2结果与分析


2.1龙脑精油主要挥发性物质成分分析


由表1的分析结果可以看出,龙脑精油原油、轻组分和重组分中能够确定分子结构且相对质量分数大于0.1%的化合物共有27种,其中三者共有的组分有19种。龙脑精油原油的化合物种类最多,共27种,相对含量最高的5种成分为:右旋龙脑(19.93%)、桉叶油醇(16.83%)、乙酸龙脑酯(8.82%)、(+)-柠檬烯(7.58%)和α-蒎烯(5.86%)。龙脑精油轻组分的主要成分有24种,相对含量最高的5种成分为:桉叶油醇(19.36%)、α-蒎烯(14.04%)、(+)-柠檬烯(10.87%)、β-蒎烯(10.52%)和邻伞花烃(6.70%)。龙脑精油重组分的主要成分的种类最少,总共只有19种,相对含量最高的5种成分为:右旋龙脑(28.92%)、桉叶油醇(14.06%)、乙酸龙脑酯(12.82%)、(+)-柠檬烯(5.32%)和(+)-樟脑(4.53%)。

表1龙脑精油的GC-MS分析结果1)


2.2 3种不同组分龙脑精油对大肠杆菌的最小抑菌浓度与最小杀菌浓度


在先前的研究中发现了樟属植物提取的精油中通常含有多种抗菌活性物质,Unlu等研究了肉桂精油的抑菌性能,发现其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的MIC分别为560μg/mL和1 120μg/mL;Yeh等对牛樟枝叶中提取的精油进行了抑菌性能研究,发现了其能有效抑制肠炎弧菌、链球菌、溶藻弧菌等病原微生物的生长;Srivastava等研究了用水蒸气蒸馏法提取的香樟精油,发现当精油质量浓度为750μg/mL时可以完全抑制住黄曲霉的生长。


由表2可知,3种不同组分的龙脑精油在6.25μL/mL时的菌悬液与空白对照组无明显差异,说明3种龙脑精油对大肠杆菌的最小抑菌浓度均为6.25μL/mL。

表2 3种不同组分龙脑精油对大肠杆菌的MIC1)(μL/mL)


由表3可知,3种不同组分的龙脑精油在12.5μL/mL和6.25μL/mL时的菌悬液涂布的平板,在37℃下培养24 h后无明显的菌落生长,而在3.125μL/mL时的菌悬液涂布的平板在37℃下培养24 h后菌落的数量均大于5个,这说明3种龙脑精油在6.25μL/mL时可以完全杀灭大肠杆菌,即3种不同组分龙脑精油对大肠杆菌的最低杀菌浓度为6.25μL/mL。

表3 3种不同组分龙脑精油对大肠杆菌的MBC


2.3不同组分的龙脑精油对大肠杆菌生长曲线的影响


由图1(a)可知,不加龙脑精油的空白对照组中的大肠杆菌在0~2 h缓慢生长,在2 h进入生长对数期,在12 h进入生长稳定期;用浓度为MIC的龙脑精油原油、轻组分和重组分分别处理过后,菌悬液的D(600)无明显变化,表明大肠杆菌在14 h内无明显的生长现象,浓度为MIC的龙脑精油原油、轻组分和重组分均抑制住了大肠杆菌的生长。

图1龙脑精油原油、轻组分和重组分对大肠杆菌生长曲线的影响


由图1(b)可知,加入1/4 MIC龙脑精油原油处理过后的大肠杆菌在10 h内缓慢生长,在10 h后生长速度明显增加;加入1/4 MIC龙脑精油轻组分处理过后的大肠杆菌在8 h内缓慢生长,在8 h后生长速度明显增加;加入1/4 MIC龙脑精油重组分处理过后的大肠杆菌在12 h内缓慢生长,在12 h后生长速度明显增加。在1/4 MIC浓度下,3种不同组分的龙脑精油能在一定程度上减缓大肠杆菌的生长,但三者的抑制效果存在差异:抑制效果为重组分最强、原油其次、轻组分最弱。但随着时间的推移,抑制生长的效果愈来愈不明显。


2.4不同组分的龙脑精油对大肠杆菌泳动能力和丛动能力的影响


大肠杆菌的运动机制在其生长和繁殖过程中起着关键作用,与生物被膜的形成息息相关,能使其适应不同的生长环境并提高其生存能力。大肠杆菌的运动是由细菌鞭毛的摆动所驱动的。细菌鞭毛是一种由蛋白质组成的胞外结构,通过顺时针旋转和逆时针旋转来推动细菌的运动。


由图2和表4可知,龙脑精油原油、轻组分和重组分对大肠杆菌的泳动能力都有显著性抑制作用,随着龙脑精油浓度的增加,泳动培养基中形成的大肠杆菌泳动圈的面积逐渐减小。

图2不同组分龙脑精油对大肠杆菌泳动能力的影响

表4不同组分龙脑精油对大肠杆菌泳动能力的抑制率


在龙脑精油浓度为MIC的处理下可以完全抑制大肠杆菌的游泳运动;在1/2 MIC下,龙脑精油重组分对大肠杆菌的泳动能力抑制效果最好,高达62.57%,龙脑精油轻组分对大肠杆菌的泳动能力抑制效果最差,只有48.98%。在1/4 MIC下,3种龙脑精油对大肠杆菌的泳动能力抑制效果相近,抑制率均在38%左右。


由图3和表5可知:在MIC下,龙脑精油原油、轻组分和重组分对大肠杆菌的丛动能力抑制率分别为93.10%、93.33%和93.33%,3种龙脑精油对大肠杆菌的丛动能力都有显著性抑制作用;随着龙脑精油浓度的增加,丛动培养基中形成的大肠杆菌丛动圈的面积逐渐减小。

图3不同组分龙脑精油对大肠杆菌丛动能力的影响

表5不同组分龙脑精油对大肠杆菌丛动能力的抑制率


在1/2 MIC下,龙脑精油原油、轻组分和重组分对大肠杆菌的丛动能力抑制率分别为43.81%、42.86%和43.10%,三者抑制率无明显差异;在1/4 MIC下,龙脑精油原油、轻组分和重组分对大肠杆菌的丛动能力抑制率分别为22.14%、21.43%和29.76%,原油和轻组分对大肠杆菌的丛动能力抑制效果相近,重组分对大肠杆菌的丛动能力抑制效果最好。


2.5不同组分的龙脑精油对大肠杆菌被膜生长能力的影响


大肠杆菌的生物被膜是由多种成分组成的三维聚集体结构,其中包括细菌细胞本身、多聚物蛋白质、多糖、DNA等,能使大肠杆菌能够在不利环境中存活和繁殖,保护细菌免受因温度变化、酸碱度波动、干旱和化学胁迫等外界环境影响所造成的损害。由图4可知,大肠杆菌生物被膜经结晶紫染色后测量的D(570)值随着龙脑精油浓度的增加而减少,两者呈负相关关系,说明了3种龙脑精油都能抑制大肠杆菌生物被膜的生长,且龙脑精油的浓度越高,对大肠杆菌被膜生长抑制效果越明显。在相同浓度下,龙脑精油重组分的大肠杆菌D(570)值相较于龙脑精油原油和轻组分而言更低,说明在相同浓度下龙脑精油重组分对大肠杆菌被膜生长能力的抑制效果更好。

图4龙脑精油原油、轻组分和重组分对大肠杆菌被膜生长能力的影响


3结论


文中采用分子蒸馏法将龙脑精油切割分离得到轻组分和重组分,并采用GC-MS法对龙脑精油原油、轻组分和重组分中的挥发性成分进行成分分析,发现龙脑精油原油、轻组分和重组分分别有27、24、19种挥发性成分,相对含量最高的挥发性成分分别为右旋龙脑(19.93%)、桉叶油醇(19.36%)、右旋龙脑(28.92%)。3种龙脑精油对大肠杆菌ATCC 25922均有良好的抑制及杀灭作用,且对大肠杆菌的MIC和MBC均为6.25μL/mL;3种龙脑精油对大肠杆菌的生长曲线、泳动能力、丛动能力和生物被膜形成能力有显著的抑制作用,且重组分对大肠杆菌的抑制效果最强。研究证明,分子蒸馏可以富集精油中的有效抑菌成分,右旋龙脑、桉叶油醇、乙酸龙脑酯均有良好的抑菌效果;重组分对大肠杆菌的抑制效果最强的原因可能是,其中以右旋龙脑、乙酸龙脑酯为主的抑菌活性物质相对含量较高且相互协同作用,增强了其对大肠杆菌抑制生长的能力。


综上所述,龙脑精油通过分子蒸馏后可富集其中的生物活性成分,能有效提高龙脑精油的附加值,具有广阔的应用前景。该研究可为新型龙脑精油抗粘附的研究提供了新思路。


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