臭氧改性芥花籽油的抗菌、抗氧化及抗炎活性增强机制与分子对接研究

《Applied Biological Chemistry》：Assessment of mustard oil and its ozonated form for their antimicrobial potency and their antioxidant and anti-inflammatory potential with molecular docking study

本研究针对天然产物功能强化需求，通过臭氧改性技术提升芥花籽油的生物活性。研究人员系统评估了臭氧改性芥花籽油(OMO)与非改性油(NOMO)的化学成分变化及其对食源性致病菌(Enterococcus faecalis、Staphylococcus aureus等)的抑制效果。结果表明OMO的抗菌活性显著增强(MIC降低50%以上)，同时表现出优越的抗氧化(DPPH法IC50 50.75±1.25 μg/mL)和抗炎活性(COX-2抑制IC50 22.91±1.4 μg/mL)。分子对接揭示9-十八碳烯酸乙酯与E. faecalis 3UDI靶点的强结合能力(-10.0629 kcal/mol)，为天然抗菌剂开发提供新策略。

　　

在天然产物研究领域，寻找具有多重生物活性的植物提取物已成为应对抗生素耐药性和慢性炎症疾病的重要策略。芥花籽油作为传统药用植物提取物，虽然已知具有一定的生物活性，但其功效有限且作用机制不明确。与此同时，臭氧改性技术作为一种绿色化学手段，被证明能够增强植物油的功能特性，但关于臭氧改性对芥花籽油化学成分和生物活性影响的系统研究尚属空白。

针对这一科学问题，Al-Rajhi等人在《Applied Biological Chemistry》上发表的研究，首次系统探讨了臭氧改性芥花籽油(OMO)相较于未改性油(NOMO)在化学成分、抗菌、抗氧化和抗炎活性方面的增强效应，并通过分子对接技术阐明其作用机制。

研究人员采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析化学成分，通过琼脂扩散法、微量稀释法测定抗菌活性，采用时间杀灭动力学评估杀菌效果，通过DPPH自由基清除实验评价抗氧化能力，使用COX抑制试剂盒分析抗炎活性，并利用分子对接模拟研究主要成分与靶标蛋白的相互作用。

化学成分分析

GC-MS分析显示，臭氧改性导致芥花籽油化学成分发生显著变化。OMO中检测到辛烷酸、油酰油酸酯等新化合物，而反式-13-十八碳烯酸、肉豆蔻醛等成分仅在NOMO中发现。n-丙基-11-十八碳烯酸酯在两种油中均为主要成分，但OMO中的相对含量更高(22.56% vs 20.52%)。

抗菌活性评估

OMO对所有测试菌株均表现出更强的抑制效果，对E. faecalis、S. aureus、K. pneumoniae、S. typhi和C. albicans的抑菌圈直径分别为26.33±1、24.23±1、21.50±2、18.21±1和26.50±1 mm，显著优于NOMO。MIC和MBC测定结果显示，OMO的抗菌活性比NOMO提高2-4倍，如对E. faecalis的MIC从31.25 μg/mL降至15.62 μg/mL。

时间杀灭动力学

时间杀灭实验证实OMO具有快速杀菌作用。在150分钟时，OMO完全抑制了除S. typhi外的所有测试细菌，而NOMO在相同时间内未能实现完全抑制。至180分钟时，OMO对所有测试菌均达到完全抑制，表明其具有持续抗菌效果。

溶血抑制活性

OMO在亚抑菌浓度下显著降低测试菌的溶血活性。在25% MIC浓度下，OMO对E. faecalis、S. aureus和K. pneumoniae的溶血抑制率分别达到79.7%、91.2%和93.7%，显著高于NOMO的抑制效果。

抗炎活性

OMO对COX-1和COX-2的抑制活性均优于NOMO，其IC₅₀值分别为16.59±0.7 μg/mL和22.91±1.4 μg/mL，而NOMO的IC₅₀值为18.68±0.61 μg/mL和30.67±1.0 μg/mL。这表明臭氧改性显著增强了芥花籽油的抗炎潜力。

抗氧化活性

DPPH自由基清除实验显示，OMO的抗氧化能力(IC₅₀ 50.75±1.25 μg/mL)显著强于NOMO(IC₅₀ 75.52±1.66 μg/mL)，证实臭氧改性提高了芥花籽油的自由基清除能力。

分子对接研究

分子对接结果表明，9-十八碳烯酸(Z)乙酯与E. faecalis 3UDI蛋白的结合能(-10.0629 kcal/mol)优于n-丙基-11-十八碳烯酸酯(-7.25862至-7.61897 kcal/mol)。9-十八碳烯酸(Z)乙酯与GLY 709(A)形成氢键相互作用(距离3.17 ?，能量-1.3 kcal/mol)，而n-丙基-11-十八碳烯酸酯与ASN 489(A)形成氢键(距离2.79 ?，能量-0.9 kcal/mol)。

本研究通过系统实验验证了臭氧改性技术能够显著增强芥花籽油的生物活性，并首次通过分子对接揭示了其主要活性成分的作用机制。研究发现不仅为芥花籽油的高值化利用提供了新思路，也为开发新型天然抗菌剂和抗炎剂奠定了理论基础。臭氧改性芥花籽油在食品保鲜、医药制剂等领域的应用前景广阔，特别是其多重生物活性的协同作用值得进一步深入研究。