植物精油抑菌活性研究

华北理工大学 河北 唐山 063200

1 植物精油提取方法

植物精油的一般提取方法主要分为水蒸气蒸馏法、超临界CO2萃取法、Bligh－Dyer法、亚临界水提取方法、索氏提取法等等,目前还有许多种的辅助提取方法来帮助提高提取率,常见的有乙醚萃取,比较前沿的比如生物酶制剂、超声波辅助提取等。但是根据提取部位的不同和所需提取物的有效物质的要求可以灵活选用合适方法。比如索氏提取法在提取生姜时得油率比水蒸气蒸蒸馏法高,而水蒸气蒸馏法的α－姜黄烯的含量高很多。

2 植物精油的抑菌作用

植物精油具有良好和广泛的抑菌能力,但是不同精油对于不同菌类的抑菌效果也有所不同。

2.1 茶树精油的抑菌作用 牛彪、梁剑平等人对于茶树精油的抑菌实验表明对革兰氏阳性、革兰氏阴性和真菌都有一定的抑制作用,特别是对于金色葡萄球菌的抑杀效果明显[1],推测是由于茶树精油中的活性物质能够有效的与金色葡萄球菌的细胞膜相结合,并作用于细胞膜,破坏其完整性,使细胞膜的通透性增加,从而细胞破裂,细胞内容物流出,最终导致杀灭菌体。

2.2 姜科精油的抑菌作用 而姜科植物精油同样也有明显的抑菌效果,国内外对于姜科植物精油抑菌活性性也做了广泛的研究,其对于革兰氏阳性菌的效果比革兰氏阴性菌要好,且最低抑菌浓度也有所不同。其中Bligh－Dyer法的从砂仁种子中提取的精油对于粪肠球菌和红色毛藓菌、金黄色葡萄球菌有明显的抑杀效果,推断含有相对较多的β－蒎烯、β－月桂烯、樟脑等萜类物质。生姜精油的抑菌机理推测是由于精油内的亲脂性的物质可以渗透入细菌、真菌中,破坏细胞膜上的酶,使更多的精油进入菌体,进一步对其遗传物质的功能造成破坏,最后使菌体死亡。

2.3 薰衣草精油的抑菌作用 薰衣草精油对于根霉菌的MIC值为10ul/mL,灭菌效果优于迷迭香精油。但是在达到5ul/皿的时候薰衣草精油熏蒸即可完全抑制病原菌的生长,抑制真菌链格孢霉。当达到400ul/L的时候直接接触就可以抑制菌体生长。同时薰衣草精油对于烟草疫病毒也有一定的抑制作用。可以发现使用熏蒸还有高浓度可以有效的杀灭霉菌,而且作用时间也影响了灭菌效果。从而得到结论：高浓度、长时间以及好的方法能够有效的使植物精油对病原菌起到致死效应。薰衣草精油能使菌丝形态受到严重破坏,比如菌丝出现粗糙、分支增多,塌陷,内部空泡等情况,推测通过这些效应来影响菌丝从而导致菌体致死。

3 抑菌原理

3.1 对细胞膜及细胞壁的作用 此类精油大部分都是破坏细胞膜或细胞壁上的结构,使菌体内部组织缺少保护从而破裂流出,从而杀死菌体。比如茶树精油和姜科精油都是如此,但是作用于细胞壁的一般都是与细胞壁上的酶结合从而降解或者破坏细胞。

3.2 对分生孢子或菌丝的影响 孢子是微生物繁殖和休眠的一种细胞,而植物精油对于霉菌良好的抗菌性在于能够有效的抑制分生孢子的萌发,且对于霉菌的菌丝有改变其形态,使其受到严重破坏的能力,薰衣草精油就是通过破坏菌丝来实现抑菌效果的。

3.3 对呼吸作用和能量代谢的影响 肉桂精油能使病原菌膜内外的ATP浓度改变从而影响菌体的正常生命活动,还有的精油能够作用于菌体内线粒体,破坏线粒体膜、DNA修复功能等,菌体呼吸功能受到影响从而破坏能量代谢,最终使菌体死亡。生姜就可以损伤酵母菌的呼吸系统,抑制乙醇的产生。

3.4 对蛋白质和DNA的影响 DNA作为细胞物质合成的图纸和遗传物质对于生物有着重要作用,如果破坏了菌体的DNA并对其造成损伤,会导致菌体的死亡或者抑制生物体的繁殖,肉桂精油就是通过肉桂醛可以破坏黄曲霉细胞中的蛋白质和核酸来导致其停止生长和繁殖,从而达到控制菌体数量的目的。

4 应用及前景展望

4.1 农业方面的应用及前景展望 近年来,农药残留、土壤的污染、菌体的抗药性也越来越明显,传统农药已经不适合时代的发展,而消费者对于绿色食品的需求也越来越大,植物精油作为传统化学农药的替代品,其使用后易分解为无毒物质,具有更安全,更高效,更准确的杀灭有害菌效果。但是还需要研究出广谱的复合型配置精油,从而能够运用最低浓度达到最优的抑菌灭菌效果,来降低成本。

4.2 食品方面的应用及前景展望 目前研究表明已有多种植物精油可以作为食品防腐剂来作为天然的抗微生物剂,植物精油具有抗氧化、抗菌的生物活性,能够有效的延缓食物的腐败。精油不仅可应用于袋装食品,饮料,还能对于果蔬等贮藏保鲜有巨大帮助。近年来也是国内外研究热点,越来越多的植物精油被纳入食品添加剂,而且植物精油还能适当增加食品风味,这些都表明了植物精油在食品防腐保鲜上有着广泛的应用前景。

4.3 医药方面的应用及前景展望 目前全世界所知植物精油种类大约有三千种,已经探明具有药理价值的精油有近百种。越来越多人研究人员希望从植物精油中寻找抗生素的替代品,经过研究表明茶树精油作为一种天然活性物质具有抗菌、抗氧化、抗病毒、抗炎、抗肿瘤多种作用,有望开发成新一代替代抗生素药物,应用于临床上,具有光明的研究开发前景。