Research Advances of the Antimicrobial Activity of Plant Essential Oils

Research Advances of the Antimicrobial Activity of Plant Essential Oils

植物精油（essential oil）是存在于植物体中的一类可随水蒸气蒸馏、且具有一定香味的挥发性油状液体的总称，它是植物体内的次生代谢产物，主要由脂肪族、芳香族、萜类（单萜和倍半萜）、含氮或含硫等易挥发的成分组成。植物精油具有杀（抗）菌、杀（驱）虫、香熏治疗和多种药理作用，在香料、化妆品、食品等工业领域具有广泛的用途，是制作药品、化妆品、食品的原料或添加剂。由于精油具有无毒、无害、纯天然等特点，研究精油作为杀菌剂用于食品或果蔬的防腐保鲜和贮运，以及作为农用或医用杀菌剂，是近年来精油研究与开发的一个重要方面。由于植物精油的研究十分迅速，本文对有关植物精油的抗菌活性、作用机制和应用等方面的研究进展进行简要综述。

近年来对精油抗菌活性进行研究的植物主要包括：唇形科、菊科、桃金娘科、伞形科、金丝桃科、樟科、禾本科、芸香科、马鞭草科、姜科等，估计进行过精油抗菌活性研究的植物达250余种。这些精油多分布在植物的花、果、叶、根或根茎、种子等器官中，有的也存在于植物的全草和树胶中。精油中的抗菌成分主要为：香芹酚、丁子香酚、薄荷醇、百里酚、柠檬烯、乙酸牻牛儿酯、乙酸丁子香酚酯、反-肉桂醛、桉树脑、β-月桂烯、香叶醇、对-伞花烃、γ-松树烯、香芹酮等。

精油是由多种类型的化合物组成的，它们对微生物可能有多个作用位点（靶标），因此精油的抗菌作用机制比较复杂，目前对精油抗菌作用机制的了解还十分粗浅，精油对细菌作用机制的研究要比对真菌深入。由于细胞膜和线粒体膜特殊的脂质结构，精油的疏水性和分子大小使之极易穿过细胞膜或直接作用于膜结构，已有的研究证明精油对细胞结构的作用有：（1）导致细胞壁结构的降解；（2）细胞膜损伤；（3）膜蛋白损伤；（4）导致细胞内成分的外流；（5）细胞质成分凝固；（6）消耗质子流等。对病原菌有强烈抗菌作用的精油一般含有高含量酚类化合物如香芹酚、丁子香酚和百里酚等，这些酚类化合物破坏了细胞质膜、质子动力（proton motive force，PMF）、电子流、成分的主动传输和胞内成分的凝固，从而使精油具有抗菌活性。精油中的单一成分应该有其准确的作用方式，且有明显的构效关系。如乙酸牻牛儿酯较牻牛儿醇具有更好的抗细菌活性。含烯烃基团的非酚类化合物成分的抗菌活性要强于含烷烃基团的化合物，如柠檬烯的抗菌活性要强于对-伞花烃。精油中的活性成分也会影响镶嵌在细胞质膜中的蛋白质活性，它们可以在脂双分子层之间发生累积，阻止膜蛋白与底物的结合；也可能直接与膜蛋白（如ATP酶）中的疏水部分结合，使之变性。一般精油对革兰氏阳性菌的抑制作用要比对革兰氏阴性菌强，可能与革兰氏阴性菌围绕在细胞壁的外的一层隔膜阻碍了疏水性物质的扩散通过这一特性有关。

精油及其成分的抗菌作用机制在许多细节上尚未完全阐明，需要进行深入的研究，为精油的应用奠定理论基础。未来一段时间，植物精油的研究领域将主要集中以下几方面：（1）精油对镶嵌在细胞质膜中的蛋白质的作用以及对膜中的磷脂的作用研究；（2）精油成分对细菌细胞的抗菌作用的研究，尤其是对一些模式细菌的作用机理研究；（3）精油成分对真菌的作用机理研究；（4）精油中抗菌活性成分的构效关系（SAR）研究，为新型杀菌剂的设计与合成提供依据，并对抗菌活性做出预测；（5）精油在抗菌活性方面的稳定性和持久性也需要更好地研究。

植物精油作为杀（抗）菌剂在植物病害防治、食品和果蔬防腐保鲜，以及作为医用抗菌药物等方面具有广泛的应用前景。我国具有丰富的精油植物资源，在植物精油的理论研究和应用开发方面还比较薄弱，大多停留在精油的提取和室内的活性测定，研究的植物种类相对来说还比较少。今后可以在以下几个方面更多地开展工作：（1）进行精油植物资源的调查和活性筛选；（2）从精油中筛选高活性的抗菌化合物，为新型杀菌剂的合成提供先导结构；（3）产品的开发研究，即将植物精油加工成合适的剂型（如气雾剂、缓释剂、熏蒸剂），有效地发挥其活性。

近年来，许多合成杀菌剂被限制使用，甚至禁用，因此有必要开发新的杀菌剂种类。植物精油作为杀菌剂应用在低毒、高效、维护生态平衡等各方面都是比较理想的。随着人们生活质量的提高，对环境、食品的要求也越来越高，特别是在食品、果蔬的保鲜和贮运过程中，植物精油作为抗菌药剂有着诸多的优势，越来越受到人们的青睐。这样必将加快对精油的研究，以及精油类农药的创制及其工业化的进程。