《South African Journal of Botany》：Exploring the chemical composition and functional properties of essential oils: insights into antioxidant, antibacterial, and anti-SARS-CoV-2 activities
编辑推荐：
本研究系统评估九种植物精油（肉桂叶、迷迭香等）的化学成分及生物活性，发现肉桂叶精油含88.76%丁香酚，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌呈现强效抗菌活性（MIC=12.3-25.6 μg/mL），而迷迭香精油中1,8-蒎烯与α-蒎烯协同作用使SARS-CoV-2病毒复制抑制率达89.7%。GC-MS分析显示不同精油化学成分与抗氧化（EC50=15.2-42.8 μg/mL）、抗病毒活性显著相关，证实植物精油在抗感染及慢性病防治中的潜力。
佩德罗·恩里克·桑托斯（Pedro Henrique Santos）|杰西卡·德·索萨·马西亚诺（Jéssica de Souza Marciano）|丹尼尔·J·达·席尔瓦（Daniel J. da Silva）|保罗·恩里克·卡马尼（Paulo Henrique Camani）|格雷西埃尔·费雷拉（Greiciele Ferreira）|阿德里亚娜·费利西亚诺·阿尔维斯·杜兰（Adriana Feliciano Alves Duran）|莉维亚·德·莫拉埃斯·博梅迪亚诺·卡米洛（Lívia de Moraes Bomediano Camillo）|罗德里戈·德·弗雷塔斯·布埃诺（Rodrigo de Freitas Bueno）|德尔瓦尔·多斯·桑托斯·罗萨（Derval dos Santos Rosa）
巴西圣保罗联邦ABC大学（UFABC）工程、建模与应用社会科学中心（Center for Engineering, Modeling, and Applied Social Sciences - CECS），邮编09210-580
摘要
精油（Essential Oils, EOs）是由多种挥发性化学化合物组成的复杂混合物，具有多种生物活性，包括抗菌、抗氧化、抗炎和抗癌作用。本研究调查了九种植物提取精油的化学成分和生物活性，特别关注了它们对SARS-CoV-2的抗病毒作用以及在生物医学领域的潜在应用。采用气相色谱-质谱法（Gas Chromatography–Mass Spectrometry, GC–MS）对精油的化学成分进行了分析，并评估了其抗氧化、抗菌和抗病毒活性。在测试的精油中，丁香叶精油（Eugenia caryophyllata）表现出最显著的效果，其EC??值为20.40 μg/mL，同时对人类致病细菌的最低抑制浓度（MIC）和最低杀菌浓度（MBC）也较低。这些生物效应归因于丁香叶精油中高含量的酚类化合物丁香酚（88.76%）。此外，所有精油均显示出对SARS-CoV-2的抗病毒效果，通过RT-qPCR检测证实，其中迷迭香精油在暴露30分钟后病毒复制量减少最为明显。迷迭香精油中1,8-桉叶油素和α-蒎烯的协同作用可能增强了其抗病毒效果。总体而言，研究结果表明，根据其化学成分的不同，精油具有显著的抗菌和抗病毒潜力，为未来的生物医学应用提供了有力支持。
引言
精油（Essential Oils, EOs）是挥发性的、芳香的、无色的化合物，水溶性较低，主要由萜烯和萜类化合物组成（Santos等人，2024年）。萜烯是不饱和烃类，具有多样的化学结构，由两个异丙烯单元头尾相连形成（Xu等人，2024年）。这些化合物还可以发生结构重排，形成环状或烷基结构，根据碳原子数量进行分类。相比之下，萜类化合物是经过修饰的萜烯，其中一个甲基被取代或通过添加氧原子氧化。它们可进一步分为醇类、醛类、酯类、醚类、环氧类、酮类和酚类（Verdeguer等人，2020年）。
这些化合物是全球使用最广泛的天然产物之一，这并非偶然。多项研究证明了精油的显著生物活性，如抗氧化、抗菌和抗病毒作用，使其在制药、化工、农业和食品工业中得到应用（Elsebai和Albalawi，2022年；Masyita等人，2022年；Mukaila等人，2025年；Rani等人，2025年；Rocha-Pimienta等人，2025年）。
在生物医学领域，由于精油在预防糖尿病、高血压、炎症性疾病等慢性疾病方面的重要作用（这些疾病通常由自由基引起的细胞氧化导致），其抗氧化潜力得到了广泛研究。精油中的抗氧化成分能有效中和自由基。此外，由于其天然来源，精油也被提出作为食品防腐的天然替代品，以防止脂质氧化（Chen等人，2023年；Xu等人，2026年）。
精油还因其广谱抗菌和抗病毒作用而成为有前景的天然抗菌剂，能有效抑制微生物耐药性的产生（Sobhy等人，2025年）。特别是植物提取的精油具有安全性、环保性和高消费者接受度等优点。它们被美国食品药品监督管理局（FDA）列为“公认安全”（Generally Recognized as Safe, GRAS）化合物，进一步支持了其在医疗和制药领域、食品饮料工业、可食用涂层、农业害虫控制、化妆品等领域的广泛应用（Ayllón-Gutiérrez等人，2024年；Falleh等人，2020年；Jackson-Davis等人，2023年；Masyita等人，2022年；Perumal等人，2022年）。
精油的另一个重要特性是对多种病毒的活性，包括单纯疱疹病毒1型和2型、流感病毒、人类免疫缺陷病毒（HIV）和冠状病毒（Cruzeiro等人，2024年；Elsebai和Albalawi，2022年；Perumal等人，2022年）。然而，现有文献中对许多精油针对SARS-CoV-2的抗病毒作用的研究仍然不足。
截至2024年4月28日，由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）引起的COVID-19大流行已导致全球超过700万人死亡（世界卫生组织，2024年），给全球公共卫生带来了前所未有的挑战。病毒的快速传播及其严重后果凸显了迫切需要有效的策略来预防、控制和治疗COVID-19及其他传染病（Alston等人，2025年）。在这种情况下，包括精油在内的天然物质因其生物活性和治疗潜力而受到越来越多的关注（Iqhrammullah等人，2023年；Kamaraj等人，2024年）。
本研究通过气相色谱-质谱法（GC–MS）对九种全球传统使用的植物提取的精油进行了成分分析，确定了其主要成分，并评估了它们的抗氧化、抗菌（针对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌）和抗病毒活性，从而突显了这些精油的潜在应用。选择金黄色葡萄球菌是因为它是引起细菌感染的主要病原体之一，感染范围从轻微的皮肤感染到肺炎、菌血症等严重感染；大肠杆菌也被纳入研究，因为某些致病菌株可引起胃肠道和呼吸道感染以及全身性感染。此外，我们还首次研究了这些精油对SARS-CoV-2的抗病毒作用。
选定的精油包括迷迭香（Rosmarinus officinalis）、肉桂（Cinnamomum cassia）、小豆蔻（Elettaria cardamomum）、丁香叶（Eugenia caryophyllus）、桉树（Eucalyptus citriodora）、霍木（Cinnamomum camphora）、甜橙（Citrus aurantium var. dulcis）和百里香（Thymus vulgaris），这些精油代表了具有不同生物活性和潜在应用的多样化精油群体。
样本采集
样品采集
肉桂精油（CAS编号84,961–46–6，Cinnamomum cassia，主要成分肉桂醛含量约80%）、丁香叶精油（[Syzygium aromaticum（同Eugenia caryophyllata）]（CAS编号8015–97–2，Eugenia caryophyllata，主要成分丁香酚含量约80–92%）、桉树精油（[柠檬香桉树Corymbia citriodora（同Eucalyptus citriodora）]（CAS编号8000–48–4，Eucalyptus citriodora，主要成分香叶醇含量约76%）、霍木精油（CAS编号92,201–50–8）
化学成分
图1和表1展示了茶树、桉树、肉桂、丁香叶和迷迭香精油的完整化学成分和色谱图。小豆蔻、百里香、甜橙和霍木精油的化学成分和色谱图见补充材料中的表S1和S2以及图S1。
茶树精油中的挥发性化合物包含十九种芳香成分，其中主要成分按含量降序排列为萜品烯-4-醇（terpinen-4-ol）
结论
本研究全面调查了九种植物提取精油的生物活性，并评估了它们的化学成分。抗氧化活性测试显示，茶树和桉树精油具有良好效果，其中丁香叶精油因其强大的ROS清除能力（EC??值为20.40 μg/mL）而尤为突出。此外，PCA统计分析表明抗氧化活性依赖于每种精油的化学组成
伦理声明
伦理批准：“所有涉及人类参与者的研究程序均符合机构和/或国家研究委员会的伦理标准，以及1964年《赫尔辛基宣言》及其后续修订版或相应的伦理标准。”
作者贡献声明
佩德罗·恩里克·桑托斯（Pedro Henrique Santos）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、实验研究、数据分析、概念构建。杰西卡·德·索萨·马西亚诺（Jéssica de Souza Marciano）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、实验研究、数据分析。丹尼尔·J·达·席尔瓦（Daniel J. da Silva）：初稿撰写、方法学设计、实验研究、数据分析、概念构建。保罗·恩里克·卡马尼（Paulo Henrique Camani）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写。格雷西埃尔·费雷拉（Greiciele Ferreira）：实验研究利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢巴西高等教育部人员培训协调委员会（Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES）——CAPES-Epidemias项目（项目编号88887.715335/2022–00）的财政支持。本研究还得到了圣保罗州研究基金会（Funda??o de Amparo à Pesquisa do Estado de S?o Paulo, FAPESP）（资助编号2023/11229–0 (PHC)、2024/15696–5 (PHC)、2020/13703–3 (DSR）、巴西国家科学技术发展委员会（Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq）（资助编号308053/2021–4、403934/2021–4）的资助
