三种芳香植物抑菌比较及GC/MS分析

孔静思，陈季武，*，王帮正，姚 雷

(1.华东师范大学生命科学学院，上海 200062; 2.上海交通大学农业与生物学院，上海 201101)

三种芳香植物抑菌比较及GC/MS分析

孔静思1，陈季武1，*，王帮正1，姚 雷2

(1.华东师范大学生命科学学院，上海 200062; 2.上海交通大学农业与生物学院，上海 201101)

应用抑菌扩散法测定和比较了香桃木、薰衣草薄荷、迷迭香精油和残渣水提物的抑菌差异，进一步研究了精油经pH、温度、紫外处理后的抑菌稳定性，并对精油组分进行气相－质谱(GC/MS)分析。结果表明:3种精油均有明显的抑菌作用，且具有很好的抑菌稳定性。薰衣草薄荷精油抑菌活性明显高于其余两种精油，而香桃木精油和迷迭香精油的抑菌效果相差不大。GC/MS分析发现，精油中萜类物质含量分别为香桃木59.80%、薰衣草薄荷79.63%、迷迭香60.36%。残渣水提物提取率远高于精油，然而抑菌敏感性低于精油，并表现为香桃木＞迷迭香＞薰衣草薄荷。

香桃木，薰衣草薄荷，迷迭香，抑菌活性，气相－质谱

微生物污染是导致食物腐败的罪魁祸首，食品从生产到销售的每个环节都存在被污染的隐患，导致营养价值下降，甚至产生危害人体健康的毒素。已有保鲜方法有干燥、冷冻、真空、添加防腐剂等，然而许多传统的、化学合成的防腐剂逐渐被证实具有毒性或致癌性［1］，开发天然无害的植物性保鲜剂，越来越成为一种新的、意义更大的研究趋势。芳香植物兼有欣赏、香料和药用等多种价值，被广泛应用到医药、化妆品中。香桃木(Myrtle)属于桃金娘科常绿灌木，享有“爱神木”之称，药用价值很高，尤其对呼吸道疾病有较好疗效;引种到沪后呈良好的适应性，且精油含量及成分随生长期不同而有所差异［2］，开发其防腐应用的研究较少。薰衣草薄荷(Lavender Mint)是近年培育出的唇形科薄荷属新品种，已发现其非精油组分具有很好的抗氧化性［3］。迷迭香(Rosemary)，唇形科迷迭香属，也是有强抗氧化和去臭功效的天然蔬菜［4］。本研究检测并比较了这三种芳香植物挥发和非挥发组分的抑菌作用，为探讨其抑菌活性机制及食品防腐资源综合利用提供理论依据和实验资料。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

香桃木叶 采摘于上海交通大学农学院种植场内;薰衣草薄荷叶(引种于日本) 摘于上海青浦农业园区;迷迭香叶(引种于新疆) 摘于上海交通大学农学院种植场;大肠杆菌(Escherichia coli)、枯草杆菌(Bacillus subtilis)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、白色葡萄球菌(Staphylococcus cremoris)、绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa) 本院微生物实验室提供;石油醚、1，2－丙二醇、环己烷 分析纯。

78－1型高速微量粉碎机 浙江温岭粮食检测仪器厂;RE－2000旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂; FTS System Flexi－Dry冷冻干燥机 美国;6890－5973N气质联用仪 美国Agilent。

1.2 实验方法

1.2.1 材料预处理 将叶片通风晾干30d，60℃烘至恒重，用高速微量粉碎机粉碎，收集粉末待用。

1.2.2 精油提取 准确称取100g香桃木粉末，装入蒸馏瓶中，加500mL去离子水，50℃温浴4h;用水蒸汽蒸馏法提取精油成分40min，调整流速为1mL/min，收集上层精油，密封保存，重复4次，合并瓶中固体残渣备用。按上述方法分别提取薰衣草薄荷和迷迭香的精油组分。

1.2.3 残渣水提物提取 将香桃木残渣抽滤，加50mL石油醚，40℃水浴过夜，脱色3次。待石油醚基本挥发干净，抽滤，保存滤渣。称取滤渣100g，加500mL去离子水，100℃水浴5h，抽滤，保存滤液;向残渣中加300mL去离子水，100℃水浴5h，抽滤，保存滤液;再向残渣中加100mL去离子水，100℃水浴5h，抽滤，保存滤液。合并3次滤液，浓缩，冷冻干燥，分装保存［5］。按同样方法分别提取薰衣草薄荷和迷迭香残渣的水提物组分。

1.2.4 菌悬液制备 牛肉膏蛋白胨斜面培养基活化待试菌2次，用无菌生理盐水分别配成106～107cfu/mL的均匀菌悬液备用。

1.2.5 精油抑菌活性测定 抑菌扩散法。加100μL均匀菌悬液于平板上，涂布均匀，摆放d=5mm的三层滤纸片;以丙二醇为溶剂，将精油原液(100%)分别稀释成50.0%、25.0%、12.5%的浓度;吸取不同浓度待试样品10μL，滴加到滤纸片上，以丙二醇为对照，37℃恒温培养24h，测量精油抑制活性［6］。

1.2.6 精油抑菌活性pH测定 用1mol/L的NaOH溶液和1mol/L的HCl溶液，配制pH分别为4、5、6、7、8、9的系列培养基，选取枯草杆菌、金黄色葡萄球菌为实验菌，滤纸片法研究酸碱性对精油抑菌效果的影响［7］。

1.2.7 精油抑菌热稳定性测定 将精油分别用80、100、121℃处理30min，对照组30℃，利用枯草杆菌和金黄色葡萄球菌比较热处理后精油的抑菌活性［7］。

1.2.8 紫外照射测定精油抑菌稳定性 分别用紫外照射精油15、30、60min，设无紫外照射对照组，以枯草杆菌、金黄色葡萄球菌为实验菌，测定抑菌稳定性［8］。

1.2.9 残渣水提物抑菌实验 以去离子水为溶剂，摸索3种残渣水提物的最大溶解浓度，并分别稀释成0.2、0.125、0.1、0.05g/mL的梯度样品，按1.2.5方法，对不同浓度的3种残渣水提物进行抑菌比较。

1.2.10 GC/MS成分分析 气相色谱条件∶HP－5MS石英毛细管色谱柱(30m×0.25mm);柱流量(恒流) 1.0mL/min;分流比为50∶ 1;载气∶氦气;程序升温∶

质谱条件∶12～450amu;电子倍增电压(EMV)∶1835V;离子源温度∶230℃;四极杆温度∶150℃。

2 结果与分析

2.1 提取率

每100g香桃木、薰衣草薄荷、迷迭香叶可分别收集精油约0.31、0.39、0.93mL;每100g香桃木、薰衣草薄荷、迷迭香固体残渣可提取水提物分别为28.42、30.17、27.69g。

2.2 精油抑菌效果

抗菌素抑菌结果的判定标准为∶抑菌圈直径＞15mm为最敏感，10～15mm为中度敏感，7～9mm为低度敏感，无抑菌圈为不敏感［7］。表1、表2、表3显示，丙二醇对照组对所有实验菌无抑制作用;3种精油表现出不同程度的抑菌活性，且抑菌效果呈浓度依赖性。

表1 香桃木不同浓度精油的抑菌活性

表2 薰衣草薄荷不同浓度精油的抑菌活性

表3 迷迭香精油不同浓度抑菌活性

比较三种精油，薰衣草薄荷对所有受试菌都表现出最强的抑制活性。对除绿脓杆菌外的4种菌，12.5%的薰衣草薄荷精油仍能产生 ＞12mm的抑菌圈。

大肠杆菌组抑菌圈显示，香桃木和迷迭香精油的抑菌效果相差不大;对葡萄球菌而言，香桃木精油的抑菌活性高于迷迭香精油;对杆菌的抑制活性，则表现出迷迭香＞香桃木。

2.3 精油抑菌活性pH范围

pH为4和5时，无任何菌落长出，过酸的培养环境完全抑制了菌的生长;当pH为6、7、8、9时，3种精油对两种实验菌都有较明显的抑制作用;随着pH的增大，抑菌圈呈现出不同程度的增减，但变化范围较小，见表4、表5。说明在pH6～9范围内，pH对精油抑菌活性的影响不显著。

表4 不同pH对精油抑制枯草杆菌的影响(mm)

表5 不同pH对精油抑制金黄色葡萄球菌的影响(mm)

2.4 精油抑菌热稳定性

由图1、图2可以看出，3种精油的抑菌活性随温度增加，呈微幅波动。其中80～100℃，3种精油的抑菌活性均稍有下降;100～121℃，3种精油的抑菌活性波动很小。

图1 热处理对精油抑制枯草杆菌活性的影响

图2 热处理对精油抑制金黄色葡萄球菌活性的影响

香桃木精油在80℃时，抑菌活性最高;薰衣草薄荷精油抑菌活性虽上下波动，始终保持高度的抑菌敏感性;随温度增加，迷迭香精油抑菌作用略微降低。3种精油对枯草杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈波动范围，总体上均与对照组相差不大，表明精油具有很好的抑菌热稳定性。

2.5 精油抗紫外抑菌结果

图3、图4的抑菌结果显示，香桃木精油抑菌活性变化极小，几乎不受紫外影响;薰衣草薄荷精油经紫外照射30min，抑菌活性最低，随照射时间增加，抑菌活性有所恢复。

迷迭香精油经紫外照射15min，对枯草杆菌的抑制作用稍有降低，随照射时间增加，抑菌活性不再受抑制，且一直保持在10.5～11.5mm的范围内;其对金黄色葡萄球菌的抑制活性受紫外影响更小。三种精油经紫外照射后，抑菌活性均未出现大幅波动，说明紫外照射对精油抑菌影响较小，精油具有较好的抗紫外抑菌稳定性。

图3 紫外照射对精油抑制枯草杆菌活性的影响

图4 紫外照射对精油抑制金黄色葡萄球菌活性的影响

2.6 残渣水提物的抑菌效果

3种残渣水提物的最大溶解浓度均为0.2g/mL。抑菌结果显示，3种残渣水提物对枯草杆菌均未呈现抑制作用，香桃木和迷迭香的残渣水提物对其余4种菌的抑制呈一定程度的浓度依赖性。香桃木残渣水提物抑菌效果最好，0.2g/mL时可显示中度抑菌敏感性;迷迭香残渣水提物只能微弱抑菌，薰衣草薄荷残渣水提物几乎无抑菌效果。

图5 香桃木水提物抑菌效果

图6 迷迭香水提物抑菌效果

2.7 精油成分分析

采用气质联用技术(GC/MS)分析3种精油，共分离并初步定性出53种化合物，主要由烯、醇、酯、酮、烷及少数其它物质组成，多数为萜类成分，且芳樟醇、1，8－桉叶素、降莰烷等为3种精油共有成分。

香桃木作为桃金娘科常绿灌木，乙酸桃金娘烯酯是最主要的精油单种成分，与1，8－桉叶素、降莰

烷、芳樟醇、α－蒎烯等合占精油总量92.22%。

表6 3种芳香植物精油主要成分GC/MS分析

薰衣草薄荷精油中，以芳樟醇为主的醇类占59.50%，与孟士德薰衣草挥发性主要成分种类相似［9］;酯类则以邻氨基苯甲酸芳樟酯为主，占18.87%;但未发现酮类化合物，而郝俊蓉等［9］对观赏类薰衣草的研究发现，Helmsdale薰衣草以樟脑、葑酮等酮类含量最高。

迷迭香精油中，醇类和酮类含量相对较大，且主要以1，8－桉叶素、樟脑等单精油成分为主。高于2%的精油成分总含量可达87.97%。

3 讨论

香桃木、薰衣草薄荷、迷迭香分属于不同科属，其精油含量不同，表现为∶迷迭香＞薰衣草薄荷＞香桃木;残渣水提物的提取率相差不大，且远高于精油提取率。

3种精油都有较明显的抑菌作用，以薰衣草薄荷精油效果最好，残渣水提物的抑菌敏感性则相对较低。GC/MS分析精油成分，均发现醇类在精油中含量最高;酯类在香桃木和薰衣草薄荷精油中也占有较大比例，迷迭香精油虽只有5种酮类成分，含量也高达35.31%，因此，3种植物精油成分及含量都各有差异。

萜类广泛存在于自然界，作为挥发油的主要成分，可以是醇、醛、酮、羧酸酯等，如芳樟醇、樟脑、蒎烯、α－松油醇等，且具有祛痰、驱虫、镇痛等生理活性。萜类及衍生物在薰衣草薄荷、香桃木和迷迭香精油中的含量分别为79.63%、59.80%和60.36%，与薰衣草薄荷抑菌效果一致。1，8－桉叶素等醇类物质确有显著的抑菌活性［10－11］，推测精油中富含的醇类、酮类、酯类物质是导致其具有抑菌作用的主要原因，且各类化合物协同促使精油具备高的抑菌敏感性。

黄酮类化合物［12］具有抗氧化、抗肿瘤、抗菌、抗炎、抗衰老等功效，酚类也可通过使蛋白质凝固发挥强烈的杀菌作用。我们研究发现此3种植物残渣水提物中富含黄酮类和酚类有效组分(数据未发表)，与文献［13－15］报道一致，香桃木、迷迭香、薄荷等都富含黄酮类和酚类，虽然其抑菌敏感性远不如精油，却表现出较高的抗氧化性［3，5，16］。因此，高提取率的残渣水提物仍具有较大的开发潜力。

我国拥有丰富的植物资源，充分利用芳香植物天然抗氧化剂的优势，并发展其防腐应用，可在食品保鲜、医药、化妆品等行业为人类健康发展带来更大的福音。

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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 *通讯联系人

孔静思(1985－)，女，硕士，研究方向:芳香植物抗氧化及食品应用。

上海市科委重点攻关项目(043919322);上海市科委重大专项(05DZ19104－03)。