菌效果，符合人們追求"綠色健康"理念的需要。因此，植物精油用于保鮮具有很大的實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。提取技術(shù)與亞臨界水萃取、色譜、質(zhì)譜、核磁共振等檢測技術(shù)聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)了提取過程在線檢測，以及實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。但是目前的研究工作還不夠，在如何進(jìn)行快速高效檢測和精密分析方面還需做進(jìn)一步的努力。

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(本文文獻(xiàn)格式：陳秀敏，方桂麗，陳敏兒，等.植物精油的抑菌作用及檢測技術(shù)研究進(jìn)展[J].山東化工，2017，46(10)：67-69.)

Research Progress on Antibacterial Effect andDetection Technology of Plant Essential Oils

ChenXiumin1，F(xiàn)angGuili1，ChenMiner1,CaiDachuang1,ZhangZhijun1,ZhouRuixing2

(1.Guangdong Provincial Public Laboratory of Analysis and Testing Technology, China National AnalyticalCenter, Guangzhou 510070;2.Guangzhou Quality Supervision and Testing Institute,Guangzhou 511447，China)

Plant essential oil with broad spectrum antimicrobial properties is a kind of secondary metabolites of plant origin. Sensitive and advanced detection technology to detect composition of plant essential oil was needed for it was at low level and complicated. Antibacterial mechanism and antibacterial composition and detection technology of plant essential oil were reviewed in this article. Aim to provide theoretical basis for further study of plant essential oils.

plant essential oils; antibacterial effect; detection technology

2017-03-29

本文系廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2013B091604003)；廣東省省級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014B070705001)資助項(xiàng)目

陳秀敏(1990—)，女，本科，研究方向：

TQ455

A

1008-021X(2017)10-0067-03