茶树叶精油成分和功能研究进展

耿 欣，高志鹏，张凯奇，宋靖仪，许梦月，张建园，肖俊松，吴 华*

（北京市植物资源研究开发重点实验室，北京市食品添加剂工程技术研究中心，北京工商大学，北京 100048）

茶树又名互叶白千层（Melalecua alternifolia），属于桃金娘科（Myrtaceae）白千层属（Melaleuca）常绿乔木树种，原产于澳大利亚新南威尔士沿海一带[1]。作为民间药物，茶树叶在澳大利亚使用了几千年，常用于消炎、抗感染、治疗腹泻和外伤[2]。茶树的新鲜枝叶通过蒸馏可得到具有豆蔻气味的无色或浅黄色透明油状液体，即茶树叶精油（tea tree oil，TTO）[3]。TTO相对密度为0.885～0.906，难溶于水，具有亲脂性，表面张力较低[4]。18世纪澳大利亚（新南威尔士）原住居民使用TTO治疗咳嗽和轻微的皮肤疾病[5]。在第二次世界大战期间，澳洲政府将TTO应用于士兵的皮肤创伤治疗。研究表明，TTO比同等浓度的苯酚抑菌效果强12 倍左右，是一种天然的抑菌剂[6]。此外，它还具有镇痛、抗炎等作用[7]，可用于治疗各种疾病，如皮肤感染、头皮屑、疣疮、癣、痤疮等[8]，也可以直接处理各种开放性伤口，如烫伤、烧伤、切伤及擦伤等，舒缓蚊虫叮咬造成的搔痒感[6]。

20世纪90年代，中国开始在福建、广东、广西、云南、海南等地引种茶树并获得成功。目前，其在四川等地也已大面积种植[9]。除互叶白千层外，包鳞白千层（M. bracteata）、石楠叶白千层（M. ericifolia）、轮叶白千层（M. l i n a r i i f o l i a）、白千层（M.leucadendron）、散花白千层（M. dissiliflora）、绿花白千层（M. viridiflora）等白千层属植物都被广泛应用到精油的提取中[10]。目前，TTO作为杀菌剂、清洁剂等广泛应用于食品、医药、化妆品等领域[2]。本文对TTO的化学成分以及抑菌、抗病毒、杀虫、抗炎等生物学性质进行了综述，以期为TTO在食品、医药等领域的综合利用提供理论参考。

1 TTO成分及其安全性标准

TTO为无色或浅黄色的透明油状液体，其成分一般通过气相色谱（gas chromatography，GC）或GC-质谱（mass spectrometer，MS）联用的方法鉴定[3]。1989年，Brophy等[11]对800 个TTO样品进行GC-MS分析，鉴定出其含有100多种化合物，主要为单萜烃类和单萜烃含氧衍生物，代表性成分有单萜烯（γ-松油烯占23.0%、α-松油烯占10.4%、异松油烯占3.1%、对伞花烃占2.9%、α-蒎烯占2.6%、柠檬烯占1.0%）、倍半萜烯（香橙烯占1.5%）、单萜醇（松油烯-4-醇占40.1%）、萜烯环醚类（1,8-桉油醇占5.1%）和倍半萜醇（绿花白千层醇占0.1%）等。2000年Griffin等[12]对澳洲茶树油传统品牌Main Camp 5122和5123两个批次TTO进行了比较，发现TTO各组分含量存在差异：松油烯-4-醇含量在Main Camp 5122中为37.1%，而在Main Camp 5123中为44.4%；γ-松油烯含量在Main Camp 5122中为20.0%，而在Main Camp 5123中为16.3%；α-松油烯含量在Main Camp 5122中为8.3%，而在Main Camp 5123中为6.6%；1,8-桉油醇含量在Main Camp 5122中为4.4%，而在Main Camp 5123中为3.9%。可见不同批次的TTO组分也会存在差异，可能与生产工艺及原料有关。Kunicka-Styczyńska等[13]在2009年对商业TTO进行G C-M S分析，鉴定出6 种成分，其中松油烯-4-醇占41.3%、γ-松油烯占19.1%、α-松油烯占8.3%、1,8-桉油醇占3.4%。2013年Lee等[14]用G C-M S分析比较了台湾栽培的互叶白千层M. alternifolia嫩枝和叶片经水蒸气蒸馏法提取的TTO，发现精油组分和含量会因部位不同而存在明显差异：1,8-桉油醇在叶片TTO中含1.71%，而嫩枝中没有；松油烯-4-醇在叶片所得TTO中含47.31%，嫩枝中仅含39.09%；γ-松油烯在叶片TTO中含20.59%，而在嫩枝中仅含6.71%，少了2/3；α-松油烯在叶片TTO中含量约为9.58%，而在嫩枝中只含1.01%。互叶白千层在广西、广东引种均很成功，钟振声[15]和Li Wenru[16]等分别对两地互叶白千层TTO进行了分析鉴定，将两者的结果比较，发现同一品种不同地域的TTO组分差异显著：松油烯-4-醇、γ-松油烯、α-松油烯在广西TTO中含量分别为0.78%、0.24%、0.07%，均低于在广东TTO中的含量（松油烯-4-醇占22.78%、γ-松油烯占13.01%、α-松油烯占11.35%）；1,8-桉油醇在广西TTO中含量极高，为72.49%，而广东TTO不含有该成分。

松油烯-4-醇、1,8-桉油醇和α-松油烯为TTO主要的抑菌功效成分[17]，但1,8-桉油醇容易引起皮肤刺激。研究发现，当1,8-桉油醇在空气中的质量浓度为175 mg/L时会刺激人的眼睛；在720～1 100 mg/L时会令人感到不愉快。当1,8-桉油醇液体与眼睛接触时会造成严重的疼痛和眼睑痉挛，之后可能造成角膜上皮结膜充血和轻微的短暂性损伤[18]。在毒理学实验中发现，1,8-桉油醇具有致癌、致突变和生殖毒性，其在大鼠中口服半数致死剂量为2 480 mg/kg[19]。此外，α-松油烯对氧气、光等比较敏感，暴露于空气中易氧化分解[20]，形成致敏物1,4-过氧对孟烯和对异丙基甲苯，刺激皮肤导致不适[21]。

为避免或减少商品TTO在使用中出现上述问题，ISO 4730—2017 Essential oil of Melaleuca, terpinen-4-ol type (Tea Tree oil)[22]、澳大利亚AS 2780—2009、我国GB 1886.270—2016《食品安全国家标准 食品添加剂 茶树油（又名互叶白千层油）》对TTO中各组分含量作出了规定（表1）：以1,8-桉油醇和松油烯-4-醇作为评价TTO品质的指标，1,8-桉油醇的含量应在15%以下；而松油烯-4-醇应不少于30%，高于30%为高品质TTO[22]。广西、广东两省的TTO样品中的松油烯-4醇的含量均低于30%，广西样品中1,8-桉油醇含量为72.49%[14,16]，远超过15%的标准范围。因此，在生产使用期间，有必要控制TTO添加量，以确保产品品质和使用的安全性。虽然长期以来TTO被认为可直接接触皮肤，但Hammer等[23]的研究发现，暴露于高剂量的TTO可导致显著的皮肤和黏膜刺激。对于100% TTO，被试验者中发生皮肤刺激过敏反应的比例在3.4%以下，而体积分数低于25%的TTO几乎无人过敏[24]。Rutherford等[25]对一项为期5 年、涉及2 320 例患者的TTO过敏性斑贴试验的数据进行了回顾性分析，结果显示共有41 例阳性反应，阳性率为1.8%。目前在澳大利亚的超市和医药商店中作为消毒剂直接使用的零售TTO质量分数在15%左右，具有较好的功效性和安全性[24]。

2 TTO功能性研究

2.1 TTO抑制微生物活性

研究表明TTO具有良好的生物活性，不仅对细菌和真菌具有广谱的抑菌性，而且对病毒和寄生虫也具有很好的抗性和杀虫性。

TTO对细菌具有良好的抑菌性。Griffin等[12]进行体外实验，发现TTO对易引起肠道、呼吸道疾病及伤口感染的粪肠球菌（Enterococcus faecalis）、蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）、绿脓杆菌（Pseudomonas a e r u g i n o s a）均具有较好的抑菌效果：T T O对E. faecalis、B. cereus的最小抑菌浓度（minimum inhibitory concentration，MIC）分别为0.5%（体积分数，下同）、0.3%，效果优于P. aeruginosa（MIC大于2%）。TTO对嗜水气单胞菌有很强的抑菌效果[26]，Baldissera等[27]发现TTO可以增强机体非特异性免疫并抑制嗜水气单胞菌的增殖及其对肝脏组织造成的氧化损伤。金黄色葡萄球菌是重要的致病菌之一，其肠毒素易引起细菌性食物中毒[28]。Shi Ce等[29]的研究发现当金黄色葡萄球菌暴露于TTO（0.062 5～0.500 0 mg/mL）时能够减少肠毒素的产生，抑制其溶血活性。Hammer等[17]发现TTO对易引起皮肤疾病的黏质葡萄球菌（Staphylococcus marcescens）、肺炎杆菌（Klebsiella pneumoniae）、鲍氏不动杆菌（Acinetobacter baumannii）、P. aeruginosa 4 种细菌的MIC在0.25%～3.00%之间，抑菌活性较高。王懿[2]在体外实验中发现体积分数大于1%的TTO对绿脓杆菌具有很好的抑菌效果，而0.125%的TTO对枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的抑菌作用显著。Mantil等[30]的研究发现0.4% TTO对大肠杆菌（Escherichia coli）和B. subtilis具有良好的抑制作用。Comin等[31]研究发现，TTO和TTO纳米粒子能够破坏口腔上皮细胞绿脓杆菌生物膜，降低P. aeruginosa的活性。TTO也可以抑制粪肠球菌的增殖[32-33]。可见，TTO可以作为一种优异的抑菌剂，在消化系统、呼吸道系统及皮肤伤口感染等细菌所致疾病的预防和治疗中具有较好的应用前景。

表1 TTO主要成分及体积分数Table1 Major components of tea tree oil

TTO对真菌也具有良好的抑菌效果。Li Wenru等[16]比较了TTO和松油烯-4-醇单体对两种细菌（大肠杆菌（E. coli）ATCC8739、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）ATCC6538）和两种真菌（白色念珠菌（Candida albicans）ATCC10231和黑曲霉（Aspergillus niger）ATCC16404）的抑菌性，发现TTO和其单体松油烯-4-醇对细菌的抑菌效果优于真菌；松油烯-4-醇可能为TTO的主要抑菌成分，具体表现为TTO对细菌（E. coli和S. aureus）和真菌（C. albicans和A. niger）的MIC分别为1.08 mg/mL和2.17 mg/mL，而松油烯-4-醇分别为1.17 mg/mL和2.34 mg/mL，TTO和松油烯-4-醇MIC相近，无明显差异。Hammer等[34]对比了TTO和松油烯-4-醇对红酵母（Rhodotorula rubra）的抑菌效果，发现TTO对R. rubra的MIC为0.06%，其抑菌效果优于松油烯-4-醇（MIC为0.25%）；而松油烯-4-醇的最小杀菌浓度（minimum fungicidal concentration，MFC）（0.25%）优于TTO（0.5%）。Hammer[35]和Kunicka-Styczyńska[13]等发现TTO在105CFU/mL时对黑曲霉（A. niger）有良好的抑制作用，为其作为防腐成分应用于化妆品中以替代合成防腐剂提供了一定的参考。Ergin[36]和Bagg[37]等的研究表明，TTO对念珠菌中的白色念珠菌（C. albicans）ATCC90028和光滑念珠菌（C. glabrata）ATCC90030两种真菌均具有较好的抑菌性。TTO对念珠菌的抑制作用为其在预防一些阴道、口腔、皮肤等疾病方面的应用给予启迪。

Li Wenru[16]和Loughlin[38]等的研究还发现松油烯-4-醇是TTO中的主要抑菌成分。目前，TTO对微生物的抑制机制可能是由于其具有亲脂性，能够破坏细胞膜的结构，使其功能丧失，增加细胞膜的渗透性，导致细胞内K+流失，从而抑制细胞的呼吸。Gustafson等[39]的研究发现TTO还能够诱导可以降解细胞壁的水解酶，刺激细胞自溶，导致细胞内电子致密物质损失，改变细胞的形态学等。Carson等[40]发现TTO可以改变S. aureus的细胞和细胞质膜形态，使细胞对氯化钠的耐受性降低，引起细胞内260 nm波长处吸收物质的损失。经TTO处理的细菌和真菌菌株的细胞质电子密度会显示出异质性，还会造成真菌细胞的细胞器如线粒体受损、变形。Li Yonghua等[41]的研究发现2 mL/L TTO会严重损害灰葡萄孢霉（Botrytis cinerea）的线粒体，导致其线粒体基质损失和不规则性增加。TTO能够增加线粒体膜的通透性，使细胞内三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）含量减少，而细胞外ATP含量增加。增加TTO的浓度会降低与线粒体功能和三羧酸（tricarboxylic acid，TCA）循环有关酶的活力，造成TCA循环中断和活性氧的累积。可见，TTO可以通过影响线粒体的功能和形态来抑制真菌。此外，TTO中组分较多，其抑制机制可能是多靶点作用，这使微生物不易对TTO产生抗性[2]。但关于TTO对微生物的作用机制及其各组分间的相互作用等还需深入研究。

TTO具有良好的抗病毒活性。Bishop等[42]在感染烟草花叶病毒的植物叶子上分别喷洒100、250、500 mg/L TTO 10 d后发现，与对照组相比可观察到植物叶子每平方厘米的病变明显减少。TTO作为生物农药已被广泛运用于有机农业中。Usachev等[43]发现TTO对甲型流感病毒和大肠杆菌噬菌体M13的抗病毒活性优于桉树油。250 μg/L TTO对2×107PFU/mL大肠杆菌噬菌体处理30 min时的致死率超过99%，而125 μg/L TTO对0.5×107PFU/mL甲型流感病毒处理5 min时，致死率高于99%。可见TTO对由病毒引起的传染性疾病具有极好的预防作用，但如何运用还需进一步研究。

2.2 TTO的杀虫活性

TTO对寄生虫具有较好的杀虫活性。Mikus等[44]发现TTO质量浓度分别为403 mg/mL和0.5 mg/mL时，利什曼虫和锥虫病减少了50%，还发现松油烯-4-醇是TTO抗虫活性的主要成分。Viollon[45]、Pena[46]等发现300 mg/mL TTO可以杀死阴道毛滴虫的所有细胞，因此TTO可以有效地治疗阴道毛滴虫感染引起的疾病。Emanuela等[47]收集成年人及6～13 岁儿童的头虱卵，发现体积分数1% TTO在30 min时可以100%杀死头虱。此外，TTO还可以杀死羊虱和牛蜱[48-51]。Pazinato等[50]的研究发现体积分数5% TTO具有杀蜱作用，含有体积分数0.75% TTO的纳米胶囊能够降低雌蜱的产卵量和卵化率，而且能够使TTO缓慢释放，作用时间较长。TTO还具有杀螨作用，能够用于治疗由疥虫感染引起的疥疮等皮肤疾病[52]。因此，TTO作为天然植物精油，在开发新型杀虫剂并治疗寄生虫感染方面具有潜在的应用价值（表2）。

表2 TTO的抑菌性和杀虫性Table2 Antimicrobial and insecticidal activity of tea tree oil

2.3 TTO的抗炎活性

TTO能抑制细胞炎性因子的产生，在预防和治疗炎症方面具有重要作用[53]。TTO能够抑制的炎性细胞因子有肿瘤坏死因子-α、白介素（interleukin，IL）-1β、IL-8、IL-10和前列腺素E2等[54-55]。TTO可以阻止凝胶多糖诱导小鼠皮肤炎症的发生，松油烯-4-醇与TTO减轻组胺诱导引起的小鼠耳朵肿胀的功效相近[56-57]。这可能是由于TTO及松油烯-4-醇在急性炎症中能够增强中性粒细胞的活性、加快清除外源性抗原，在慢性炎症中可以抑制单核细胞分泌超氧化物和炎症介质，从而减轻炎症反应对机体造成的损伤[2]。但相关作用机理还不明晰，有待深入研究。

3 TTO的应用

TTO是具有极大应用价值和发展潜力的天然植物精油之一。目前，全球TTO的年产量已超过500 t[58]，因其广谱抑菌性等被广泛应用于医疗、食品等领域。已经被开发应用和具有潜在应用价值的产品有杀菌剂、防腐剂、清洁剂等。

3.1 TTO在医学中的应用

TTO具有很好的生物活性，被广泛地应用于预防和治疗妇科感染、口腔念珠菌病、癣、疱疹、传染性软疣、头皮屑及与呼吸道相关的咳嗽、肺结核、支气管炎、鼻炎等疾病。同时还被用于昆虫叮咬、擦伤、烧伤及其他创伤伤口的处治[59-60]。

Li Miao等[61]发现TTO对活体小鼠肺部大肠杆菌、鲍曼不动杆菌、肺炎杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌具有较强的抑菌活性，其抑菌治疗效果优于氟康唑药物，可作为抑菌剂局部治疗由细菌和真菌引起的肺炎。Lee等[7]发现TTO对MRSA具有很好的抑菌性，用体积分数10% TTO处理伤口可以减少MRSA的数量，促进伤口愈合。由于TTO组分多，不易产生抗性，因此，可以通过减少使用抗生素来避免抑菌剂引起的耐药性。但关于TTO在人体中的药理作用还需进一步研究。

TTO可用于痤疮的治疗。Bassett等[62]对轻、中度痤疮患者随机用体积分数5% TTO和5%过氧化苯甲酰进行对比治疗。患者的病情均明显好转，且TTO的副作用（如发红、干燥、瘙痒）比过氧化苯甲酰轻。Hammer[59]用体积分数5% TTO和2%红霉素对60 名轻、中度痤疮患者进行治疗，发现TTO治疗效果优于红霉素，使用TTO后病灶数减少55%，而使用红霉素后病灶数减少了40%，他认为炎症是痤疮发病机制的关键因素，TTO减轻与痤疮相关炎症的潜在机制是通过直接抑制宿主细胞产生促炎性细胞因子，从而间接抑制痤疮丙酸杆菌的生长。Enshaieh等[63]用5% TTO凝胶和安慰剂对轻度至中度痤疮患者进行双盲对照实验，结果表明TTO组的治疗效果明显优于对照组。Yadav[64]用体积分数5% TTO凝胶和口服片剂进行3 组实验，每组均有疗效，但并未对3 组实验结果进行分析及说明是否发生副反应。Kwon等[65]用体积分数5% TTO和5%乳酸杆菌发酵的扁柏提取物（lactobacillus-fermented chamaecyparis obtusa，LFCO）进行双盲实验，结果均能减少病变数，但LFCO组效果较好。Kim等[66]以霍霍巴油、3% TTO和2%薰衣草精油进行复配，结果与霍霍巴油组相比能够明显减少痤疮病变数。Raman等[67]的研究表明，TTO抑制痤疮丙酸杆菌的MIC为体积分数0.31%～0.62%。TTO对痤疮丙酸杆菌具有很好的抑制效果，因此，可用于治疗痤疮（表3）。但有关TTO治疗痤疮的具体机制还需进一步研究，为其临床疗效提供理论依据。

3.2 TTO在食品中的应用

食品在加工、运输、贮存过程中常常容易受到微生物的污染而导致腐败变质等危害。在食品中添加防腐剂可以对食品进行保鲜，抑制微生物病害，延长货架期[68]，近年来绿色无毒的抑菌剂成为研究的热点。TTO可用于果实采后保鲜[69]、抑制采摘后病原菌的生长[70-71]、病害防治[72-73]等领域。

表3 TTO治疗痤疮的相关研究Table3 Recent studies on acne treatment with tea tree oil

钟业俊等[72]发现TTO乳化液可以延缓香蕉的褐变、腐烂，抑制香蕉采后还原糖的转化和可溶性固形物含量的上升。静玮等[73]发现TTO能够抑制炭疽病菌菌丝生长，提高香蕉果实苯丙氨酸解氨酶和过氧化物酶的活力，抑制多酚氧化酶的活力，增强果实的抗病性，在香蕉采后防腐方面具有很好的实用价值。TTO熏蒸法可以有效地抑制灰葡萄孢霉（B. cinerea）和根霉（R. stolonifer）增殖，显著降低草莓腐烂指数，并减缓草莓果实质量损失率的上升与果实硬度、花青素、可滴定酸含量和可溶性固形物含量的下降，起到防腐保鲜的效果[74-75]。此外，钟业俊等[76]还发现TTO与丁香酚和柠檬醛复配可以明显提高荔枝果实的保鲜效果，显著提高了其感官品质。Wei Yanzhen等[77]的研究发现，TTO与热风处理结合能够抑制灰葡萄孢霉的菌丝生长，破坏菌丝的超微结构。在体外实验中，TTO与热风处理结合会产生显著的协同效应，能够降低草莓病变率和病变直径，诱导几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活力升高，使草莓保持较好的品质。陈洋珍等[78]的研究发现，采用500 μL/L TTO熏蒸处理和10% TTO浸泡处理可对莲雾果实起到最好的保鲜效果，能够使果实保持较高的硬度、VC含量、可滴定酸含量和可溶性固形物含量。此外，TTO还能够抑制棕榈疫霉菌（P. palmivora）和茶褐斑拟盘多毛孢菌（P. guepinii）菌丝生长。朱德明等[79]发现低体积分数（0.05%）TTO可以抑制芭蕉炭疽菌菌丝的生长和孢子萌发，导致分生孢子的内部构造发生改变，失去活性。TTO能够减少微生物对果实中营养成分的降解，减缓果实的的腐烂变质，延长其货架期。因此，TTO在天然防腐保鲜剂的开发和应用中具有良好的前景（表4）。

邵兴锋等[80]的研究发现，2 mL/L和5 mL/L TTO浸泡处理可以抑制虾冷藏期间pH值、挥发性盐基氮含量和细菌总数的上升，阻止鲜虾感官质量和新鲜度的下降，起到保鲜作用。但15 mL/L茶树油使虾的品质下降，且剂量过高会使茶树油气味残留时间延长，说明在选择TTO剂量时需慎重。另外，研究还发现TTO能够较好地清除O2－·和·OH。Kim等[81]的研究发现TTO组分中抗氧化活性由高到低依次为α-松油烯＞α-松油醇＞γ-松油烯。可见，TTO也具有较好的抗氧化能力。Baldissera等[27]对感染嗜水气单胞菌（A. hydrophila）的银鲶鱼进行研究，发现50 μL/L TTO能够预防银鲶鱼肝脏氧化和炎症反应。因此，TTO可用于水产养殖方面，预防由嗜水气单胞菌引起的损伤。

表4 TTO对水果的防腐保鲜Table4 Recent applications of tea tree oil in fruit preservation

廖敏[58]研究了不同浓度梯度和时间的TTO处理对杂拟谷盗虫和玉米象虫的驱避、触杀和熏蒸作用，发现TTO具有良好的杀虫活性，为TTO应用于储粮害虫的防治及保障农产品质量等方面的可行性提供了依据。

4 结 语

TTO含有多种化学成分，国内外很多学者对其成分进行了研究，虽然文献中报道的TTO成分及含量不同，但其主要成分均为松油烯-4-醇、γ-松油烯、1,8-桉叶素和α-松油醇等。TTO作为一种天然的杀菌剂、消炎剂、防腐剂、驱虫剂等备受关注。国内外对TTO的功能进行了广泛的研究，发现松油烯-4-醇是TTO的主要功效成分，但其药理作用及对微生物细胞壁、细胞膜、线粒体等的影响还需进一步探索。另外，为防止TTO对皮肤产生刺激，对其安全使用剂量也需进一步研究。

传统上TTO主要应用于日化领域，但最近10 年来其在食品行业的应用也多了起来，如将TTO或TTO与多种精油的复配物作为天然防腐保鲜剂。TTO作为天然食品保鲜剂，其应用的相关技术有待于进一步研究。TTO可直接适量应用于食品中。为防止TTO挥发、氧化，使其发挥最好效果，最近10多年来TTO的使用形态也发生了一定变化，如在应用前将其转化为乳液、微胶囊等形态。微胶囊能够保护TTO的活性成分，避免其受光、温度、氧气等不良因素的影响，使其缓慢释放，延长其产生效果的时间，扩大其应用范围。