洋葱挥发油的成分分析及生物活性研究进展

权美平

(1.渭南师范学院 农商学院，陕西 渭南 714000；2.陕西省河流湿地生态与环境重点实验室，陕西 渭南 714000)

洋葱(AlliumcepaL.)系百合科(Liliaceae)葱属(Allium)2～3年生草本植物，又名玉葱、球葱、葱头、圆葱、荷兰葱、皮牙子等，按颜色分为红皮洋葱、黄皮洋葱、白皮洋葱。洋葱的起源有5000多年的历史，洋葱在我国分布很广，山东、云南、四川、内蒙古等地是目前我国洋葱的主要种植区。洋葱营养成分丰富，是公认的药食两用蔬菜，在欧洲被誉为“菜中皇后”，是东西方餐桌上主要的调味蔬菜；洋葱中除含有丰富的碳水化合物、蛋白质、粗纤维外，还含有钙、磷、铁、各类维生素、氨基酸和酚类物质[1]。现代医学研究证实，洋葱享有“保健食品”美誉的原因与具有刺激性气味的洋葱挥发油紧密相关，很多发达国家如美国、日本和瑞士等已经将洋葱挥发油列为抗艾滋病的药品原料。洋葱挥发油是以新鲜洋葱为原料，经水蒸气蒸馏或其他方法萃取而得到的含有有机硫化合物(Thiosulfinates, TS)及多种挥发性油脂的混合物，具有良好的生物活性；其被广泛应用于食品、化妆品及医药中，具有洋葱特有的强烈辛辣香气和香味，适用于方便面调味包、火腿肠和其他调味品。洋葱挥发油不仅可食用，还具有增强免疫力、抗癌、抗氧化、治疗心血管疾病、杀菌、抗病毒等功效[2-4]。植物挥发油的化学成分因原料来源及提取方法等差异导致其化学成分呈现明显差异，而挥发油的生物学活性又与其化学成分有密不可分的联系。故本文主要针对洋葱挥发油的化学成分及生物学活性进行总结介绍，以期为我国广阔的洋葱资源的开发和利用提供帮助。

1 洋葱挥发油化学成分分析

植物挥发油的化学成分由于种属、产地、提取和分析方法等的不同，使得其挥发油的化学成分呈现明显的差异，而其化学组成与药理功能紧密相关，所以对不同来源和采用不同提取方法所得的洋葱挥发油的化学分析尤为关键。下文将不同产地来源、不同提取工艺及分析条件下洋葱挥发油的研究现状予以概括。

1.1 国外洋葱挥发油化学成分分析

Tanackov等[5]以水蒸气蒸馏法提取塞尔维亚产地的洋葱挥发油，通过GC/MS对其化学成分分析的结果表明：洋葱挥发油中共鉴定出了21种化合物，二甲基三硫化物(16.64%)、甲基丙基三硫化物(14.21%)、甲基-(1-烯丙基)-二硫化物(13.14%)、甲基-(1-烯丙基)-三硫化物(13.02%)、二甲基-四硫化物(7.24%)和二甲基-噻吩(1.43%)等为挥发油中的主要组分。Dima等[6]以一种新型涡轮搅拌方式进行的水蒸气蒸馏法提取法国产地的黄皮洋葱中的挥发油，通过GC/MS对其化学成分分析的结果表明：洋葱挥发油中主要化合物为二丙基二硫醚(30.92%)、二丙基三硫醚(17.10%)、1-丙烯基二丙基二硫醚(7.26%)、甲基丙基三硫醚(5.20%)、二-1-丙烯基三硫醚(3.07%)、丙烯丙基三硫化物(1.84%)。Ramy等[7]以水蒸气蒸馏法提取埃及产地的洋葱挥发油，通过GC/MS对其化学成分分析的结果表明：挥发油中的主要成分为二异丙基三硫醚(20.69%)、异丙基丙二硫醇(18.10%)、2-十三烷酮(10.45%)、二丙基二硫醚(8.83%)、甲基丙基三硫醚(8.10%)、反-丙烯基丙三硫醚(4.96%)、甲基丙基二硫醚(3.78%)。

1.2 国产洋葱挥发油化学成分分析

Ye等[8]以超临界CO2技术提取山东青岛产地冻干洋葱粉中的挥发油，通过GC/MS对其化学成分分析的结果表明：甲基-5-甲基呋喃硫化物(18.30%)、甲基-3,4-二甲基-2-噻吩二硫化物(11.75%)、1-丙烯基丙基二硫醚(9.72%)、烯丙基硫醚(7.25%)、3,4-二甲基噻吩(5.54%)、1-丙烯基丙基三硫醚(4.53%)、5,7-二乙基-1,2,3,4,6-五硫杂环庚烷(4.75%)、二甲基三硫醚(3.42%)、二丙基四硫化物(2.88%)等是挥发油中的主要组分。范晓波等[9]对采自江苏徐州的红皮洋葱采用超高压技术制备洋葱油，并通过GC/MS对其化学成分分析的结果表明：洋葱挥发油的化学成分包括27种，含硫化合物占其成分的90.43%，主要包括硫醚、噻吩、硫醇、含硫杂环类化合物，硫醚类物质占到其成分的58.69%。其中二甲基三硫醚(21.42%)、二丙基二硫醚(18.48%)、3-乙基-1,2-二噻烯(13.61%)、甲基丙烯基二硫醚(8.21%)、二烯丙基三硫化物(7.06%)、1,3-二甲基噻烷(6.42%)等是构成洋葱油的主要成分。赵华等[10]采用有机溶剂萃取法进行洋葱油的提取，通过GC/MS对所得洋葱油的化学成分分析的结果表明：洋葱油中主要化合物为丙烯基硫代亚磺酸甲酯(21.11%)、甲基-丙基硫代磺酸甲酯(19.99%)、2,4-二丙基硫代磺酸酯(19.74%)、二甲基硫代磺酸甲酯(14.17%)、乙基硫代亚磺酸甲酯(5.93%)等。张金生等[11]采用微波辅助萃取系统萃取新鲜洋葱中的油树脂，通过GC/MS对树脂中有效成分鉴定的结果表明：丙烯基硫代亚磺酸甲酯(21.11%)、2,4-二丙基硫代磺酸酯(21.00%)、甲基-丙基硫代磺酸甲酯(20.12%)、二甲基三硫化物(18.4%)、二甲基硫代磺酸甲酯(14.17%)、二丙基三硫化物(10.0%)、乙基硫代亚磺酸甲酯(5.93%)、甲基丙烯基三硫醚(3.82%)、甲基丙基二硫醚(3.71%)、二丙基二硫醚(3.62%)等为洋葱油中的主要组分。

上述研究表明，在提取方式相同的条件下，洋葱产地来源、挥发油提取方式及检测方法不同的条件下，洋葱挥发油化学成分及含量存在一定差异；但是洋葱挥发油具有代表性的化合物还是以含硫有机化合物为主，如各类硫化物、硫醚、硫醇、噻吩及硫酸酯类化合物等。这些含硫化合物是构成洋葱中具有特殊辛辣和刺鼻挥发性风味的重要贡献物质，另外，其他非含硫化合物对洋葱油的风味和功效也有一定贡献。

2 洋葱挥发油的生物活性

2.1 洋葱挥发油的抑菌活性

许多植物挥发油具有强烈的抑制或杀菌特性，植物挥发油作为一种新型、安全、天然的杀菌剂具有安全、无刺激、毒副作用小等优点而备受关注。Ye等[12]在检测洋葱挥发油对于引起食品腐败变质的食源性病原微生物的检测中发现：洋葱挥发油对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌及热带假丝酵母精油表现出较强的抑菌活性，抑菌圈直径分别为19.3，17.4，15.1 mm；挥发油对3种菌MIC值及MBC值的范围分别为0.18～1.80，0.54～3.6 mg/mL。耿建峰等[13]探索洋葱油对灰霉菌的抑制作用的研究结果表明：0.5 g/L的洋葱油不仅能有效抑制灰霉菌分生孢子的萌发；而且在0.5 g/L的洋葱油作用24 h后，菌丝生长受到了抑制，0.5 g/L和2.0 g/L洋葱油对于灰霉菌菌丝的有效抑制率分别为89.3%和90.5%。文献[5]以不同时间记录生长于酵母蔗糖液体培养基中的杂色曲霉菌丝及杂色曲霉素的生长状况，探索洋葱挥发油和大蒜挥发油对于杂色曲霉及杂色曲霉素生长影响的研究表明：0.05%和0.11 μg/mL的洋葱挥发油经过21天与真菌的共同培养结果表明：其可以完全抑制杂色曲霉菌丝的生长及杂色曲霉素的生物合成；与大蒜挥发油相比，洋葱挥发油表现出更强的对杂色曲霉菌丝生长及杂色曲霉素生产的抑制效果；但75%的洋葱挥发油和25%的大蒜挥发油复合具有对于杂色曲霉生长和杂色曲霉素合成抑制的协同效果。另外，龙绛雪等[14]采用液体稀释培养法和薄层色谱分析法，研究洋葱挥发油对于酿酒酵母、白假丝酵母、新生隐球菌、黑曲霉、黄曲霉、红曲霉、青霉等的抑菌效果的结果表明：挥发油对各种真菌的生长均具有较强的抑制作用，对各种真菌的最低抑菌浓度为0.25%～0.50%，其中对酿酒酵母和白假丝酵母的抑菌浓度最低。薄层色谱分析表明：挥发油处理后的白假丝酵母的羊毛固醇、麦角固醇的含量降低，而角鲨烯的含量增高。

2.2 洋葱挥发油的抑菌机理分析

洋葱挥发油的抑菌活性多数体现在对于真菌及其所产生的毒素具有较好的效果，针对洋葱挥发油抑制真菌的机理也有相应的研究。临床上广泛应用的广谱抗真菌药丙烯胺类的杀菌原理为：其特异性地抑制角鲨烯环氧化酶，此酶为麦角固醇合成的关键酶，麦角固醇合成被抑制，而角鲨烯堆积于膜内，导致胞膜脆性增加而破裂，细胞内重要物质泄漏而最终导致细胞死亡[15]。白假丝酵母中的鲨烯环氧化酶的生理作用就是催化角鲨烯生成环氧角鲨烯，进而再进一步合成细胞膜上的成分麦角固醇。丙烯胺分子中的反式双键和一端的烷基对该作用起到至关重要的作用[16]。龙绛雪等的研究指出洋葱挥发油干预白假丝酵母后，导致其细胞内角鲨烯含量增加，而固醇的含量降低，说明洋葱油可能对白假丝酵母的鲨烯环氧化酶起到了抑制作用。国外文献[17,18]研究表明：同属于百合科葱属植物的大蒜(AlliumsativumL.)中的有机硫化物尤其是烯丙基硫化物对鲨烯环氧化酶有抑制作用，而洋葱挥发油中有机硫化物占据绝大部分。桂蜀华等[19]也曾报道关于洋葱脂溶性提取物具有抗体表皮肤真菌的活性；另外文献[20]关于洋葱挥发油对寄生皮肤及其他产生毒素的真菌的抑菌效果结果也表明：200 mg/L洋葱挥发油可完全抑制犬小孢子癣菌、石膏样小孢子菌、毛癣菌的生长；500 mg/L的洋葱挥发油可完全抑制金孢霉和发癣菌的生长，洋葱挥发油抑制其余4种皮肤癣真菌的生长也同样表现出剂量依赖效应。100，200，500 mg/L洋葱挥发油可减弱黄曲霉及寄生曲霉的生长，并减弱其产生黄曲霉毒素；200 mg/L洋葱挥发油可以完全抑制杂色曲霉和红色青霉菌的生长及由其产生的杂色曲霉素、红青霉毒素。综上，这些研究结果揭示了洋葱挥发油的抑菌作用的发挥与抑制真菌固醇的早期合成相关，而且也揭示出洋葱挥发油中抗真菌的主要物质成分可能是烯丙基硫化物。综上，证明洋葱挥发油在抗真菌活性药物开发领域具有良好的研究前景，为发现新型抗真菌药物、扩大和开发洋葱资源提供了思路。

2.3 洋葱挥发油的抗氧化活性

洋葱挥发油还具有一定的抗氧化活性。周孟清[21]采用烘箱贮藏法，探索不同剂量洋葱精油(0，0.07%，0.1%，0.2%)对猪油和花生油的抗氧化作用的研究证明：对照组的猪油和花生油的过氧化值(POV)和酸价(AV)都随时间的延长而逐渐变大，添加洋葱精油后表现出明显的抗氧化作用，且抗氧化性效果呈现剂量依赖效应。0.2%的洋葱精油处理组的猪油和花生油在第16天的POV值分别下降了55.51%和70.56%；而0.05%的BHT处理组的猪油和花生油的POV值同比分别下降了78.00%和89.89%。0.2%的洋葱精油处理组的猪油和花生油在第16天的AV值分别下降了23.33%和18.75%；而0.05% BHT的猪油和花生油AV值同比分别下降了28.33%和17.86%。说明洋葱精油对猪油和花生油有一定的抗氧化作用。叶春林等[22]同样在探索洋葱精油在清除自由基中的抗氧化活性研究中证明：洋葱油对羟基自由基、超氧阴离子自由基、过氧化氢等均有不同程度的清除作用，特别是对羟基自由基的清除作用及对羟基自由基引发DNA损伤的抑制作用效果与Vc相当，洋葱油具有很好的抗氧化作用。

3 小结

近年来，洋葱作为有开发潜力的天然保健产品在我国发展迅猛，对其挥发油的开发应用也逐渐兴起。因天然防腐剂和抗氧化剂是今后植物源添加剂发展的趋势，所以对洋葱挥发油的化学成分分析及生物活性研究很有必要。综上所述，影响挥发油化学成分的因素众多，而挥发油的成分与其生物活性的发挥密切相关。洋葱挥发油除了文中论述的抑菌及抗氧化活性之外，还具有降血糖[23]、提高免疫力[24]、抗肿瘤等生理功效[25]。笔者希望这些研究能为洋葱挥发油的具体应用及开发提供有益的指导和参考。

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