GC-MS/FID表征药用植物Teucrium polium L.挥发油中挥发性萜类化合物及其相关生物活性研究

《Chemistry & Biodiversity》：Chemical Characterization of Volatile Terpenoids in Teucrium polium L. Essential Oil Evaluated by GC-MS/FID and Its Associated Biological Properties

　　

该研究旨在表征采自摩洛哥东北部Teucrium polium挥发油（TP-EO）的化学组成，并评估其抗氧化、抗菌及杀虫活性。抗氧化活性采用ABTS（2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）和DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）自由基清除试验进行评价，而TP-EO的杀虫特性则针对谷象（Sitophilus granarius）和杂拟谷盗（Tribolium confusum）进行评估。此外，研究人员测试了TP-EO对广谱革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌菌株的抗菌效果。GC-MS/FID分析共鉴定出TP-EO中64种挥发性化合物。主要成分包括β-桉叶醇（β-eudesmol，10.91%）、β-蒎烯（β-pinene，10.63%）、α-桉叶醇乙酸酯（α-eudesmol acetate，9.22%）和α-蒎烯（α-pinene，7.69%）。此外，TP-EO除对肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）1型和潘氏变形杆菌（Proteus penneri）外，对所有受试细菌均表现出显著的杀菌效果，最低抑菌浓度（MIC）值范围为2.5 ± 0.1至20 ± 0.1 μL/mL。另外，TP-EO对谷象和杂拟谷盗均显示出显著的杀虫效果，并具有中等程度的抗氧化活性。因此，TP-EO可作为食品安全、有机农业和害虫管理中宝贵的天然替代品，为减少依赖合成化学品提供可持续选择。

该研究发表于《Chemistry》。研究背景方面，药用植物因其富含黄酮类、萜类、生物碱和酚类等次级代谢产物而长期作为治疗药剂的基础，这些化合物常具有抗菌、抗氧化和杀虫特性。当前抗生素耐药菌日益普遍，氧化应激带来的健康风险，以及合成杀虫剂引发的环境与健康问题，促使全球转向天然植物源替代品。Teucrium polium L.是唇形科多年生植物，分布于地中海盆地、中东和北非部分地区，传统用于治疗糖尿病、胃肠疾病、感染和炎症，其产生的精油（Essential Oils，EOs）、二萜类和酚类化合物具有生物活性。尽管已有研究表明Teucrium polium精油对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等具有抑制效果且有抗氧化潜力，且精油作为天然杀虫剂对谷象等储粮害虫有前景，但关于摩洛哥东北部干旱半干旱生态系统中Teucrium polium精油的数据有限，环境压力可能影响生物活性化合物合成，且化学型和生物活性具地理差异性，因此研究人员开展此项研究以测定该地区精油的化学组成并评估其抗氧化、抗菌和杀虫活性，以促进摩洛哥药用植物区系发展并为农业和药物应用开发天然替代品。研究人员通过对采自摩洛哥东北部Ras El Ma地区的Teucrium polium地上部分进行水蒸气蒸馏提取精油，利用GC-MS/FID进行化学表征，并分别采用DPPH和ABTS法测抗氧化活性、熏蒸法测对谷象和杂拟谷盗的杀虫毒性（计算LC₅₀和LC₉₉）、纸片扩散法和肉汤宏稀释法测对14种临床分离菌株的抗菌活性（测抑菌圈直径IZD、最低抑菌浓度MIC和最低杀菌浓度MBC），最终得出结论该精油富含单萜和含氧倍半萜，具显著抗菌杀虫及中等抗氧化活性，是潜在的天然生物活性分子来源。

作者为开展研究所用的主要关键技术方法包括：植物材料采自摩洛哥东北部Rif地区Ras El Ma的Teucrium polium开花期地上部分，经水蒸馏法（Clevenger型装置）提取挥发油（TP-EO）；采用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）与火焰离子化检测器（GC-FID）结合线性保留指数（LRI）及谱库匹配鉴定并定量64种挥发性萜类化合物；抗氧化活性通过DPPH自由基清除试验和ABTS⁺阳离子清除试验测定IC₅₀值；杀虫活性采用密闭熏蒸法处理谷象（Sitophilus granarius）与杂拟谷盗（Tribolium confusum）成虫，通过剂量-反应概率分析计算LC₅₀与LC₉₉；抗菌活性选用14株临床分离革兰氏阳性/阴性菌，通过纸片扩散法测抑菌圈直径（IZD）、肉汤宏稀释法（非苛养菌）与琼脂稀释法（苛养菌如粪肠球菌、淋病奈瑟菌）测定MIC与MBC以判定杀菌/抑菌效应。

研究结果如下：

2.1 Chemical Composition of TP-EO

研究人员通过GC-MS/FID分析发现TP-EO化学轮廓以单萜和含氧倍半萜为主，鉴定出64种挥发性化合物，主要成分为β-桉叶醇（10.91%）、β-蒎烯（10.63%）、α-桉叶醇乙酸酯（9.22%）、α-蒎烯（7.69%）、（E）-石竹烯（4.24%）、桧烯（4.17%）、桃金娘醛（3.70%）、（E）-马鞭草醇（3.68%）和（E）-松香芹醇（3.00%），表明其为富含含氧倍半萜和双环单萜的化学型，且与摩洛哥Midelt省、约旦、克罗地亚、伊朗及Jericho等地报道的化学型存在显著差异，归因于地理起源、气候和采收物候期不同。

2.2 Antioxidant Activity

研究人员采用DPPH和ABTS自由基清除法评估TP-EO抗氧化活性，结果显示TP-EO具中等抗氧化活性，DPPH法IC₅₀为7.60 ± 0.2 mg/mL，ABTS法IC₅₀为1.23 ± 0.1 mg/mL，虽高于抗坏血酸（0.5 ± 0.1 mg/mL）和没食子酸（0.2 ± 0.1 mg/mL）标准品，但ABTS法活性强于DPPH法，可能与组分对亲水/亲脂自由基溶解度和反应性差异有关，其活性源于单萜和倍半萜成分。

2.3 Insecticidal Activity

研究人员评估TP-EO对谷象和杂拟谷盗成虫的熏蒸毒性，结果显示具强剂量和时间依赖性毒性，高浓度（15–20 μL/L）下2–6天可致两虫种完全死亡。毒理学分析表明谷象更敏感，第3天LC₅₀为5.446 μL/L（95% CI: 3.881–7.089），LC₉₉为33.303 μL/L；杂拟谷盗第3天LC₅₀为8.17 μL/L（2.207–5.559），LC₉₉为55.842 μL/L，概率斜率随时间递减，拟合良好，差异源于虫种解毒酶活力、表皮通透性及呼吸率等生理生化因素，活性归因于α-蒎烯、松香芹醇等单萜干扰昆虫神经与呼吸功能。

2.4 Antibacterial Activity

研究人员通过纸片扩散和微量稀释法测试TP-EO对14株临床菌株（含ESBL产酶、耐甲氧西林、多重耐药株）的抗菌活性，发现除肺炎克雷伯菌1型和潘氏变形杆菌无活性外，对其余菌株均有杀菌效应（MBC/MIC ≤ 2），MIC值介于2.5 ± 0.1至20 ± 0.1 μL/mL。对金黄色葡萄球菌抑菌圈达30 ± 0.6 mm、MIC低至0.3 ± 0.0 μL/mL，对鲍曼不动杆菌MIC为0.6 ± 0.1 μL/mL，表明其对耐药临床病原菌具潜力，活性关联β-桉叶醇、β-蒎烯等主要成分及协同/拮抗效应。

总结讨论部分，研究人员指出本研究表征了Teucrium polium精油的化学组成并评估了其抗菌、抗氧化和杀虫活性，色谱分析揭示其富含单萜和倍半萜挥发性组分可解释观测到的生物学效应。体外试验显示精油对多数受试菌株具显著抗菌活性，所用方法中具中等抗氧化潜力，对评估害虫具明显杀虫作用，提示其具多功能作用谱。证实Teucrium polium精油是具药学与农学价值的天然生物活性分子来源，但需进一步分馏研究与活性成分结构鉴定以巩固前景。结论部分翻译如下：

本研究得以表征Teucrium polium精油的化学组成并评估其主要生物活性：抗菌活性、抗氧化能力与杀虫活性。色谱分析揭示其挥发性组分富含单萜与倍半萜化合物，可解释观测到的生物学效应。体外试验显示，该精油对若干受试菌株发挥显著抗菌活性，所用试验中具中等抗氧化潜力，并对评估阶段害虫具明显杀虫作用，提示其作用谱具多样性。这些结果证实Teucrium polium精油是具药学与农学利益的生物活性分子的 promising 天然来源。尽管如此，仍需进一步研究巩固这些前景：分馏研究与活性组分的结构鉴定。总之，Teucrium polium精油似乎是抗菌、抗氧化和杀虫应用中一种有前途的天然候选物。

要不要我帮你把这篇论文解读里的关键实验数据和主要结论整理成一份精简的要点清单？