植物精油的抑菌作用及机理研究进展

植物精油的抑菌作用及机理研究进展

摘要

植物精油，是从芳香植物中提取的具有挥发性和浓郁香味的脂溶性天然化合物。植物精油具有多种抑菌活性成分，如萜类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、含氮含硫化合物等，对革兰氏阴性细菌、革兰氏阳性细菌、酵母菌和霉菌等具有良好的抑制作用，在食品、制药、香料等行业应用广泛。本文对植物精油抑菌作用以及抑菌机理进行了综述，以期为植物精油在食品方面的深入研究提供参考依据。

关键词：植物精油；抑菌作用；抑菌机理；研究进展

1引言

植物精油是存在于植物体内（如：花、叶、茎、根、果实、皮等）的一类可通过挤法、水蒸气蒸馏法、冷浸法或溶剂提取法等方法提取的具有一定气味的挥发性油状液体的总称，属植物体自身的次级代谢产物，享有“液体黄金”的美誉[1]。全球精油有3000种以上，具有商业价值的多达数百种。植物精油含量较为丰富的植物有：唇植形科（如罗勒、百里香、迷迭香）、芸香科（柑橘皮、柠檬皮）、樟科（如肉桂）、姜科（如姜）等[2]。植物精油的组成成分十分复杂，从结构上可分为四类，分别为萜类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物和含氮含硫化合物[3-4]。因植物精油具有独特的组成和生物活性，所以它具有较强的广谱抑菌杀菌、抗氧化、抗炎症和促生长的作用，具有抗菌、天然、无毒的特点[5]。

近年来，由于食源性疾病的全球发病率不断增多，伴随着抗生素耐药性及药物残留的日益加重，严重影响着食品安全及人类健康，已成为全球性问题。植物精油因其显著的抗细菌和抗真菌活性，对于解决食品中日渐增多的耐药性细菌及真菌感染问题有着重要意义[6]。此外植物精油在医药、化妆品、香料、农药等行业，也得到了广泛的应用[7-10]。本文对近年来有关植物精油抑菌作用及抑菌机理的研究进行梳理，总结前人的研究成果，以期为植物精油在食品安全方面的研究提供参考依据。

2植物精油的主要活性物质

2.1萜类化合物

萜类化合物是植物精油中最常见、含量最高的组成成分，占比达到70%以上，主要包括单萜（如橙花醇、香茅醇、薄荷醇等）、倍单萜（如橙花叔醇、杜松醇、榄香醇等）和双萜（如植醇、维生素A醇等）。萜烯类（如柠檬烯、月桂烯、松油烯、蒎烯、蒈烯等）和含氧衍生物（如柠檬醛、橙花醛、芳樟醛等）[11]。植物精油中的萜类物质具有抗氧化、抗虫、抗病毒以及缓解炎症和维持动物肠道健康等多种生物活性的作用[12]。牛彪等[13]用气相色谱-质谱联用法分析3种植物精油组分，结果表明，植物精油中含量最高的是萜类化合物及其含氧衍生物。其中肉桂精油中含量最高的为肉桂醛，相对含量占比达83.57%，其次为2′-甲氧基肉桂醛(5.96%)，香豆素(2.90%)，乙酸桂酯(2.62%)等。山苍子精油中含量最高的是柠檬醛，占比21.45%，另外含有双戊烯(21.88%)、(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛(20.96%)、1,4-桉叶素(9.78%)等成分。迷迭香精油中含量最高成分为α-蒎烯(24.09%)、另外还有桉树脑(25.81%)、左旋樟脑(25.09%)、异龙脑(9.28%)等。Oliveira等[14]采用GC-MS对胡椒叶(Piperaduncum)精油进行分析，鉴定出22种不同的组成成分，发现其中大部分的组成成分为萜类物质。

2.2芳香族化合物

植物精油中的第二大组成成分是芳香族化合物，仅次于萜类化合物。在迷迭香、肉桂、山苍子等植物精油中相对含量较高。主要是醛类、醇类及酚类（如肉桂醛、β-松油醇、丁香酚等）、萜源衍生物（如孜然芹烯、百丽香草酚等）和苯丙烷类衍生物（如香豆素、欧细辛醚等）[15]。高亦红等[16]用水蒸气蒸馏法提取紫苏叶精油，采取GC-MS分析紫苏叶成分，分析鉴定出紫苏叶精油中含有43

种化合物，主要成分为萜类化合物，同时含有β-芳樟醇等各种芳香族化合物。

2.3脂肪族化合物

脂肪族化合物在植物精油中分布广泛，但含量极低，常见于植物的果实中，如提取于柠檬精油中的异戊醛、提取于沙棘精油中的乙酸乙酯以及提取于黄柏果实精油中的甲基壬基酮等[17]。植物精油中最常见的脂肪族化合物是异戊醛和异戊酸[18]。

2.4含氮含硫化合物

含氮含硫化合物主要存在于香辛料植物精油中，一般具有强烈辛辣气味。如大蒜素（取自大蒜精油）、三硫化合物（取自洋葱精油）、异硫氰酸酯（取自辣椒及芥末精油）等都属于含硫化合物[19]。另外，某些植物中也存在少量的含氮化合物，如葱属植物中含有的生物碱胸苷、腺苷、核苷酸等[20]。

3植物精油的抑菌作用

3.1对细菌的抑制作用

3.1.1对革兰氏阳性菌的抑制作用

植物精油是一种天然抑菌剂，对常见的革兰氏阳性菌，如，金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、枯草芽孢杆菌等具有较强的抑制作用。

吴子龙等[21]以连翘果实为原料，提取连翘精油，以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作为供试菌株，采用抑菌圈法测定连翘精油的抑菌效果。精油溶液浓度在

0.05%、1.00%、2.00%下，大肠杆菌的抑菌圈大小分别为7.4 mm、8.3 mm、10.4 mm，金黄色葡萄球菌的抑菌圈大小分别为8.2 mm、9.5 mm、15.8 mm。结果表明，连翘精油对革兰氏阳性菌的抑制作用更强。

乔明峰等[22]以花椒为原料，采用顶空苦相萃取法提取花椒精油，运用GC-MS 检测技术分析精油成分，实验菌株为枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌、乙型副伤寒沙门氏菌。通过测定抑菌圈大小来表示抑菌作用大小，结果表明，花椒精油对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌等阳性菌具有明显的抑制作用，而对大肠杆菌和沙门氏菌等阴性菌无明显的抑制作用。

吴克刚等[23]以芳樟油、薄荷油、山苍子油等13种香辛植物精油为原料，采用气相熏蒸法研究了6种常见呼吸道致病菌的气相抗菌作用。结果表明，金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌、肺炎链球菌3种革兰氏阳性呼吸道致病菌对13种植物精油均敏感，其中芳樟油、薄荷油（亚洲）、山苍籽油抗菌活性最高，最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)仅为250uL/L；与革兰氏阳性呼吸道致病菌比较，大肠杆菌、肺炎克雷伯氏菌、铜绿假单胞菌3种革兰氏阴性呼吸道致病菌明显对13种植物精油不太敏感，特别是铜绿假单胞菌需要较高的浓度才能被抑制或杀灭。可见，香辛植物精油通过气相熏蒸对常见的革兰氏阳性呼吸道致病菌表现出较好的抗菌活性。

3.1.2对革兰氏阴性菌的抑制作用

植物精油对大肠杆菌、沙门菌属、鲍曼不动杆菌等革兰氏阴性菌同样具有抑