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为探究微波辅助提取(MAE)罗勒叶(OBLEO)与芫荽籽(CSSEO)精油的特性,研究人员对比其理化性质、抗氧化(DPPH 法,IC50)及抗菌活性(ZOI、MIC)。GC-MS 显示二者均含芳樟醇,OBLEO 抗氧化更强,CSSEO 抗菌更优,为相关产业应用提供依据。
在天然产物研究领域,植物精油因兼具芳香特性与生物活性,在食品、医药和化妆品行业的应用潜力备受关注。传统提取精油的方法如 hydrodistillation 耗时且效率低下,而微波辅助提取(Microwave-assisted Extraction, MAE)作为一种绿色、高效的新技术,逐渐成为研究热点。然而,不同植物来源的精油在成分和活性上差异显著,尤其是生长于特定地理区域的植物,其精油的化学组成和功能特性尚未被充分挖掘。以孟加拉国北部地区为例,当地丰富的罗勒(Ocimum basilicum L.)和芫荽(Coriandrum sativum L.)种植资源,其精油的 MAE 提取工艺及活性研究仍存在空白,亟需深入探究二者的成分差异及潜在应用价值。
为填补这一研究空白,来自孟加拉国相关研究机构的科研团队开展了一项具有创新性的研究。该研究以孟加拉国北部地区的罗勒叶和芫荽籽为原料,采用 MAE 技术提取精油(分别命名为 OBLEO 和 CSSEO),并对其理化性质、抗氧化能力(通过 DPPH 自由基清除实验测定 IC50值)及抗菌活性(包括抑菌圈直径 ZOI 和最低抑菌浓度 MIC 测定)进行系统比较分析。研究成果发表在《Applied Food Research》,为植物精油的绿色提取和功能性应用提供了重要的科学依据。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先利用微波重力站(NEOS-GR)进行无溶剂微波提取(Solvent Free Microwave Extraction, SFME),通过优化提取参数(350 W 功率、110°C 温度、70 min 时间)获得精油;随后运用气相色谱 - 质谱联用技术(Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC-MS)分析精油的化学组成,通过与 NIST 质谱库比对鉴定化合物;采用傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR)检测精油中的官能团;抗氧化活性通过 DPPH 自由基清除实验测定,计算半数抑制浓度 IC50;抗菌活性则通过纸片扩散法测定抑菌圈直径(ZOI),并利用肉汤稀释法确定最低抑菌浓度(MIC),测试对象包括大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)等 5 种细菌和白色念珠菌(Candida albicans)。
3.1 精油得率比较
研究发现,芫荽籽精油(CSSEO)的得率(0.693±0.026%)显著高于罗勒叶精油(OBLEO,0.527±0.025%)。这一差异可能与提取方法的效率有关,MAE 技术通过微波能量均匀加热植物基质,相比传统 hydrodistillation 能更快速释放挥发性成分。同时,植物种类和生长环境的不同也可能影响精油含量。
3.2 物理性质分析
OBLEO 呈浅棕色,CSSEO 为银白色,二者均易溶于甲醇。物理参数显示,OBLEO 的密度(0.959±0.021 g/cc)、比重(0.964±0.004)和折射率(1.492±0.002)均高于 CSSEO,反映出二者化学成分的差异。
3.3 化学成分鉴定
GC-MS 分析表明,OBLEO 含有 20 种化合物,CSSEO 含有 19 种,二者共有 5 种成分。芳樟醇(Linalool)是共同的主要成分,在 CSSEO 中占比高达 58.495%,在 OBLEO 中占 20.713%。此外,OBLEO 的特征成分为草蒿脑(Estragole,35.703%)和茴香脑(Anise camphor,35.254%),而 CSSEO 则富含 α- 蒎烯(α-Pinene,13.365%)和 γ- 萜品烯(γ-Terpinene,7.516%)。FTIR 光谱显示,两种精油均含有 C-H、C=C、O-H 和 C=O 等官能团,证实了烷烃、烯烃、醇类和羰基化合物的存在。
3.4 抗氧化活性评估
DPPH 实验显示,OBLEO 的抗氧化活性优于 CSSEO,其 IC50值为 12.999 ppm,接近阳性对照 BHT(12.024 ppm),而 CSSEO 的 IC50为 15.002 ppm。这表明 OBLEO 中丰富的酚类和抗氧化成分使其具有更强的自由基清除能力。
3.5 抗菌活性分析
CSSEO 对大肠杆菌的抗菌活性最强(ZOI=23.5 mm,MIC=3.9 μL/mL),对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌也有显著抑制作用;OBLEO 则对白色念珠菌表现出优异的抗真菌活性(ZOI=20.7 mm,MIC=3.9 μL/mL),同时对单核细胞增生李斯特菌的抑制效果优于 CSSEO。研究结果表明,两种精油的抗菌活性与其主要成分密切相关,如芳樟醇的细胞膜损伤作用和草蒿脑的抑菌特性。
结论与讨论
本研究首次利用 MAE 技术对孟加拉国北部地区罗勒叶和芫荽籽精油进行系统性比较,揭示了二者在成分和活性上的显著差异。芳樟醇作为共同的主要成分,其含量差异导致了抗氧化和抗菌活性的不同偏向:OBLEO 更适合作为抗氧化和抗真菌剂,而 CSSEO 在抗菌应用中表现突出。研究结果为两种植物精油在食品保鲜、医药和化妆品中的定向应用提供了科学依据,例如 CSSEO 可用于抑制食品中的革兰氏阴性菌污染,OBLEO 可开发为天然抗真菌制剂。此外,MAE 技术的绿色高效特性为植物精油的工业化生产提供了新方向。未来研究可进一步通过分子对接等手段解析活性成分的作用机制,并探索其在复杂食品体系中的应用效果,推动天然产物研究与产业应用的深度结合。