从埃塞俄比亚南沃洛地区三个不同区域种植的芝麻菜种子中提取的精油在组合物、抗菌性和抗氧化活性方面的研究

《Food Science & Nutrition》：Compositions, Antimicrobial, and Antioxidant Activities of the Essential Oil Extracted From Garden Cress Seeds Growing in Three Districts of South Wollo, Ethiopia

本研究分析了埃塞俄比亚三个地区（Legambo、Jama、Tenta）的Lepidium sativum种子精油成分及生物活性。主要发现包括：精油中苯基氰（Benzyl nitrile）含量最高（44.43%-74.94%），其次为硫醚类化合物（Trisulfide, Disulfide）；抗菌活性显著，对金黄色葡萄球菌（MIC=1.26 mg/mL）和白色念珠菌（MIC=2.01 mg/mL）抑制效果最佳，且Gram阳性菌敏感性高于Gram阴性菌；抗氧化活性IC50为11.3-12.1 μg/mL，Tenta地区精油活性最强。研究证实环境因素（土壤、气候等）对精油成分及生物活性有显著影响，为天然抗菌抗氧化剂开发提供新依据。

　　这项研究聚焦于从埃塞俄比亚南沃尔罗区的三个地区（Legambo、Jama 和 Tenta）采集的**Lepidium sativum**（园艺芥菜）种子中提取的挥发性精油的化学组成、抗菌和抗氧化特性。研究发现，这些精油主要由**苯甲腈**（Benzyl nitrile）组成，并伴有多种含硫化合物，如**双(苯基甲基)三硫化物**（Trisulfide bis(phenylmethyl)）和**双(苯基甲基)二硫化物**（Disulfide bis(phenylmethyl)）。通过分析不同地区的精油提取量，研究发现Tenta地区的精油产量最高，达到3.8%，而Legambo地区的产量最低，为2.3%。这表明地理环境和气候因素对精油的提取量和化学组成具有显著影响。

精油的抗菌活性表现突出，其抑制区域直径范围为27.2至36.8毫米，最小抑菌浓度（MIC）在1.26至3.00毫克/毫升之间，其中对**金黄色葡萄球菌**（*Staphylococcus aureus*）和**白色念珠菌**（*Candida albicans*）的抗菌效果最为显著，MIC分别为1.26和2.01毫克/毫升。这一结果意味着该精油可能成为一种天然的抗菌替代品，用于食品保存、医疗领域等。此外，精油的抗氧化能力同样引人注目，其中Tenta地区的精油表现出最高的抗氧化活性，其在DPPH自由基清除实验中的IC50值为11.31±0.01微克/毫升，说明其具有良好的清除自由基的能力，有助于减少氧化损伤，为疾病预防和健康产品开发提供了新思路。

研究进一步揭示了不同地区精油成分的多样性。例如，Legambo地区的精油中，苯甲腈占比高达44.43%，而Tenta地区的苯甲腈含量更是高达74.94%。这种显著的成分差异可能与土壤类型、气候条件、海拔等地理因素有关。此外，不同地区的精油还包含其他次要成分，如脂肪酸、氢化物、含氮和含硫的芳香化合物等，这些成分的组合可能影响精油的生物活性。这表明，**L. sativum**精油的化学特性在不同环境中具有一定的适应性和多样性，这种多样性为研究其在不同应用领域的潜力提供了依据。

值得注意的是，研究中未检测到**苯甲基丙烯腈**（Allyl isothiocyanate），这是一种在**L. sativum**中常见的活性成分，可能与地区差异或基因变异有关。这表明，尽管**L. sativum**具有广泛的药用价值，但其精油的组成可能因环境因素而有所不同，因此需要在不同地区进行进一步研究，以了解这些差异对实际应用的影响。

在抗氧化性方面，研究发现精油的自由基清除能力呈现出浓度依赖性。随着精油浓度的增加，DPPH自由基的清除率也随之提高。例如，在最高浓度（150微克/毫升）下，Tenta地区的精油表现出97.6%的清除率，而Legambo地区的精油清除率则略低，为96.9%。这一结果表明，Tenta地区的精油在抗氧化方面具有更强的活性，可能更适用于食品保鲜和抗氧化剂的开发。尽管其活性不及维生素C（ascorbic acid）等常见抗氧化剂，但其天然来源和较低的毒性使其成为替代合成抗氧化剂的潜在候选。

从研究结果可以看出，**L. sativum**精油的生物活性主要依赖于其中的苯甲腈和含硫化合物。这些化合物在抗菌和抗氧化过程中扮演重要角色。例如，苯甲腈通过破坏细菌细胞膜，干扰其代谢过程，从而发挥抗菌作用；而含硫化合物则通过与细菌蛋白中的硫醇基团相互作用，影响其正常功能，进一步增强抗菌效果。此外，一些次要成分如17-五十三烯（17-Pentatriacontene）也表现出一定的抗菌活性，可能通过改变微生物细胞膜的流动性来抑制其生长。

研究还揭示了精油在抗菌作用中的复杂机制。除了主要成分外，某些次要成分可能通过协同作用，增强精油的整体抗菌效果。例如，苯甲腈和双(苯基甲基)二硫化物的结合可能使精油的抗菌活性更加显著。这种协同效应为开发天然抗菌产品提供了理论支持，也说明了在研究精油的生物活性时，不能仅关注单一成分，而应综合考虑其复杂的化学组成。

在抗氧化方面，苯甲腈和含硫化合物同样表现出一定的活性。它们通过提供电子或氢原子，中和自由基，从而减少氧化应激对细胞的损伤。此外，一些次要成分如17-五十三烯可能通过稳定细胞膜结构，防止脂质过氧化，从而增强抗氧化效果。这种多元化的抗氧化机制为精油在健康产品和食品工业中的应用提供了基础。

综上所述，**L. sativum**精油在抗菌和抗氧化方面表现出显著的潜力，其化学成分和生物活性因地区而异。这不仅有助于开发天然抗菌剂和抗氧化剂，还可能为植物药理学和天然产物化学研究提供新的方向。研究还强调了环境因素在植物精油组成和活性中的关键作用，这为未来的植物资源开发和利用提供了重要的参考依据。此外，该研究为探索**L. sativum**在传统医学和现代医疗中的应用奠定了基础，同时也为食品工业中寻找天然防腐剂提供了新的可能。通过进一步研究不同地区的精油特性，可以更好地优化其在抗菌和抗氧化领域的应用价值，从而推动其在健康和工业领域的实际应用。