四川红景天精油化学成分GC-MS分析及抑菌活性研究

四川红景天精油化学成分GC-MS分析及抑菌活性研究
黄晓伟;熊国玺;李星;张辉;吴昭;陈胜
【摘要】[目的]分析四川红景天精油的化学成分及其体外抑菌活性,为其深入开发利用提供参考依据.[方法]采用水蒸气蒸馏法提取四川红景天根茎精油,应用气质联用法(GC-MS)分析精油化学成分,通过峰面积归一化法计算各化学成分的相对百分含量;以左氧氟沙星为阳性对照,分别采用滤纸片法和平板连续稀释法测定四川红景天精油对6种供试菌株的抑菌圈直径及最小抑菌浓度(MIC).[结果]从四川红景天精油中鉴定出30种化合物,占精油总含量的95.88％,其中醇类化合物比例最高(17种);精油主要成分有异戊烯醇(31.70％)、香叶醇(28.32％)、正辛醇(14.27％)、芳樟醇(10.02％)和桃金娘烯醇(3.69％).四川红景天精油对黑曲霉、枯草芽孢杆菌和大肠埃希氏菌具有较、强的抑菌作用,抑菌圈直径分别为20.6、18.1和
14.2mm,MIC分别为0.625、1.250和1.250μg/mL.[结论]四川红景天精油化学成分种类较多、含量丰富,以醇类化合物为主,且具有较强的抑菌活性,可用于开发天然的植物源防腐剂.
【期刊名称】《南方农业学报》
【年(卷),期】2015(046)010
【总页数】5页(P1867-1871)
【关键词】红景天;精油;化学成分;GC-MS;抑菌活性
【作者】黄晓伟;熊国玺;李星;张辉;吴昭;陈胜
【作者单位】武汉黄鹤楼香精香料有限公司,武汉430040;武汉黄鹤楼香精香料有限公司,武汉430040;湖北中烟工业有限责任公司技术研发中心,武汉430040;武汉
黄鹤楼香精香料有限公司,武汉430040;武汉黄鹤楼香精香料有限公司,武汉430040;武汉黄鹤楼香精香料有限公司,武汉430040;武汉黄鹤楼香精香料有限公司,武汉430040;湖北中烟工业有限责任公司技术研发中心,武汉430040
【正文语种】中文
【中图分类】R284.1
【研究意义】红景天（Rhodiola）为景天科红景天属多年生草本或亚灌木植物，种类繁多，是我国传统的药用植物。

全世界红景天属有90余种，而我国有70余种（中科院中国植物志编委会，1984；文镜等，2005），其中，高山红景天多分布于吉林长白山，狭叶红景天分布于河北、山西、陕西、青海、新疆、四川、云南等地（袁瑜等，2007）。

红景天具有抗衰老、抗缺氧、抗疲劳、抗辐射、抗寒冷及预防高原反应等功效，对防治心血管疾病和抑制肿瘤也有一定作用（崔艳梅等，2008）。

因此，研究红景天化学成分及其体外抑菌活性，对有效开发利用红景天具有重要意义。

【前人研究进展】目前，关于红景天挥发油化学成分的研究已有不少报道。

田军等（2000）通过水蒸气蒸馏法提取云南红景天挥发油，利用GC-MS 分析鉴定出44种化合物，挥发油主要成分有正辛醇（28.25%）、香叶醇（21.92%）和里哪醇（8.34%）。

黄荣清等（2004）利用GC-MS分析青海红景天和云南红景天挥发油的化学成分，其中青海红景天的主要成分有环癸烯（12.69%）、甲酸辛酯（10.93%）和二十四烷（9.94%），云南红景天的主要成分有香叶醇（21.91%）、桃金娘烯醇（4.66%）和癸醇（4.09%）。

康杰芳和王喆之（2006）通过GC-MS从小丛红景天挥发油中鉴定出38个化合物，其含量约占总检出量的91.12%；挥发油主要成分有肉豆蔻酸（19.37%）、棕榈酸甲酯（7.56%）、2,6-十六烷基-1-（+）-抗坏血酸酯（6.27%）等。

袁雷等（2012）对西藏红景天挥发油进行GC-MS分析，结果分离出63种物质，鉴定出45个化
合物，其主要成分为香叶醇（58.24%）、4-亚环己烯基-3, 3-二甲基-2-戊酮（3.45%）和乙酸香叶酯（3.04%）。

【本研究切入点】目前，针对四川红景天精油化学成分及其抑菌活性的研究鲜见报道。

【拟解决的关键问题】以四川地区的红景天为试验材料，通过水蒸气蒸馏法提取精油并利用GC-MS分析其化学成分，同时测定红景天精油的抑菌活性，为红景天精油在食品、药品及化妆品中作为天然防腐剂提供理论依据。

1.1 试验材料
四川红景天购自毫州蜀中药业有限公司，经鉴定为四川红景天干燥根茎切片。

葡萄糖、琼脂、牛肉膏、蛋白胨、左氧氟沙星、吐温-80、无水乙醇（分析纯）、无水硫酸钠（分析纯）等试剂均购自国药集团化学试剂有限公司；试验菌种枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、金黄色葡萄球菌（Staphylocous aureus）、大肠埃希
氏菌（Escherichia coli）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、黑曲霉（Aspergillus niger）、酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）购自中国普
通微生物菌种保藏中心。

主要仪器设备：Thermo TRACE GC Ultra-DSQⅡ气相色谱—质谱联用仪（美国Thermo-Fisher公司）、CP323S-OCE型电子天平（赛多利斯科学仪器有限公司）、挥发油提取器（北京中西远大科技有限公司）、全自动生化培养箱（上海精宏试验设备有限公司）、超净工作台（武汉中科科仪技术发展有限责任公司）、立式高压灭菌锅（上海博迅实业有限公司医疗设备厂）、恒温培养振荡器（上海精宏试验设备有限公司）。

1.2 精油提取
准确称取0.5 kg洗净晾干后的四川红景天根茎切片装入圆底烧瓶中，加入3.0 kg 蒸馏水，采用水蒸气蒸馏法提取，回流提取4 h，加入无水硫酸钠干燥后静置过夜，即得到精油。

1.3 GC-MS分析方法
GC条件：色谱柱HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；恒流模式，载气为氦气；流速1 mL/min；初始柱温50℃，保持2 min，以5℃/min速率升至250℃，保持10 min；进样口温度250℃；进样量1 μL；分流进样，分流比10∶1。

MS
条件：EI离子源，电子能量70 eV，离子源温度230℃，扫描范围m/z 50～450；传输线250℃；溶剂延迟3 min。

采用GC-MS分析红景天精油成分，通过WILEY和MAINLIB谱库自动检索，结合保留指数共同确定，相对百分含量采用峰面积归一化法计算。

1.4 四川红景天精油抑菌活性测定
1.4.1 培养基参照刘昭明等（2009）的方法，霉菌和酵母菌固体培养采用PDA 培养基，枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌、铜绿假单胞菌液体培养采用营养肉汤培养基，固体培养采用营养琼脂培养基。

1.4.2 供试菌液制备参照刘昭明等（2009）的方法，枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌、铜绿假单胞菌活化培养好后用无菌盐水制成
×106CFU/mL的菌悬液，备用；霉菌和酵母菌活化培养后用无菌生理盐水将孢子悬液的浓度调整为×106CFU/mL，备用。

1.4.3 抑菌圈直径测定参照刘昭明等（2009）的滤纸片法，将直径5 mm的圆形滤纸片干热灭菌后备用；每个平皿呈正三角放入3张已灭菌的滤纸片，再吸取
未稀释的红景天精油10 μL垂直滴至滤纸片上。

左氧氟沙星为阳性对照，滤纸片
上加入10 μL 0.5 mg/mL左氧氟沙星溶液；无菌蒸馏水为阴性对照。

每组设3次重复，取抑菌圈直径的平均值作为最后结果。

1.4.4 最小抑菌浓度（MIC）测定参照唐裕芳等（2008）的平板连续稀释法，
用经灭菌处理的2%吐温-80溶液，将红景天精油配成不同质量浓度溶液，分别吸取1 mL置于无菌培养皿中，加培养基稀释成含精油浓度分别为160.000、
80.000、40.000、20.000、10.000、5.000、2.500、1.250、0.625、0.312、
0.156 μg/mL的培养基；待培养基凝固后，吸取制备好的菌悬液或孢子悬液0.1 mL，将其均匀涂布于上述培养基表面进行培养，以完全无菌生长的精油浓度作为MIC，左氧氟沙星为阳性对照，2%吐温-80溶液为空白对照，重复3次。

2.1 四川红景天精油化学成分分析结果
采用水蒸气蒸馏法回流提取4 h，得到淡黄色的四川红景天精油10 g，出油率为2%。

通过GC-MS对四川红景天精油进行分析，得到红景天精油总离子流图（图1）。

经分析，从四川红景天精油中共检出30种化合物，占精油总含量的95.88%，包括醇类17种、醛类4种、烯烃类4种、酮类2种、酯类2种、酸类1种，在
精油中的相对百分含量分别为93.34%、1.13%、0.61%、0.37%、0.30%和
0.13%；精油中相对百分含量较高的化学成分有异戊烯醇（31.70%）、香叶醇（28.32%）、正辛醇（14.27%）、芳樟醇（10.02%）、桃金娘烯醇（3.69%）2.2 四川红景天精油抑菌活性分析结果
2.2.1 抑菌圈直径从表2可以看出，四川红景天精油对枯草芽孢杆菌、金黄色
葡萄球菌、大肠埃希氏菌、铜绿假单胞菌、黑曲霉及酿酒酵母的抑菌圈直径分别为18.1、12.3、14.2、9.1、20.6和8.7 mm，其中红景天精油对黑曲霉的抑菌能力
最强，对酿酒酵母的抑菌作用最弱，而阳性对照左氧氟沙星对各种供试菌的抑制作用均较强。

2.2.2 MIC测定结果从表3可以看出，四川红景天精油对枯草芽孢杆菌、金黄
色葡萄球菌、大肠埃希氏菌、铜绿假单胞菌、黑曲霉及酿酒酵母的MIC分别为
1.250、10.000、1.250、20.000、0.625和20.000 μg/mL，其对黑曲霉的抑菌
活性较强，对铜绿假单胞菌和酿酒酵母的抑菌活性较弱。

空白对照2%吐温-80溶液无抑菌活性，而阳性对照左氧氟沙星的抑菌活性较强，对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌的MIC达0.312 μg/mL，对铜绿假单胞菌的MIC为
0.625 μg/mL，对黑曲霉和酿酒酵母的MIC为2.500 μg/mL。

本研究通过GC-MS对四川红景天精油进行分离鉴定，共鉴定出30种化合物，以醇类为主（17种），精油的主要成分有异戊烯醇（31.70%）、香叶醇
（28.32%）、正辛醇（14.27%）、芳樟醇（10.02%）和桃金娘烯醇（3.69%）。

这与田军等（2000）分析云南丽江红景天挥发油主要成分有正辛醇、香叶醇、里
哪醇、桃金娘醇和黄荣清等（2006）分析西藏红景天主要成分有香叶醇、1-辛醇、芳樟醇的研究结果有一定差异。

主要原因是精油是一种混合物，其化学成分因植物物种、生长地理环境、提取方法等因素的差异而有所不同（Lota et al.，2002；Lalko and Api，2006）；即使是相同产地、相同品种的植物，其精油成分也会受当年气候条件、采摘时间等因素的影响而变化，表现出的生物活性也会存在明显差异（Huang et al.，2013）。

精油类物质大多具有一定的抑菌功效。

本研究结果表明，四川红景天精油具有广谱抗菌作用，对真菌也有一定的抑制作用。

在供试的4种细菌中，四川红景天精油
对大肠埃希氏菌和枯草芽孢杆菌的抑菌作用较强，其MIC为1.250 μg/mL；在供试的2种真菌中，红景天精油对霉菌的抑菌作用较强，其MIC达0.625 μg/mL，强于阳性对照左氧氟沙星的2.500 μg/mL，但精油对酵母菌的抑制效果较弱。

李
伟等（2008）研究表明，黑龙江产的芫荽精油对黑曲霉、枯草芽孢杆菌和大肠杆
菌具有较强的抑制作用，以芳樟醇（含量73.614%）为主要活性成分；易清元等（2008）的研究结果表明，主要成分为香叶醇的香叶油具有广谱抗菌活性；本研
究制备的四川红景天精油的主要成分有异戊烯醇、香叶醇、正辛醇、芳樟醇等，因此推断四川红景天精油中香叶醇和芳樟醇具有抑菌活性，而异戊烯醇和正辛醇是否具有抑菌活性有待进一步研究。

本研究结果显示，四川红景天精油对细菌和真菌均有一定的抑制作用，为科学评价红景天精油的生物活性及合理开发利用其资源奠定了基础。

四川红景天精油化学成分种类较多、含量丰富，以醇类化合物为主，且具有较强的抑菌活性，可用于开发天然的植物源防腐剂。

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