楊素華,曾憲彪,鄧聿胤,陸順忠,黎貴卿,蘇驪華,黨中廣
(1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院/廣西特色經(jīng)濟林培育與利用重點實驗室,廣西 南寧 530002;2.廣西壯族自治區(qū)中醫(yī)藥研究院,廣西 南寧 530022)
【研究意義】精油一般是指采用水蒸氣蒸餾從天然植物的枝、葉、根、干、果等部位提取出來的芳香揮發(fā)油,具有抗菌活性,可以抑制細菌或者真菌的生長,已被廣泛應(yīng)用于食品加工、醫(yī)療保健、化妝品及農(nóng)藥研發(fā)等方面[1-3]。純露是指水蒸氣蒸餾提取芳香植物精油過程中,水蒸氣冷凝下來的的副產(chǎn)品,含有少量的精油成分及活性物質(zhì),具有良好的抗菌、驅(qū)蟲、保健作用[4]。探討芳樟醇型、檸檬醛型、油樟型、龍腦型樟樹葉純露的揮發(fā)性成分、物理性質(zhì)和抑菌效果,為樟樹葉純露作為天然防腐劑和消毒產(chǎn)品等提供參考?!厩叭搜芯窟M展】前人研究發(fā)現(xiàn)蒲公英、生姜、薄荷、艾葉、內(nèi)蒙古薰衣草、香葉天竺葵等植物純露具有抑菌性和抗氧化性[5-13]。王斌等[14]研究發(fā)現(xiàn)迷迭香純露、薄荷純露和玫瑰純露對鮮切芋頭具有很好的保鮮作用。張洪廣等[15]研究發(fā)現(xiàn)玫瑰純露具有保濕、美白、抗氧化等功效,可以開發(fā)成化妝水、消毒劑、果蔬保鮮劑等。樟樹是主要的天然芳香植物樹種,按樟樹葉精油的主要成分,可將樟樹葉精油分為芳樟型、油樟型、龍腦型、檸檬醛型等不同化學類型[16-21]。目前對樟樹的研究,主要集中在精油的抗氧化性和抑菌性。李嘉欣等[22]研究發(fā)現(xiàn)異樟、腦樟、油樟和芳樟葉精油均具有一定的抗氧化能力。張平等[23]采用二倍釋法測定油樟油對沙門氏菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌效果時,發(fā)現(xiàn)油樟油中具有抑菌活性的主要物質(zhì)為松油烯-4-醇和1,8-桉葉油素。王芳等[24]采用二氧化碳膨脹乙醇從香樟葉中提取精油,發(fā)現(xiàn)精油對真菌有較高的抑制活性。對樟樹葉純露的研究甚少。吳芳等[25]以不同季節(jié)宜賓油樟葉純露為研究對象,通過抑菌圈、最低抑菌濃度和最低殺菌濃度,研究不同季節(jié)純露對大腸埃希氏菌、福氏志賀氏菌、金黃色葡萄球菌和腸炎沙門氏菌的抑菌活性,發(fā)現(xiàn)油樟葉純露中的主要組分為1,8-桉葉油素、α-松油醇和松油烯-4-醇,不同季節(jié)純露對4 種供試微生物均有明顯的抑菌效果,對金黃色葡萄球菌的抑制效果最好??梢娂兟蹲鳛榫蜕a(chǎn)副產(chǎn)物,具有一定的開發(fā)潛力?!颈狙芯壳腥朦c】目前對樟樹的研究主要集中在精油的抗氧化性和抑菌性,對樟樹葉純露的研究甚少。本研究通過采用水蒸氣蒸餾法提取芳樟醇型、檸檬醛型、油樟型、龍腦型樟樹葉純露,探討純露的揮發(fā)性成分、物理性質(zhì)和抑菌效果?!緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以檸檬醛型、芳樟醇型、油樟型、龍腦型樟樹葉純露為試驗材料,研究其主要成分、物理性質(zhì)及其對幾種常見食源性致病微生物的抗菌效果,以期為純露的開發(fā)利用提供研究基礎(chǔ)。
主要儀器:恒溫細菌培養(yǎng)箱(HYQX-II)、恒溫霉菌培養(yǎng)箱(MJ-300),上海躍進醫(yī)療器械有限公司;高壓滅菌鍋(SX-500),TOMY公司;高溫干燥烤箱(BPG-9050AH),上海一恒科學儀器有限公司;恒溫(30~38℃)水浴鍋(HH-6),常州國華儀器有限公司;電熱套(98-I-B),天津市泰斯特儀器有限公司;氣相色譜儀(Agilent 7890A)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Agilent 7890B-5977A),安捷倫科技有限公司;0.2 μm薄膜篩濾過除菌器(MILLEX GP)、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(RE-52AA),上海亞榮生化儀器廠。
不同化學類型的新鮮樟樹葉采自廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院海拔為85 ~255 m 的種質(zhì)資源庫,每種化學型選取3 株,于2021 年5 月在同一株樟樹的東、南、西、北、中等不同部位采集鮮葉約1 500 g。樣品用塑料袋密封,置于4℃冰箱低溫保存,待測。
培養(yǎng)基:胰酪大豆蛋白胨液體培養(yǎng)基(批號201010)、胰酪大豆蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基(批號190815)、沙氏液體培養(yǎng)基(批號190326)、沙氏瓊脂培養(yǎng)基(批號200927),購自北京陸橋技術(shù)有限公司。
對照品:陽性對照品包括抗細菌的復(fù)方新諾明(400 mg 磺胺甲惡唑、80 mg 甲氧芐胺嘧啶,上海新亞藥業(yè)閔行有限公司),抗真菌的洗必泰(廣州邦樂達生物科技有限公司);陰性對照品為生理鹽水(0.9%,上海方太醫(yī)療器械有限公司);固體溶劑對照品:二甲亞砜、標準緩沖液(廣東光華科技股份有限公司)。
供試菌株:金黃色葡萄球菌(Staphyloccus aureus)〔CMCC(B)26003〕,枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)〔CMCC(B)63501〕,大腸埃希菌(Escherichia coli)〔CMCC(B)44102〕,銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)〔CMCC(B)10104〕,白色念珠菌(Candida albicans)〔CMCC(B)98001〕,以上標準菌株均由廣東環(huán)凱科技有限公司提供,供試菌株由凍干質(zhì)控菌種轉(zhuǎn)種所生,是本種源的5 代內(nèi)后裔。
1.2.1 純露的提取 將采集到的新鮮葉子剪至1~2 cm,稱取1 000 g 葉子和去離子水1 000 mL置于揮發(fā)油裝置中,加沸石進行水蒸氣蒸餾3.5 h,收集揮發(fā)油測定器中的下層液體即得飽和純露。再取500 mL 飽和純露和50 mL 石油醚混合搖勻,將混合液用分液漏斗分離,分離后將上層油狀有機液放入250 mL 錐形瓶,下層水溶液置于分液漏斗,再加入50 mL 石油醚后再分離,反復(fù)操作2 次。將3 次收集的油狀有機液體加入25 g 硫酸鈉,脫水,取上層油狀液體于200 mL 雞心瓶,在真空為-0.06 MPa,溫度為46~48℃、轉(zhuǎn)速為60 r/min的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上旋蒸1 min,即得到純露揮發(fā)油。
1.2.2 純露的主要成分分析 升溫程序:色譜柱HP-INNOWAX(30 m×0.32 mm,0.5 μm)。初始溫度70℃,以1.5 ℃/min 升至100℃,然后以3℃/min升至135℃,保持30 min,然后再以5℃/min 升至200℃,最后以10℃/min 升至250℃,保持10 min。進樣量0.2 μL,進樣口溫度250℃,分流比50∶1,流速1 mL/min。
質(zhì)譜條件:電離方式E1,電離能量70 eV,離子源溫度250℃,質(zhì)量掃描范圍30~450 amu。
1.2.3 純露的物理性質(zhì)測定 pH 值:將pH 計的電極、蒸餾水和標準緩沖液調(diào)至25℃,用蒸餾水沖洗電極,用標準緩沖液校正pH 計。稱取純露100 mL 加入燒杯,將pH 計電極插入試樣,待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)。平均測定3 次。
相對密度:采用密度瓶法測定。
耐熱:在40℃下保持24 h,恢復(fù)至室溫,觀察有無分層現(xiàn)象。
耐寒:在-8℃下保持24 h,恢復(fù)至室溫,觀察有無分層現(xiàn)象。
離心考驗:在轉(zhuǎn)速2 000 r/min 下旋轉(zhuǎn)30 min,觀察有無分層現(xiàn)象。
1.2.4 純露的抑菌活性檢測 培養(yǎng)基制備:取胰酪大豆蛋白胨液體培養(yǎng)基30 g、胰酪大豆蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基40 g、沙氏液體培養(yǎng)基50 g、沙氏瓊脂培養(yǎng)基70 g,分別用蒸餾水配成1 L 溶液,高壓滅菌,密封存放,備用。
菌懸液制備:取金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、銅綠膿假單孢菌、枯草芽孢桿菌凍干質(zhì)控菌種的新鮮培養(yǎng)物接種至胰酪大豆蛋白胨液體培養(yǎng)基,置于35℃培養(yǎng)24 h,轉(zhuǎn)入無菌生理鹽水,稀釋,倒入胰酪大豆蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基,置于35℃培養(yǎng)24 h;取白色念珠菌凍干質(zhì)控菌種的新鮮培養(yǎng)物接種至沙氏液體培養(yǎng)基,置于25℃培養(yǎng)48 h,轉(zhuǎn)入無菌生理鹽水,稀釋,倒入沙氏瓊脂培養(yǎng)基,置于25℃培養(yǎng)48 h;試驗菌懸液細菌密度約為50~100 CFU/mL。
抑菌性試驗:分別采用試管二倍稀釋法和紙片法。
試管法:抗金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌,綠膿桿菌、枯草芽孢桿菌試驗:試驗在超凈工作臺上進行,取待檢純露、陽性(復(fù)方新諾明)試驗藥液、陰性試驗藥液滅菌玻璃試管各5 支,每管加胰酪大豆蛋白胨液體培養(yǎng)基2 mL,待檢純露、陽性(復(fù)方新諾明)試驗藥液、陰性試驗藥液2 mL加至第l 管,混勻后取2 mL 加至第2 管,同法依次對倍稀釋至第5 管,各管藥液稀釋度分別為2、4、8、16、32 倍。第5 管混勻后棄去2 mL。然后每管加入細菌密度約為50 ~100 CFU/mL 的試驗菌(金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌,綠膿桿菌、枯草芽孢桿菌)懸液0.1 mL。另取2 支試管做陽性、陰性對照。置35℃培養(yǎng)24 h。該培養(yǎng)管的待檢藥物濃度即為待檢藥物的最低抑菌濃度 (MIC)。取無菌生長或菌生長受抑制試管內(nèi)的培養(yǎng)物0.1 mL注入平皿,加注不超過45℃的胰酪大豆蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基15~20 mL,待冷后倒置于35℃培養(yǎng)箱,倒置培養(yǎng)24 h,觀察有無菌落生長,取瓊脂培養(yǎng)基生長菌落不超過5 個者,與其相對應(yīng)的培養(yǎng)管藥物濃度,即為該待檢藥物的最低殺菌濃度(MBC)[28]。重復(fù)5 次。
抗白色念珠菌試驗:再取待檢純露、陽性(復(fù)方新諾明)試驗藥液、陰性試驗藥液滅菌玻璃試管滅菌玻璃試管各5 支,每管沙氏液體培養(yǎng)基2 mL。取已配制和除菌處理過的待檢純露、陽性(洗必泰)試驗藥液、陰性試驗藥液)2 mL 加至第1 管,混勻后取2 mL 加至第2 管,同法依次對倍稀釋至第5 管。第5 管混勻后棄去2 mL。然后每管加入細菌密度約為50~100 CFU/mL 的試驗菌(白色念珠菌)懸液0.1 mL。另取2 支試管做陽性、陰性對照。置25℃培養(yǎng)48 h。每藥作雙樣品測定,培養(yǎng)后觀察有無菌生長,記錄MIC 和MBC。每種藥對同一個細菌,同樣過程重復(fù)5 次。
紙片法:取厚濾紙,用直徑6 mm 沖子打出圓形紙片若干,高壓滅菌。每一紙片吸取揮發(fā)油、純露、復(fù)方新諾明、洗必泰、生理鹽水、二甲亞砜浸濕,備用。分別將藥帖片貼片帖貼于涂有金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌,綠膿桿菌、枯草芽孢桿菌的胰酪大豆蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基平皿內(nèi)培養(yǎng)24 h;分別將藥帖片貼片帖貼于涂有白色念珠菌的沙氏瓊脂培養(yǎng)基平皿內(nèi)培養(yǎng)48 h。培養(yǎng)后測量帖片周圍抑菌圈直徑。每個處理3 次重復(fù)。抑菌圈實驗結(jié)果判定參照以下標準:抑菌圈直徑>20 mm 為極度敏感,15~20 mm 為高度敏感,10~15 mm 時為中度敏感,7~9 mm 時為低度敏感,<7 mm為不敏感[26]。
將所測成分的色譜峰與NIST14質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫進行比對檢索,并按相對豐度、質(zhì)荷比、匹配度等進行核對比較,對各色譜峰所對應(yīng)的物質(zhì)加以確認,并采用色譜峰面積歸一化法,得出不同化學類型樟樹葉純露平均相對質(zhì)量分數(shù)>1%的主成分。由表1可見,芳樟醇型純露平均相對質(zhì)量>1%的化合物有6種,分別為γ-松油烯、芳樟醇、樟腦、4-松油醇、α-松油醇、香芹酚,純露的主要成分為芳樟醇,平均相對質(zhì)量為74.03%;檸檬醛型純露平均相對質(zhì)量>1%的化合物有10種,分別為芳樟醇、龍腦、4-松油醇、α-松油醇、香茅醇、橙花醛、香葉醇、香葉醛、葎草烯、石竹烯氧化物,純露的主要成分為橙花醛和香葉醛,平均相對質(zhì)量分別為14.23%、29.26%;油樟型純露平均相對質(zhì)量>1%的化合物有6種,分別為檸檬烯、1,8-桉葉油素、芳樟醇、龍腦、4-松油醇、α-松油醇,純露的主要成分為1,8-桉葉油素,平均相對質(zhì)量為50.36%;龍腦型純露平均相對質(zhì)量>1%的化合物有5種,分別為檸檬烯、樟腦、龍腦、香芹酚、石竹烯,純露的主要成分為龍腦,平均相對質(zhì)量為82.27%。檸檬醛型純露平均相對質(zhì)量>1%的化合物數(shù)量最多。
表1 不同化學類型樟樹葉純露的成分及其相對質(zhì)量Table 1 Components and relative mass of hydrosols from different types of Cinnamomum camphora leaves
由表2 可見,檸檬醛型、芳樟醇型、油樟型、龍腦型樟樹葉純露均為無色澄清液體,均具有各自的特征氣味,pH 值均為弱酸性,相對密度均>1.0000。不同化學類型純露的pH 值和相對密度相差不大,其中龍腦型純露的pH 值和相對密度稍高于其他類型純露。從耐熱、耐寒、離心考驗等指標來看,不同化學類型純露的性質(zhì)比較穩(wěn)定,不會在溫度反復(fù)變化或者轉(zhuǎn)動的情況下發(fā)生改變或者加速老化。
表2 不同化學類型樟樹葉純露的物理性質(zhì) Table 2 Physical properties of hydrosol from different types of Cinnamomum camphora leaves
檸檬醛型、芳樟醇型、油樟型、龍腦型樟樹葉純露的抑菌圈直徑見表3。參照抑菌圈實驗結(jié)果判定標準進行評價后發(fā)現(xiàn),在合適溫度下,各菌株經(jīng)合適時間培養(yǎng),菌落或菌苔生長良好,菌落特征符合菌株菌落特征。陽性藥帖片周圍有明顯抑菌圈,陰性藥帖片周圍無抑菌圈。不同化學類型純露對以白色念珠菌為代表的真菌均有抑制作用,油樟型純露還對枯草芽孢桿菌有抑制作用,其他化學類型對細菌沒有抑制作用。其中檸檬醛型、芳樟醇型純露對白色念珠菌的抑菌圈直徑均>20 mm,屬于極度敏感,抑菌圈直徑均為25 mm,抗菌效果很好。油樟型純露對枯草芽孢桿菌和白色念珠菌的抑菌圈直徑都為6 mm,屬于不敏感。龍腦型純露對白色念珠菌的抑菌圈直徑為10 mm,屬于中度敏感。
表3 不同化學類型樟樹葉純露的抑菌圈直徑Table 3 Diameter of inhibition zone of hydrosols from different types of Cinnamomum camphora leaves (mm)
檸檬醛型、芳樟醇型、油樟型、龍腦型樟樹葉純露的MIC 和MBC 見表4。在合適溫度下,各菌株經(jīng)合適時間培養(yǎng),有菌無藥對照管混濁有菌生長,有藥無菌對照管澄明無菌生長,陽性藥管呈澄清透明,陰性藥管有紊絮狀混濁或豆腐渣樣凝塊。不同化學類型純露中,芳樟醇型純露的抑菌效果最好,對所有試驗菌的MIC 為250 μL/mL。其次抑菌效果較好的為油樟型和檸檬醛型樟樹葉純露,其對金黃色葡萄球菌和白色念珠菌的MIC均為250 μL/mL,對大腸埃希菌、銅綠膿假單孢菌、枯草芽孢桿菌的MIC 均為500 μL/mL;油樟型樟樹葉純露的殺菌效果最好,其對供試細菌和真菌的MBC 為250 μL/mL。其次是芳樟醇型和龍腦型樟樹葉純露,其對枯草芽孢桿菌的MBC 為250 μL/mL,對金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、銅綠膿假單孢菌、白色念珠菌的MBC 均為500 μL/mL。
表4 不同化學類型樟樹葉純露的MIC 和MBCTable 4 MIC and MBC of hydrosols from different types of Cinnamomum camphora leaves
研究表明,樟樹葉揮發(fā)油主要含有1,8-桉葉油素、芳樟醇、松油醇、樟腦、龍腦和檸檬醛等[17-20,27]化學成分,具有一定的殺菌、消毒效果,是食品、香精香料和醫(yī)藥等行業(yè)的重要原料[21]。吳克剛等[28]研究發(fā)現(xiàn)芳樟醇具有較強的氣相抗菌活性。王新偉等[29]研究發(fā)現(xiàn)檸檬醛對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌有明顯的抑制作用。桉葉油素可用于配制牙膏、化妝品、口香糖、驅(qū)風膏[30]等。馬英姿等[31]研究發(fā)現(xiàn)樟樹精油具有較好的抑菌效果,冰片(富含龍腦)具有很強的抗菌作用。而樟樹葉純露是提取精油后的副產(chǎn)物,也具有少量精油成分及活性物質(zhì),且產(chǎn)量大,易獲得,如今后可以在天然防腐保鮮、消殺產(chǎn)品等方面應(yīng)用,將具有一定的潛在開發(fā)利用價值。
試管法抗菌試驗藥物直接接觸菌株,在有效濃度下,藥物活性成分即可以有足夠量進入菌體,抑制或殺滅菌,紙片法抗菌試驗有賴于藥物擴散并在紙片周圍形成有效藥物濃度,才能形成明顯抑菌圈,某些脂溶性成份在水溶性瓊脂培養(yǎng)基中的擴散性不是很好,所以會有樣品在試管法試驗中表現(xiàn)為有抑菌活性而在紙片法試驗中抑菌圈不明顯,此可以解釋油樟醛型純露在試管法具有很好的抑菌和殺菌作用,而在紙片法試驗中無明顯的抑菌活性,可能是純露的抗菌成分為脂溶性物質(zhì)。
目前,對芳香植物純露的應(yīng)用,有少數(shù)學者研究。高雅博[32]通過原料篩選、配方設(shè)計、性能評價及配方優(yōu)化的研究確定了洗手液的基礎(chǔ)配方及工藝流程,研發(fā)了一款茶樹純露為特征成分的抑菌洗手液。于曉雪等[33]在蛋雞飲用水中添加茶樹純露,對蛋黃顏色、哈氏單位、蛋殼顏色等雞蛋品質(zhì)指標進行檢測和分析,研究添加茶樹純露對雞蛋品質(zhì)的影響,為茶樹純露用于改善雞蛋品質(zhì)提供了參考。朱云娜等[34]在探討香茅純露對蔬菜種子萌發(fā)和幼苗生長的影響時,利用香茅純露對番茄、菜心種子萌發(fā)和幼苗生長均存在“低促高抑”效應(yīng),將香茅純露應(yīng)用在蔬菜生產(chǎn)中。
本研究僅討論了樟樹葉純露的揮發(fā)性成分、理化性質(zhì)和抑菌效果,研究仍不夠深入和全面,如果要將樟樹純露產(chǎn)品化,今后還要進一步對純露的抑菌機理進行研究和探討,以及開展對皮膚黏膜刺激性和人體毒性相關(guān)的研究。
芳樟醇型樟樹葉純露的主要揮發(fā)性成分為芳樟醇,相對質(zhì)量為74.03%;檸檬醛型樟樹葉純露的主要揮發(fā)性成分為橙花醛和香葉醛,相對質(zhì)量分別為14.23%、29.26%;油樟型樟樹葉純露的主要揮發(fā)性成分為1,8-桉葉油素,相對質(zhì)量為50.36%;龍腦型樟樹葉純露的主要揮發(fā)性成分為龍腦,相對質(zhì)量為82.27%;芳樟醇型樟葉純露的抑菌效果最好,其對供試細菌和真菌的MIC 均為250 μL/mL,其次抑菌效果較好的為油樟型和檸檬醛型樟樹葉純露;油樟型樟樹葉純露的殺菌效果最好,其對供試細菌和真菌的MBC 為250 μL/mL,其次是龍腦型和芳樟醇型樟樹葉純露。
各種純露具有各自的特征氣味,都是弱酸性的,相對密度均>1.0000。不同化學類型純露的pH值和相對密度相差不大,其中龍腦型純露的pH值和相對密度稍高于其他類型純露,各純露的性質(zhì)穩(wěn)定。