植物精油的抑菌作用及检测技术研究进展

陈秀敏，方桂丽，陈敏儿，蔡大川，张志军 ， 周瑞兴

(1.中国广州分析测试中心 广东省化学危害应急检测技术重点实验室，广东 广州 510070；2.广州质量监督检测研究院，广东 广州 511447)

植物精油的抑菌作用及检测技术研究进展

陈秀敏1，方桂丽1，陈敏儿1，蔡大川1，张志军1， 周瑞兴2

(1.中国广州分析测试中心 广东省化学危害应急检测技术重点实验室，广东 广州 510070；2.广州质量监督检测研究院，广东 广州 511447)

植物精油是一类植物源次生代谢物质，具有广谱抗菌性。植物精油成分含量低且复杂多样，因此需要灵敏先进的检测技术。本文主要对植物精油的抑菌机理、抑菌成分及检测技术进行综述。旨在为植物精油的进一步研究提供理论依据。

植物精油；抑菌；检测

植物精油又称挥发油、香精油或者芳香油，为植物体产生的具有挥发性芳香气味的次生代谢产物[1-2]。植物精油作为一种新型冷杀菌技术，具有多种优势，如抗菌谱较广、抑菌效果明显、残留毒性小。植物精油香气和油溶性还能起到更好的抑菌效果[3-4]。植物精油成分含量低且复杂多样，随着检测技术的日趋成熟先进，植物精油的检测向着高效快速、多种技术联合使用的方向发展。本文综述了植物精油的抑菌机理、抑菌成分及检测技术，旨在为植物精油的进一步研究提供理论依据。

1 植物精油的抑菌作用

1.1 植物精油的抑菌机理

很多研究表明，植物精油的抑菌机理是精油及成分作用到微生物的细胞膜，使微生物的膜结构受损，微生物的膜透气性增加，导致细胞内部离子和内含物发生外泄[5]，或微生物的酶系统受到损伤[6-7]，从而导致细胞死亡。Lv等[8]研究也证明了这一点。另外，植物精油的成分特别是萜烯类和酚类物质，对抑菌作用发挥很大作用。精油中萜烯类物能使微生物的细胞壁脂质结构受损，进而损坏微生物的细胞膜结构，导致细胞质外泄，最后细胞发生裂解[9-10]。酚类物质破坏微生物的细胞膜，使细胞膜功能受损，细胞内物质外泄，导致微生物死亡[11]。Ultee等[12-13]研究结果表明，香芹酚使得微生物的膜流动性增强，导致质子和钾离子渗漏，致使微生物的膜电位崩溃以及ATP的合成受到抑制。同时也有研究发现，精油中百里香酚可使细胞膜受损和ATP酶活受抑制[14-15]。

Turgis等[16]通过研究发现，芥子精油能够对大肠杆菌和沙门氏菌细胞壁产生严重破坏性，导致胞内pH大幅下降，ATP快速流失，同时胞内溶物大量外泄。Oussalah等[17]选择了牛至精油、肉桂精油以及香薄荷精油作为比较试验，分析它们对大肠杆菌、李斯特氏菌的影响，并得到了相同的研究结论。孙峋汪等[18]通过发现，金黄色葡萄球菌、大肠杆菌细胞壁通透性会在迷迭香酸作用下发生明显变化，并会导致细胞壁严重破损，使得细胞内部的还原糖与蛋白质大量泄露，并最终致使细胞丧失生命力。Pasqua等[19]比较了丁香酚、百里香酚、香芹酚、柠檬烯和肉桂醛等物质对微生物细胞膜功能的影响，并发现细胞膜遭受了严重破坏，内部不饱和脂肪酸浓度大幅下降。其他学者指出[20]，茶树精油会明显阻碍白假丝酵母菌体的胆固醇、甘油三脂和蛋白质的结合，具有显著的杀菌功效。目前植物精油活性成分对病原微生物的作用方式和抑菌机理尚不完全清晰，抑菌成分的作用方式与作用靶点有待以后更深的试验与探索。

1.2 植物精油的抑菌化学成分

植物精油成分组成非常复杂，主要有酚类、萜类、醛酮类、醇类、酸类及芳香族化合物。其中，酚类、萜烯类和醛酮类化合物为主要抑菌成分。此外，醇类、酸类和烃类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组成部分，其具有良好的杀菌功效。Mohamed Hazzit等[21]通过研究发现，牛至精油中香芹酚占比约为29.7%，牛至精油能够有效抑制各种菌类繁殖，但是对李斯特氏菌没有抑制效果。胡艳芬等[22]指出，香芹酚能够有效抑制大肠埃希氏杆菌、金黄色葡萄球菌和猪霍乱沙门氏菌的繁殖，具有很强的抑菌作用。

1.2.2 丁香酚

丁香酚具有良好的抑菌作用，它是丁香精油重要组成成分，有浓厚的香气。楼兴隆等[23]研究发现，丁香精油中丁香酚浓度占比达到了47.29%，它可以有效抑制番茄黑霉、玉米大斑病菌与小麦纹枯病菌的繁殖生长。吕世明等[24]指出，丁香酚有良好的抗大肠杆菌效果。

1.2.3 百里香酚

百里香酚是百里香精油、牛至精油重要组成物质，有良好的杀菌效果。郑国华等[25]发现，牛至精油中百里香酚含量达到0.117g/mL。张静等[26]指出，百里香酚至少对十种病原菌有抑制作用，特别是能够有效抑制番茄灰霉病菌的繁殖生长。

1.2.4 柠檬烯

柠檬烯是一种无色透明状液体，带有浓厚的柠檬香味。王雪梅等[27]研究发现，柠檬烯有良好的抗菌效果，能够有效抑制面包酵母和黑曲霉的生长。

1.2.5 肉桂醛

在肉桂等植物体内含有大量的肉桂醛。李京晶等[28]通过研究发现，肉桂醛占比达到了46.8%，肉桂醛能够有效抑制污染菌的繁殖。有学者指出，肉桂醛能够有效抑制真菌繁殖[29]，它通过破坏真菌细胞壁，并对细胞内物质造成损坏，进而起到抑菌作用。

2 植物精油的检测技术

天然植物体内的植物精油含量低且化学成分复杂多样，因此需要高灵敏度的检测技术。目前，植物精油的检测技术有薄层色谱(TLC)、高效液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)、气质联用技术(GC/MS)和超临界流体色谱(SFC)等[30]。其中，GC和GC-MS检测技术较为常用于检测植物精油，它们能确定精油化合物的化学组成，且能鉴定植物精油化合物的分子结构，是对植物精油化合物进行定性定量分析的较好检测技术。

近年来，将提取技术与检测技术联用在国内外也有进一步的发展。Deng等[31]首次采用微波蒸馏-固相微萃取-气质联用仪(MD-SPME-GC-MS)对芦蒿精油进行萃取和检测，发现芦蒿精油有49种化学成分。此技术操作简单且检测快速，若此技术利用无溶剂萃取和采样分析同时进行则有更快更先进的效果。Lin等[32]将羰基铁粉(CIP)作为传导热机制，采用微波蒸馏-顶空固相微萃取-气质联用仪(MD-HS-SPME-GC-MS)对苍术精油进行萃取和检测，此检测方法简单、快速、结果可靠，它检测出苍术精油有34种成分，MD-HS-SPME-GC-MS检测技术特别适合于干样的萃取和分析鉴定。刘源等[33]利用顶空固相微-气质联用仪(HS-SPME-GC-MS)对香葱精油的化学成分进行检测，结果发现了30种化学成分。宋述芹等[34]也利用HS-SPME-GC-MS对罗勒花和叶精油的化学成分进行检测，检测结果显示精油有43种化学成分。Deng等[35]采用亚临界水萃取-固相微萃取-气质联用分析(SWE-SPME-GC-MS)检测了石菖蒲和砂仁精油，分别检测出31种和35种化成分，此检测技术快速、简单、无需有机试剂，它检测石菖蒲和砂仁精油的时间均为15min，SWE-SPME-GC-MS技术可作为评价精油品质的有效手段。Heravi[36]采用同时蒸馏-静置顶空液相微萃取-气质联用分析法(SHD-SHLPME-GC-MS)检测出蒿叶精油的主要成分为樟脑、1, 8-桉树脑、顺式-印蒿酮、4-松油醇、芳樟醇、β-小茴香醇、龙脑，含量分别为41.01%、32.35%、3.68%、2.99%、2.84%、2.72%、2.58%。Deng等[37]采用亚临界水萃取-液相微萃取-气质联用分析法(PHWE-LPME-GC-MS)对砂仁精油的进行检测，此检测技术萃取快、无毒无污染、操作简单、用量少、用时短。此外， 国外也报道了GC-FID、LC-MS、ESIMS、CE-ED、CZE-UV等[38-39]检测精油化学成分的技术。

3 讨论

植物精油是一种天然抗菌剂，其主要成分作为防腐剂，能起到较好的抑菌效果，符合人们追求"绿色健康"理念的需要。因此，植物精油用于保鲜具有很大的实用价值和广阔的应用前景。提取技术与亚临界水萃取、色谱、质谱、核磁共振等检测技术联用，实现了提取过程在线检测，以及实现了自动化控制。但是目前的研究工作还不够，在如何进行快速高效检测和精密分析方面还需做进一步的努力。

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(本文文献格式：陈秀敏，方桂丽，陈敏儿，等.植物精油的抑菌作用及检测技术研究进展[J].山东化工，2017，46(10)：67-69.)

Research Progress on Antibacterial Effect andDetection Technology of Plant Essential Oils

ChenXiumin1，FangGuili1，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

本文系广东省科技计划项目(2013B091604003)；广东省省级科技计划项目(2014B070705001)资助项目

陈秀敏(1990—)，女，本科，研究方向：

TQ455

A

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