香茅精油的抑菌和抗氧化活性研究

楊輝祥，黃小芹，潘 磊，施 宇，葉鑌姬，丁弘揚，李永裕,2*

(1.福建農林大學園藝學院，福建 福州 350002；2.福建農林大學園藝植物天然產物研究所，福建 福州 350002)

香茅(Cymbopogon nardus)又稱檸檬香茅，是禾本科香茅屬多年生草本植物[1]，原產于東南亞、印度、斯里蘭卡等地區(qū)[2]，現廣泛分布于中國南方地區(qū)。香茅是一種常見的食用香料，具有和胃通氣、提神醒腦等藥用功能[3]。有文獻報道香茅能做成保健茶用以預防感冒發(fā)熱[4]。香茅也可以驅避蚊蟲。香茅精油是香茅的主要功能性成分[5]。

天然產物的抑菌和抗氧化活性是當前研究的熱點[6—8]。研究表明，茶多酚[9]、姜精油[10]、蒼術揮發(fā)油[11]、千層金精油[12—13]、香樟精油[14]等大量天然植物提取物具有廣譜抑菌活性及強抗氧化活性。香茅作為一種常見的觀賞及香料植物，對其研究亦較廣泛。邱珊蓮等[15]利用 GC-MS分析香茅精油成分，發(fā)現香茅精油具有檸檬醛、β-蒎烯等多種抑菌抗氧化活性成分；朱玲子等[16]利用香茅精油制備驅蚊劑；鞠玉棟[17]等發(fā)現香茅精油對DPPH自由基的清除率高達91.51%；歐陽婷等[18]研究發(fā)現，來自湖南、廣東、浙江、海南、福建等產地的香茅精油對細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?，F有研究主要集中在對香茅活性成分鑒定、精油提取工藝優(yōu)化及抑菌抗氧化活性等方面，但是還沒有香茅精油對臨床上常見致病菌的抑制活性以及 ABTS·+自由基和超氧陰離子清除能力的報道。

沙雷氏菌、大腸桿菌、金黃葡萄球菌和銅綠假單胞菌等細菌已經在全世界范圍內影響到醫(yī)療環(huán)境，而自由基會削弱細胞抵抗力使身體易受細菌感染。本文選用已知5個省份中活性最弱產自福建廈門的香茅，研究香茅精油對白色粘性沙雷氏菌、紅色粘性沙雷氏菌、大腸桿菌、金黃葡萄球菌、銅綠假單胞菌和紫色桿菌等6種臨床上常見致病菌的抑菌活性，此外，測定香茅精油對ABTS·+和超氧陰離子兩種自由基的清除能力，對其廣譜抑菌活性及抗氧化活性進行補充驗證，以期為香茅精油的產業(yè)化應用提供理論依據和數據支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮的香茅于12月采自福建省廈門市，低溫運輸，采購當天送達實驗室于4 ℃冷藏。

白色粘性沙雷氏菌(Serratia marcescens MG1)、紅色粘性沙雷氏菌(Serratia marcescens H30)、大腸桿菌(Escherichia coli ATCC25922)、金黃葡萄球菌(Staphylococcus aureus ATCC25933)、銅綠假單胞菌(Pseudomonas spp.)和紫色桿菌(Chromobacterium violaceum ATCC31532)均保存于福建農林大學園藝植物天然產物研究所。

甲醇、無水硫酸鈉、無水乙醇、蒸餾水、過硫酸鉀、磷酸鹽緩沖液均為分析純，購于國藥集團化學試劑有限公司；Tris-HCL緩沖液、ABTS·+購自美國Sigma公司。

LB培養(yǎng)基：蛋白胨10 g、NaCl 5 g、酵母提取物5 g加水定容至1 L (固體LB再加20 g瓊脂粉)。

1.2 設備與儀器

電子天平(上海精密儀器儀表有限公司)、電子調溫電熱套(天津市泰斯特儀器有限公司)、紫外分光光度計(Hitachi High-Technologies Corporation)。

1.3 方法

參考葉征美[19]的水蒸氣蒸餾法提取香茅精油，重復提取3次，提取率取三次重復的均值；抑菌活性測定采用 Wang等[12]的平板打孔法，香茅精油用甲醇稀釋成濃度50%、25%、12.5%、6.25%、3.125%；ABTS·+自由基和超氧陰離子清除能力測定分別參考Re等[20]、劉婷等[21]的方法，香茅精油用乙醇稀釋成濃度8%、4%、2%、1%、0.5%。

2 結果與分析

2.1 精油得率

采用水蒸氣蒸餾法提取新鮮香茅的精油，三次提取的提取率分別為 0.27%、0.34%、0.25%，取三次的均值得提取率為0.29%。

2.2 抑菌活性

抑菌實驗顯示，香茅精油對白色粘性沙雷氏菌、紅色粘性沙雷氏菌、大腸桿菌、金黃葡萄球菌、銅綠假單胞菌、紫色桿菌等6種致病菌菌株都有抑制效果，其中對革蘭氏陰性菌紫色桿菌的抑制活性要強于其他菌，對革蘭氏陽性菌金黃葡萄球菌的抑制活性最弱，說明香茅精油對革蘭氏陰性菌的抑制活性要高于革蘭氏陽性菌(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

如圖1:A所示，當香茅精油濃度低至0.5%時，ABTS·+自由基清除率達93%，并隨著精油濃度的增高清除率增大，在8%濃度時清除率達99%?？梢娤忝┚途哂休^高的ABTS·+自由基清除能力。

圖1 香茅精油對ABTS·+自由基(A)和超氧陰離子(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 超氧陰離子清除能力

香茅精油超氧陰離子清除能力的結果如圖1:B所示，香茅精油濃度在0.5%時對超氧陰離子的清除率為85%，并隨精油濃度增高清除率隨之增高，精油濃度為8%時超氧陰離子清除率高達95%。說明精油具有較強的超氧陰離子清除能力。

3 討論

本文通過香茅精油對白色粘性沙雷氏菌、紅色粘性沙雷氏菌、大腸桿菌、金黃葡萄球菌、銅綠假單胞菌、紫色桿菌等6種臨床常見細菌的抑菌性分析以及利用ABTS·+自由基清除法、超氧陰離子清除法研究了香茅精油的抑菌及抗氧化活性，結果證明香茅精油對6種供試菌都有抑制活性，且對革蘭氏陰性菌的抑制活性要強于革蘭氏陽性菌；香茅精油具有較高的 ABTS·+自由基清除能力和超氧陰離子清除能力。實驗表明，活性最弱的福建產香茅精油對試驗菌種都有較高的抑制活性以及較高的抗氧化活性。

香茅精油能有較高的抑菌及抗氧化活性是因為含有檸檬醛、α-蒎烯、芳樟醇、香葉醇、香葉醛、β-石竹烯[22]等多種活性成分，檸檬醛有抗曲霉菌、曲霉菌、木霉菌的活性[23]以及具有較好的DPPH自由基清除能力[24]；芳樟醇對大腸桿菌有抑制活性[25]，可以深入探索香茅精油中起主要作用的成分。張洪軍等[26]對香茅精油的提取率高達2.69%，與其相比，本研究中香茅精油的提取效率很低，后續(xù)可以通過控制原料產地、新鮮程度、提取時間、液料比、加入NaCl等方式優(yōu)化香茅精油的提取。研究表明，香茅精油對紫色桿菌的抑制活性最強，可以繼續(xù)研究香茅精油抑制紫色桿菌的作用機制，如影響紫色桿菌紫色桿菌素、生物膜、鞭毛運動等致病因子，為新型的抑菌抗菌藥物開發(fā)提供更多的可能性。