香茅精油的抑菌和抗氧化活性研究

杨辉祥，黄小芹，潘 磊，施 宇，叶镔姬，丁弘扬，李永裕,2*

(1.福建农林大学园艺学院，福建 福州 350002；2.福建农林大学园艺植物天然产物研究所，福建 福州 350002)

香茅(Cymbopogon nardus)又称柠檬香茅，是禾本科香茅属多年生草本植物[1]，原产于东南亚、印度、斯里兰卡等地区[2]，现广泛分布于中国南方地区。香茅是一种常见的食用香料，具有和胃通气、提神醒脑等药用功能[3]。有文献报道香茅能做成保健茶用以预防感冒发热[4]。香茅也可以驱避蚊虫。香茅精油是香茅的主要功能性成分[5]。

天然产物的抑菌和抗氧化活性是当前研究的热点[6—8]。研究表明，茶多酚[9]、姜精油[10]、苍术挥发油[11]、千层金精油[12—13]、香樟精油[14]等大量天然植物提取物具有广谱抑菌活性及强抗氧化活性。香茅作为一种常见的观赏及香料植物，对其研究亦较广泛。邱珊莲等[15]利用 GC-MS分析香茅精油成分，发现香茅精油具有柠檬醛、β-蒎烯等多种抑菌抗氧化活性成分；朱玲子等[16]利用香茅精油制备驱蚊剂；鞠玉栋[17]等发现香茅精油对DPPH自由基的清除率高达91.51%；欧阳婷等[18]研究发现，来自湖南、广东、浙江、海南、福建等产地的香茅精油对细菌的抑制活性也不同，其中福建的香茅精油抑菌性和抗氧化性最弱。现有研究主要集中在对香茅活性成分鉴定、精油提取工艺优化及抑菌抗氧化活性等方面，但是还没有香茅精油对临床上常见致病菌的抑制活性以及 ABTS·+自由基和超氧阴离子清除能力的报道。

沙雷氏菌、大肠杆菌、金黄葡萄球菌和铜绿假单胞菌等细菌已经在全世界范围内影响到医疗环境，而自由基会削弱细胞抵抗力使身体易受细菌感染。本文选用已知5个省份中活性最弱产自福建厦门的香茅，研究香茅精油对白色粘性沙雷氏菌、红色粘性沙雷氏菌、大肠杆菌、金黄葡萄球菌、铜绿假单胞菌和紫色杆菌等6种临床上常见致病菌的抑菌活性，此外，测定香茅精油对ABTS·+和超氧阴离子两种自由基的清除能力，对其广谱抑菌活性及抗氧化活性进行补充验证，以期为香茅精油的产业化应用提供理论依据和数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜的香茅于12月采自福建省厦门市，低温运输，采购当天送达实验室于4 ℃冷藏。

白色粘性沙雷氏菌(Serratia marcescens MG1)、红色粘性沙雷氏菌(Serratia marcescens H30)、大肠杆菌(Escherichia coli ATCC25922)、金黄葡萄球菌(Staphylococcus aureus ATCC25933)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas spp.)和紫色杆菌(Chromobacterium violaceum ATCC31532)均保存于福建农林大学园艺植物天然产物研究所。

甲醇、无水硫酸钠、无水乙醇、蒸馏水、过硫酸钾、磷酸盐缓冲液均为分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司；Tris-HCL缓冲液、ABTS·+购自美国Sigma公司。

LB培养基：蛋白胨10 g、NaCl 5 g、酵母提取物5 g加水定容至1 L (固体LB再加20 g琼脂粉)。

1.2 设备与仪器

电子天平(上海精密仪器仪表有限公司)、电子调温电热套(天津市泰斯特仪器有限公司)、紫外分光光度计(Hitachi High-Technologies Corporation)。

1.3 方法

参考叶征美[19]的水蒸气蒸馏法提取香茅精油，重复提取3次，提取率取三次重复的均值；抑菌活性测定采用 Wang等[12]的平板打孔法，香茅精油用甲醇稀释成浓度50%、25%、12.5%、6.25%、3.125%；ABTS·+自由基和超氧阴离子清除能力测定分别参考Re等[20]、刘婷等[21]的方法，香茅精油用乙醇稀释成浓度8%、4%、2%、1%、0.5%。

2 结果与分析

2.1 精油得率

采用水蒸气蒸馏法提取新鲜香茅的精油，三次提取的提取率分别为 0.27%、0.34%、0.25%，取三次的均值得提取率为0.29%。

2.2 抑菌活性

抑菌实验显示，香茅精油对白色粘性沙雷氏菌、红色粘性沙雷氏菌、大肠杆菌、金黄葡萄球菌、铜绿假单胞菌、紫色杆菌等6种致病菌菌株都有抑制效果，其中对革兰氏阴性菌紫色杆菌的抑制活性要强于其他菌，对革兰氏阳性菌金黄葡萄球菌的抑制活性最弱，说明香茅精油对革兰氏阴性菌的抑制活性要高于革兰氏阳性菌(表1)。

表1 香茅精油的抑菌活性Table 1 Antibacterial activity of citronella essential oil

2.3 抗氧化活性

2.3.1 ABTS·+自由基清除能力

如图1:A所示，当香茅精油浓度低至0.5%时，ABTS·+自由基清除率达93%，并随着精油浓度的增高清除率增大，在8%浓度时清除率达99%。可见香茅精油具有较高的ABTS·+自由基清除能力。

图1 香茅精油对ABTS·+自由基(A)和超氧阴离子(B)的清除能力Fig.1 Scavenging ability of citronella essential oil to ABTS·+ free radical (A) and superoxide anion (B)

2.3.2 超氧阴离子清除能力

香茅精油超氧阴离子清除能力的结果如图1:B所示，香茅精油浓度在0.5%时对超氧阴离子的清除率为85%，并随精油浓度增高清除率随之增高，精油浓度为8%时超氧阴离子清除率高达95%。说明精油具有较强的超氧阴离子清除能力。

3 讨论

本文通过香茅精油对白色粘性沙雷氏菌、红色粘性沙雷氏菌、大肠杆菌、金黄葡萄球菌、铜绿假单胞菌、紫色杆菌等6种临床常见细菌的抑菌性分析以及利用ABTS·+自由基清除法、超氧阴离子清除法研究了香茅精油的抑菌及抗氧化活性，结果证明香茅精油对6种供试菌都有抑制活性，且对革兰氏阴性菌的抑制活性要强于革兰氏阳性菌；香茅精油具有较高的 ABTS·+自由基清除能力和超氧阴离子清除能力。实验表明，活性最弱的福建产香茅精油对试验菌种都有较高的抑制活性以及较高的抗氧化活性。

香茅精油能有较高的抑菌及抗氧化活性是因为含有柠檬醛、α-蒎烯、芳樟醇、香叶醇、香叶醛、β-石竹烯[22]等多种活性成分，柠檬醛有抗曲霉菌、曲霉菌、木霉菌的活性[23]以及具有较好的DPPH自由基清除能力[24]；芳樟醇对大肠杆菌有抑制活性[25]，可以深入探索香茅精油中起主要作用的成分。张洪军等[26]对香茅精油的提取率高达2.69%，与其相比，本研究中香茅精油的提取效率很低，后续可以通过控制原料产地、新鲜程度、提取时间、液料比、加入NaCl等方式优化香茅精油的提取。研究表明，香茅精油对紫色杆菌的抑制活性最强，可以继续研究香茅精油抑制紫色杆菌的作用机制，如影响紫色杆菌紫色杆菌素、生物膜、鞭毛运动等致病因子，为新型的抑菌抗菌药物开发提供更多的可能性。