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在第三期的植物精油的多種生理活性及其應用中，我們向大家介紹了精油的驅蟲殺蟲活性。本期文章我們繼續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用（3）》）
（植物精油系列3）
抑菌抗菌中的“菌”既包括細菌也包括真菌，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。雖然我們肉眼看不見，它們卻與我們的生存和生活緊密相關。比如人體內的細菌主要存在于腸道，與自身細胞的比例約為1:1，數量達到10萬億級別。可見我們與微生物的聯系程度之深。
?大量細菌在人體內存活是生命進化的結果。人體內的細菌雖多，但在正常情況下，它們與人體和諧相處，我們稱它們為有益微生物。此外，酸奶、醋、醬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，降低糧食產量，赤霉病是小麥容易感染的病菌之一 ，擔子類立枯絲核菌引發的水稻紋枯病是危害最為嚴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上重要的葉部病害，作物一旦感染上這幾種病菌，就會導致產量和品質下降。
精油抗菌
從1929年，世界上第一種抗生素——青霉素被發現以來，抗生素在抗菌殺菌的高效性能使得抗生素在各領域得到廣泛的應用。但是抗生素的濫用很快使得微生物產生耐藥性，并可能導致人體內菌群失調，對抗生素敏感的微生物被殺死，而不敏感的微生物趁機大量繁殖，造成二次感染。人工合成的抗菌抑菌物質也越來越多地引起人們關于安全性的不安情緒。
進入21世紀，人們在選擇上越來越趨于綠色環保，追求自然。植物精油提取于植物，來源于自然，經過漫長的自然演化，在大自然已經具有完整的循環降解途徑，因此，使用植物精油抗菌抑菌是一種對生態環境友好的方式。
此外，植物精油毒性小，能保障生物體的健康安全。并且精油成分復雜，含有幾十、上百種物質，因此植物精油抗菌抑菌的作用機理復雜，通常具有多位靶點，數種成分協同作用，微生物難以產生抗性，同時，也降低了單種成分的用量。
殺菌抗菌的機理
精油成分復雜多樣，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物質。各成分的化學結構不同，抑菌機理也存在巨大差異。以下簡單介紹植物精油的幾種常見的抑菌機理。
對微生物細胞壁的作用
細胞壁是細胞的保護屏障，能維持細胞的生理形態，并降低細胞對胞外物質的敏感性。而細胞壁的主要構成成分和與細胞壁有關的酶可作為精油活性成分的重要作用位點，從而影響細胞壁的正常生理功能。酚類物質可影響細胞壁的功能，導致細胞因缺少保護組織而衰亡；α-松油烯能影響與細胞壁結構和功能有關的基因導致釀酒酵母的抵抗力下降，促進了精油的抗菌效果。檸檬醛能損傷細胞壁上的功能脂質蛋白，導致膜對營養物質的吸收轉運率顯著下降。
對微生物細胞膜的作用
精油破壞細胞膜脂質層的雙層膜結構，從而增大細胞膜的通透性，導致細胞內重要離子或物質流出，引起細胞死亡。段雪娟等研究發現肉桂精油能破壞或溶解金黃色葡萄球菌的細胞膜，在電子顯微鏡下觀察到細胞萎縮，并檢測到電導率增加，從而表明胞內鈉離子、鉀離子等內容物的外泄。ULTEE等研究發現香芹酚由于其較好的脂溶性可在細胞質膜中積累，引起細胞膜擴張，并導致膜不穩定及離子泄露。
對呼吸系統和能量代謝的作用
精油進入細胞內部，破壞菌體線粒體膜，影響細胞的能量代謝，最終導致細胞死亡。當糖的氧化分解過程受到抑制，阻礙細胞正常供能，使細胞功能受損，甚至導致生物體死亡。抑菌物質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，致使微生物細胞生長和繁殖受阻，從而達到抗活性的效果。ULTEE等研究發現香芹酚通過將其羥基質子交換為另一種離子（鉀離子等）而充當單價陽離子的跨膜載體，使質子釋放到細胞質內而降低質子動力，影響ATP的合成而導致細胞死亡。李金寒等研究發現檸檬醛能刺激黃曲霉產生活性氧自由基，并在細胞內蓄積，活性氧自由基對生物大分子產生不可逆的氧化損傷。
對細胞核酸和蛋白質的影響
核酸是微生物重要的遺傳物質，蛋白質是生命的物質基礎。影響核酸的正常轉錄、編碼導致蛋白質合成量減少，尤其是對結構蛋白、催化蛋白的合成進行抑制，使菌體正常功能遭到破壞，達到抑菌抗菌的效果。羅曼研究發現檸檬醛可以使菌絲體DNA、RNA、脂類和蛋白質等的生物合成受到抑制，進而影響相關基因的表達與調控，擾亂能量代謝與遺傳穩定性，最終導致細胞死亡。李亞茹等研究發現萜烯類成分能夠降低細胞內氧化反應的水平,從而影響核酸修復。
小結
經過研究人員們的大量研究測試，結果證明許多植物精油有著不同程度的抗菌抑菌性能，部分精油也已經實際應用于各領域的微生物控制方面。在綠色環保的時代趨勢下，精油抗菌抑菌有著廣闊的應用空間。但是精油抗菌抑菌要得到廣泛應用仍需克服一定的困難。植物精油成分復雜，對微生物有多位靶點的特性讓微生物不容易出現抗性的同時，也讓精油在質量控制、穩定性、配伍性上仍存在不少問題。這需要相關行業、相關研究人員進行更深入的探究。在本章節，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理研究。在下一部分，我們將圍繞植物精油在目前各領域的應用情況展開論述。
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