香茅精油的生物活性及其在果蔬中的应用

李海明 吴水金 李跃森

摘 要：该文从香茅精油的生物活性着手，重点介绍了香茅精油的抑菌性及抗氧化活性，综述了香茅精油在果蔬生产中虫害防控、病害防控及果蔬采后的应用等方面的研究进展。基于目前的研究结果，香茅精油作为绿色农药在果蔬生产和采后保鲜等方面有着极大的应用空间。

关键词：香茅精油;生物活性;果蔬

中图分类号 TS255.3 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）05-0123-03

香茅[Cymbopogon citratus（DC.） Starf]是多年生草本植物，归属于禾本科香茅属，亦称为香茅草，为常见的香草之一，在亚洲地区主要分布于印度、泰国、斯里兰卡、越南等地;在我国，香茅主要分布于福建、广东、台湾、海南、贵州、云南等地[1]。香茅在亚洲地区如泰国、印度等国主要是作为食物调料[2]。香茅的茎、叶具有芳香味，可采用水蒸气蒸馏法、萃取法从鲜香茅或干香茅中提取淡黄色、亮黄色的挥发油，即香茅油，在日化上应用广泛，可作为驱蚊剂、面膜、香水、香皂等的原料。香茅油有一定的药用作用，可治感冒、跌打损伤等症，香茅油中的活性成分具有抑菌功效，对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、白色念株菌等具有一定的抑制作用，同时具有抗氧化活性。香茅精油因其无毒、无残留、安全等特性，在农业生产中的害虫、植物病原菌的抑制、防控等方面成为研究热点。为此，本文综述了香茅油及其的生物活性及其在果蔬生产中、采后保鲜中的应用研究进展，以期为香茅精油的推广应用提供参考。

1 香茅精油的化学成分及生物活性

1.1 化学成分 香茅精油的化学组成十分复杂，一种精油往往含有几十种甚至上百种组分，从结构上大体上可以分为四大类，分别是萜烯类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物以及含氮含硫类化合物[3]。具体而言，包括香叶醛、橙花醛、香茅醇、香茅醛、榄香醇、桉树脑、柠檬烯、香叶醇、石竹烯、乙酸香叶酯和甲酸香葉酯等。不同香茅资源香茅精油的化学成分不同，根据柠檬醛、香叶醇、香茅醛、榄香脂素、辣薄荷酮含量的多少，我国学者将香茅属植物分为六大类[4]。目前我国栽培的香茅主要为柠檬香茅，研究表明，柠檬草（柠檬香茅）主要含有柠檬醛（包括Z-柠檬醛、E-柠檬醛），相对含量72.916%，其次为β-蒎烯，相对含量7.933%[5];在印度三大经济效益高的香茅品种分别是柠檬香茅、爪哇型香茅及玫瑰草型香茅，其中柠檬香茅油的成分与我国柠檬香茅成分相似，主要成分为醛型;爪哇型香茅精油中主要有香茅醛（38.57%）、香叶醇（16.13%）、香茅醇（5.10%）、乙酸香茅酯（8.36%）、乙酸香叶酯（3.86）;玫瑰草型香茅的主要成分是香叶醇（71.1%），乙酸香叶酯（5.32%）[6，7];另外，鲁沙香茅精油主要成分为香叶醇（35.27%）、橙花醛（13.09%）、乙酸香叶酯（9.68%）、3-石竹烯（5.92%）、榄香烯（4.35%）、氧化石竹烯（2.79%）、橙花醇（1.83%）、月桂烯（1.71%）等[7]。

1.2 生物学活性 香茅精油在常温下呈透明淡黄色、橙黄色，不溶于水，易溶于醇、醚及冰醋酸中，主要成分是萜类物质。香茅精油具有抑菌、抗氧化、驱虫等生物活性。

1.2.1 抑菌性及作用机理 精油所含有的化学成分及具有抗菌性活性的单一组分，决定了精油的抑菌活性，这些活性成分本身就存在于植物的活性成分中，也有可能受到外界刺激后，被特定的酶的激活，植物体内的自身防御机制合成的[8]。研究表明，精油中的萜类物质和酚类化合物在抑菌作用中作用巨大，其中萜类物质可使微生物细胞壁脂质结构受损，从而破坏微生物细胞膜结构，细胞质外泄，细胞裂解导致其死。酚类物质通过破坏微生物的细胞膜而使细胞膜功能受损、细胞内物质外泄，最终导致微生物死亡[9、10]。

香茅精油的主要抑菌机理大致为：破坏细胞壁和细胞膜系统，致使细胞裂解甚至破碎，细胞内重要物质损失，最终导致菌体死亡，在破坏细胞结构后进入细胞质膜或细胞内，抑制细菌生长所需的ATP和蛋白质的正常合成，并改变DNA或RNA的结构。研究表明，香茅精油对灰葡萄孢的抑制作用，完全抑制其孢子萌发及菌丝产生的，扫描电镜观察精油处理后的菌丝形态变化明显，表现为菌丝短小变形，表面粗糙、褶皱、凹陷，说明菌体结果发生变化，从而抑制了真菌的生长[11]。

1.2.2 抗氧化作用 生物体的衰老及疾病的产生是因为体内自由基及其引起的氧化反应，目前保健、化妆品应用普遍的抗氧化剂，在一定程度上存在毒副作用[12]。香茅精油具有良好的抗氧化作用及清除1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH·）自由基的能力，且随其质量浓度的增加而增大[13]。不同的香茅资源由于不同土壤、降水、光照、种源、采收期及处理方法的不同，抗氧化作用也存在差异[13，16]。柠檬香茅精油对DPPH·自由基的清除率最高达91.51%[14]，且挥发油对DPPH·自由基的清除活性明显优于香茅醇、香叶醇、香茅醛、芳樟醇和乙酸香叶酯等主要单体成分[15]。

2 香茅精油在果蔬中的应用

2.1 果蔬生产 果蔬因其营养价值和保健功能在人们的日常生活中必不可少。在果蔬生产中，病虫害的发生直接影响到果蔬的产量及品质，同时随着病虫抗药性越来越强，易残留，对人和环境的危害很大。随着人们对生活品质和健康的追求，对果蔬生产安全性的重视也越来越强，因此对环境友好、无抗药性、残留少、低毒的无公害农药或生物防治措施的研究和应用得到了广泛的关注，香茅精油在果蔬综合防治中有着巨大潜力。

2.1.1 防控虫害 现已发现香茅精油对害虫有驱避、触杀、熏蒸等活性，是一类对环境友好的天然杀虫活性物质。不同浓度的香茅精油处理番石榴实蝇雌虫，随着香茅精油浓度的升高，雌虫的产卵量明显降低，且低于对照组产卵量。随着香茅精油浓度升高，番石榴实蝇2龄幼虫拒食率逐渐增加，幼虫的化蛹率逐渐降低[17]。香茅油对柑橘吸果夜蛾有驱避作用，悬挂塑料瓶装香茅油防治的效果可达50%以上，香茅油不同趋避处理方式均优于化学药剂处理，且以塑料瓶内装20mL香茅油处理效果最好[18]。香茅油对枸杞蚜虫具有触杀毒力，浓度与死亡率成正比例关系，即死亡率随着浓度的增大而增大。浓度为10mL/L条件下，处理4h、12h的死亡率分别为48.45%和95.56%[19]。精香茅、柠檬草和鲁沙香茅精油对温室粉虱幼虫具有一定的熏蒸毒杀活性，在9.3×10-3μL/mL浓度下作用24h，其致死率分别为79.0%、67.0%和70.0%[20]。

2.1.2 防控病害 为探明香茅精油的抑菌作用及其在植物病害防控中的应用价值，刘耀华等[21]采用平板抑菌法和熏蒸法测定了香茅精油对番茄早疫病菌的抑菌活性及其对菌丝体内电解质渗漏、可溶性蛋白质含量、丙二醛（MDA）含量、营养物质的吸收和超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响，结果表明，香茅精油对番茄早疫病菌具有较强的抑菌作用，且该作用具有时间-剂量依赖性，采用熏蒸法处理的抑制效果比平板抑菌法效果更好。香茅精油处理12h后，菌丝体的电导率和MDA含量分别为对照的2.7、2.2倍，SOD活性和可溶性蛋白质含量分别提高88.5%、21.9%，还原糖的吸收减少11.3%。林霜霜等采用菌丝生长法测试柠檬香茅精油及柠檬醛对黄瓜腐霉菌、番茄灰霉菌、番茄早疫病菌和辣椒尖孢镰刀菌4种重要果蔬病原真菌的抑菌活性，结果表明，在4种供试菌中，柠檬香茅精油及柠檬醛均对黄瓜腐霉病的抑菌效果最佳，但柠檬醛的抑菌效果高于柠檬香茅精油35.30%[22]。陈倩茹等研究了香茅精油对灰葡萄孢的抑制作用，结果表明，在PDB中精油完全抑制其孢子萌发及菌丝产生的最低含量分别为0.8μL/mL、1.2μL/mL。香茅精油在樱桃番茄体内的最佳抑制发病含量为0.9μL/mL，相比对照抑制了54.33%的发病[11]。

2.2 果蔬采后保鲜 果蔬大多呈酸性，在采后保鲜过程中极易滋生灰霉、匍枝根霉、绿霉等腐败菌，导致果蔬腐败变质。植物精油应用到果蔬采后保鲜中，能够减轻采后果蔬腐烂，延长果蔬货架期。近年来，植物精油已经在抑菌研究方面得到了广泛的应用，可用于果蔬的采后病害及保鲜。香茅精油具有广泛的生物活性，能够抵制或杀死果蔬期中所产生的病原菌，从而起到保鲜的作用。纪淑娟等采用带药介质法就香茅精油对果蔬采后主要致病真菌链格孢菌、炭疽菌、灰霉菌、蒂腐菌、串珠镰刀菌的抑菌活性进行了研究，结果表明，香茅精油对受试的致病菌均有不同程度的抑制作用，其中灰霉菌对香茅精油最为敏感，浓度为300μL/L香茅精油即可完全抑制灰霉病菌菌丝直径的扩增，蒂腐菌次之;对于链格孢菌、串珠镰刀菌和炭疽菌，香茅精油浓度为500μL/L时，可达到完全抑制[24]。张洪军[25]等通过气相最低抑菌浓度检测香茅精油对大肠杆菌等细菌的抑菌效果，结果表明，香茅精油均具有良好的气相抑制效果，在食品的非接触包装保鲜领域中具有良好的应用前景。香茅精油的主要成分柠檬醛、香茅醛对炭疽病菌均有着良好的抑制性，具有抗枇杷采后炭疽病的潜力[26]。

3 小结与展望

香茅资源在我国云南、福建、广东、广西等地都有分布，香茅资源的种类在国内有11种以上;香茅鲜草或干草作为食品调料得到了广泛应用，同时香茅精油因其安全、无毒在食品工业及化妆品等领域应用极广。香茅精油的主成分以萜类化合物含量最高，可通过驱避、熏蒸、触杀等方式防控果蔬生产中的害虫，通过破坏细胞膜致使细胞质外渗、抑制真菌菌丝、孢子萌发等作用机理防控果蔬生产中的病原菌。因此，香茅精油在果蔬病虫害防控及采后保鲜中具有很大的开发潜力。

香茅精油在果蔬生产中的应用可以通過直接悬挂、喷施等方式，但植物精油的易挥发、易氧化等特性，在环境中存留时间短，在一定程度会降低防治效果和持效期，因此，制备稳定性良好的香茅精油绿色防控生物农药才能满足生产所需。研究表明，表面活性剂选用吐温-80，助表面活性剂选用无水乙醇，Km=1.5的香茅精油微乳液增溶效果最好，抑菌性能显著[27];结合壳聚糖和植物精油两者优势，采用流延成膜法制备载香茅精油壳聚糖膜材料，具有良好的抑菌性、无毒无害、可生物降解等特性[28]。这些研究为香茅精油作为绿色农药在果蔬生产和采后保鲜的应用提供了重要的科学依据。可见，香茅精油作为绿色农药的原料，在剂型制备上的研究和开发有着极大的探索和应用空间。

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