在第三期的植物精油的多种生理活性及其应用中，我们向大家介绍了精油的驱虫杀虫活性。本期文章我们继续探讨植物精油的抑菌抗菌活性。（往期回顾：《NAGO SHARE ▏植物精油的多种生理活性及其应用（3）》）
（植物精油系列3）
抑菌抗菌中的“菌”既包括细菌也包括真菌，它们都属于微生物。微生物可以说无处不在，在空气中，泥土中，江河中，甚至生物体中都普遍存在。虽然我们肉眼看不见，它们却与我们的生存和生活紧密相关。比如人体内的细菌主要存在于肠道，与自身细胞的比例约为1:1，数量达到10万亿级别。可见我们与微生物的联系程度之深。
大量细菌在人体内存活是生命进化的结果。人体内的细菌虽多，但在正常情况下，它们与人体和谐相处，我们称它们为有益微生物。此外，酸奶、醋、酱油等我们生活常见的食物，也离不开乳酸杆菌、醋酸杆菌和一些曲霉菌的发酵。
但大自然中也存在着许多致病菌。它们造成许多人类常见疾病和多发病，也是食品污染的主要危险因素，如沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色假丝酵母等。沙门氏菌是一种常见的食源性致病菌和人畜共患病病原菌，能够引起伤寒、急性肠胃炎、败血症等多种疾病。部分大肠杆菌在一定条件下引起疾病，如能够引起人体或动物胃肠道感染、尿道感染以及败血型感染等。微生物还会感染植物，降低粮食产量，赤霉病是小麦容易感染的病菌之一 ，担子类立枯丝核菌引发的水稻纹枯病是危害最为严重的水稻真菌病害之一，玉米弯孢菌叶斑病是我国玉米生产上重要的叶部病害，作物一旦感染上这几种病菌，就会导致产量和品质下降。
精油抗菌
从1929年，世界上第一种抗生素——青霉素被发现以来，抗生素在抗菌杀菌的高效性能使得抗生素在各领域得到广泛的应用。但是抗生素的滥用很快使得微生物产生耐药性，并可能导致人体内菌群失调，对抗生素敏感的微生物被杀死，而不敏感的微生物趁机大量繁殖，造成二次感染。人工合成的抗菌抑菌物质也越来越多地引起人们关于安全性的不安情绪。
进入21世纪，人们在选择上越来越趋于绿色环保，追求自然。植物精油提取于植物，来源于自然，经过漫长的自然演化，在大自然已经具有完整的循环降解途径，因此，使用植物精油抗菌抑菌是一种对生态环境友好的方式。
此外，植物精油毒性小，能保障生物体的健康安全。并且精油成分复杂，含有几十、上百种物质，因此植物精油抗菌抑菌的作用机理复杂，通常具有多位靶点，数种成分协同作用，微生物难以产生抗性，同时，也降低了单种成分的用量。
杀菌抗菌的机理
精油成分复杂多样，主要含有萜类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物以及含氮含硫类化合物等各类化学物质。各成分的化学结构不同，抑菌机理也存在巨大差异。以下简单介绍植物精油的几种常见的抑菌机理。
对微生物细胞壁的作用
细胞壁是细胞的保护屏障，能维持细胞的生理形态，并降低细胞对胞外物质的敏感性。而细胞壁的主要构成成分和与细胞壁有关的酶可作为精油活性成分的重要作用位点，从而影响细胞壁的正常生理功能。酚类物质可影响细胞壁的功能，导致细胞因缺少保护组织而衰亡；α-松油烯能影响与细胞壁结构和功能有关的基因导致酿酒酵母的抵抗力下降，促进了精油的抗菌效果。柠檬醛能损伤细胞壁上的功能脂质蛋白，导致膜对营养物质的吸收转运率显著下降。
对微生物细胞膜的作用
精油破坏细胞膜脂质层的双层膜结构，从而增大细胞膜的通透性，导致细胞内重要离子或物质流出，引起细胞死亡。段雪娟等研究发现肉桂精油能破坏或溶解金黄色葡萄球菌的细胞膜，在电子显微镜下观察到细胞萎缩，并检测到电导率增加，从而表明胞内钠离子、钾离子等内容物的外泄。ULTEE等研究发现香芹酚由于其较好的脂溶性可在细胞质膜中积累，引起细胞膜扩张，并导致膜不稳定及离子泄露。
对呼吸系统和能量代谢的作用
精油进入细胞内部，破坏菌体线粒体膜，影响细胞的能量代谢，最终导致细胞死亡。当糖的氧化分解过程受到抑制，阻碍细胞正常供能，使细胞功能受损，甚至导致生物体死亡。抑菌物质能通过阻止微生物对葡萄糖的吸收和利用，阻止能量的供应，致使微生物细胞生长和繁殖受阻，从而达到抗活性的效果。ULTEE等研究发现香芹酚通过将其羟基质子交换为另一种离子（钾离子等）而充当单价阳离子的跨膜载体，使质子释放到细胞质内而降低质子动力，影响ATP的合成而导致细胞死亡。李金寒等研究发现柠檬醛能刺激黄曲霉产生活性氧自由基，并在细胞内蓄积，活性氧自由基对生物大分子产生不可逆的氧化损伤。
对细胞核酸和蛋白质的影响
核酸是微生物重要的遗传物质，蛋白质是生命的物质基础。影响核酸的正常转录、编码导致蛋白质合成量减少，尤其是对结构蛋白、催化蛋白的合成进行抑制，使菌体正常功能遭到破坏，达到抑菌抗菌的效果。罗曼研究发现柠檬醛可以使菌丝体DNA、RNA、脂类和蛋白质等的生物合成受到抑制，进而影响相关基因的表达与调控，扰乱能量代谢与遗传稳定性，最终导致细胞死亡。李亚茹等研究发现萜烯类成分能够降低细胞内氧化反应的水平,从而影响核酸修复。
小结
经过研究人员们的大量研究测试，结果证明许多植物精油有着不同程度的抗菌抑菌性能，部分精油也已经实际应用于各领域的微生物控制方面。在绿色环保的时代趋势下，精油抗菌抑菌有着广阔的应用空间。但是精油抗菌抑菌要得到广泛应用仍需克服一定的困难。植物精油成分复杂，对微生物有多位靶点的特性让微生物不容易出现抗性的同时，也让精油在质量控制、稳定性、配伍性上仍存在不少问题。这需要相关行业、相关研究人员进行更深入的探究。在本章节，我们简单介绍了抗菌抑菌的必要性，以及论述了植物精油作为抗菌抑菌剂的机理研究。在下一部分，我们将围绕植物精油在目前各领域的应用情况展开论述。
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