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在第三期的植物精油的多種生理活性及其應(yīng)用中，我們向大家介紹了精油的驅(qū)蟲殺蟲活性。本期文章我們繼續(xù)探討植物精油的抑菌抗菌活性。（往期回顧：《NAGO SHARE ▏植物精油的多種生理活性及其應(yīng)用（3）》）
（植物精油系列3）
抑菌抗菌中的“菌”既包括細(xì)菌也包括真菌，它們都屬于微生物。微生物可以說無處不在，在空氣中，泥土中，江河中，甚至生物體中都普遍存在。雖然我們?nèi)庋劭床灰姡鼈儏s與我們的生存和生活緊密相關(guān)。比如人體內(nèi)的細(xì)菌主要存在于腸道，與自身細(xì)胞的比例約為1:1，數(shù)量達(dá)到10萬億級別。可見我們與微生物的聯(lián)系程度之深。
?大量細(xì)菌在人體內(nèi)存活是生命進(jìn)化的結(jié)果。人體內(nèi)的細(xì)菌雖多，但在正常情況下，它們與人體和諧相處，我們稱它們?yōu)橛幸嫖⑸铩４送猓崮獭⒋住⑨u油等我們生活常見的食物，也離不開乳酸桿菌、醋酸桿菌和一些曲霉菌的發(fā)酵。
但大自然中也存在著許多致病菌。它們造成許多人類常見疾病和多發(fā)病，也是食品污染的主要危險因素，如沙門氏菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色假絲酵母等。沙門氏菌是一種常見的食源性致病菌和人畜共患病病原菌，能夠引起傷寒、急性腸胃炎、敗血癥等多種疾病。部分大腸桿菌在一定條件下引起疾病，如能夠引起人體或動物胃腸道感染、尿道感染以及敗血型感染等。微生物還會感染植物，降低糧食產(chǎn)量，赤霉病是小麥容易感染的病菌之一 ，擔(dān)子類立枯絲核菌引發(fā)的水稻紋枯病是危害最為嚴(yán)重的水稻真菌病害之一，玉米彎孢菌葉斑病是我國玉米生產(chǎn)上重要的葉部病害，作物一旦感染上這幾種病菌，就會導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降。
精油抗菌
從1929年，世界上第一種抗生素——青霉素被發(fā)現(xiàn)以來，抗生素在抗菌殺菌的高效性能使得抗生素在各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是抗生素的濫用很快使得微生物產(chǎn)生耐藥性，并可能導(dǎo)致人體內(nèi)菌群失調(diào)，對抗生素敏感的微生物被殺死，而不敏感的微生物趁機(jī)大量繁殖，造成二次感染。人工合成的抗菌抑菌物質(zhì)也越來越多地引起人們關(guān)于安全性的不安情緒。
進(jìn)入21世紀(jì)，人們在選擇上越來越趨于綠色環(huán)保，追求自然。植物精油提取于植物，來源于自然，經(jīng)過漫長的自然演化，在大自然已經(jīng)具有完整的循環(huán)降解途徑，因此，使用植物精油抗菌抑菌是一種對生態(tài)環(huán)境友好的方式。
此外，植物精油毒性小，能保障生物體的健康安全。并且精油成分復(fù)雜，含有幾十、上百種物質(zhì)，因此植物精油抗菌抑菌的作用機(jī)理復(fù)雜，通常具有多位靶點(diǎn)，數(shù)種成分協(xié)同作用，微生物難以產(chǎn)生抗性，同時，也降低了單種成分的用量。
殺菌抗菌的機(jī)理
精油成分復(fù)雜多樣，主要含有萜類化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物以及含氮含硫類化合物等各類化學(xué)物質(zhì)。各成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，抑菌機(jī)理也存在巨大差異。以下簡單介紹植物精油的幾種常見的抑菌機(jī)理。
對微生物細(xì)胞壁的作用
細(xì)胞壁是細(xì)胞的保護(hù)屏障，能維持細(xì)胞的生理形態(tài)，并降低細(xì)胞對胞外物質(zhì)的敏感性。而細(xì)胞壁的主要構(gòu)成成分和與細(xì)胞壁有關(guān)的酶可作為精油活性成分的重要作用位點(diǎn)，從而影響細(xì)胞壁的正常生理功能。酚類物質(zhì)可影響細(xì)胞壁的功能，導(dǎo)致細(xì)胞因缺少保護(hù)組織而衰亡；α-松油烯能影響與細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)的基因?qū)е箩劸平湍傅牡挚沽ο陆担龠M(jìn)了精油的抗菌效果。檸檬醛能損傷細(xì)胞壁上的功能脂質(zhì)蛋白，導(dǎo)致膜對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)率顯著下降。
對微生物細(xì)胞膜的作用
精油破壞細(xì)胞膜脂質(zhì)層的雙層膜結(jié)構(gòu)，從而增大細(xì)胞膜的通透性，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)重要離子或物質(zhì)流出，引起細(xì)胞死亡。段雪娟等研究發(fā)現(xiàn)肉桂精油能破壞或溶解金黃色葡萄球菌的細(xì)胞膜，在電子顯微鏡下觀察到細(xì)胞萎縮，并檢測到電導(dǎo)率增加，從而表明胞內(nèi)鈉離子、鉀離子等內(nèi)容物的外泄。ULTEE等研究發(fā)現(xiàn)香芹酚由于其較好的脂溶性可在細(xì)胞質(zhì)膜中積累，引起細(xì)胞膜擴(kuò)張，并導(dǎo)致膜不穩(wěn)定及離子泄露。
對呼吸系統(tǒng)和能量代謝的作用
精油進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，破壞菌體線粒體膜，影響細(xì)胞的能量代謝，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。當(dāng)糖的氧化分解過程受到抑制，阻礙細(xì)胞正常供能，使細(xì)胞功能受損，甚至導(dǎo)致生物體死亡。抑菌物質(zhì)能通過阻止微生物對葡萄糖的吸收和利用，阻止能量的供應(yīng)，致使微生物細(xì)胞生長和繁殖受阻，從而達(dá)到抗活性的效果。ULTEE等研究發(fā)現(xiàn)香芹酚通過將其羥基質(zhì)子交換為另一種離子（鉀離子等）而充當(dāng)單價陽離子的跨膜載體，使質(zhì)子釋放到細(xì)胞質(zhì)內(nèi)而降低質(zhì)子動力，影響ATP的合成而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。李金寒等研究發(fā)現(xiàn)檸檬醛能刺激黃曲霉產(chǎn)生活性氧自由基，并在細(xì)胞內(nèi)蓄積，活性氧自由基對生物大分子產(chǎn)生不可逆的氧化損傷。
對細(xì)胞核酸和蛋白質(zhì)的影響
核酸是微生物重要的遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。影響核酸的正常轉(zhuǎn)錄、編碼導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成量減少，尤其是對結(jié)構(gòu)蛋白、催化蛋白的合成進(jìn)行抑制，使菌體正常功能遭到破壞，達(dá)到抑菌抗菌的效果。羅曼研究發(fā)現(xiàn)檸檬醛可以使菌絲體DNA、RNA、脂類和蛋白質(zhì)等的生物合成受到抑制，進(jìn)而影響相關(guān)基因的表達(dá)與調(diào)控，擾亂能量代謝與遺傳穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。李亞茹等研究發(fā)現(xiàn)萜烯類成分能夠降低細(xì)胞內(nèi)氧化反應(yīng)的水平,從而影響核酸修復(fù)。
小結(jié)
經(jīng)過研究人員們的大量研究測試，結(jié)果證明許多植物精油有著不同程度的抗菌抑菌性能，部分精油也已經(jīng)實際應(yīng)用于各領(lǐng)域的微生物控制方面。在綠色環(huán)保的時代趨勢下，精油抗菌抑菌有著廣闊的應(yīng)用空間。但是精油抗菌抑菌要得到廣泛應(yīng)用仍需克服一定的困難。植物精油成分復(fù)雜，對微生物有多位靶點(diǎn)的特性讓微生物不容易出現(xiàn)抗性的同時，也讓精油在質(zhì)量控制、穩(wěn)定性、配伍性上仍存在不少問題。這需要相關(guān)行業(yè)、相關(guān)研究人員進(jìn)行更深入的探究。在本章節(jié)，我們簡單介紹了抗菌抑菌的必要性，以及論述了植物精油作為抗菌抑菌劑的機(jī)理研究。在下一部分，我們將圍繞植物精油在目前各領(lǐng)域的應(yīng)用情況展開論述。
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