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精油对病原菌的作用机理

精油对病原菌的作用机理

精油是含有芳香化合物的浓缩疏水性液体,通常由植物经超临界二氧化碳萃取或微波提取等方式蒸馏获得。

精油含有非常复杂的挥发性分子,可根据其分子结构可分为两大类:

1)     萜烯和萜类化合物

萜烯和萜类化合物是分子式为异戊二烯整数倍的碳氢化合物。虽然大多数萜烯不具有显著的抑菌活性,但很多萜类化合物是强抗菌剂。

百里酚、香芹酚、芳樟醇、薄荷醇、香叶醇、乙酸芳樟醇、香茅醛和胡椒酮,是动保领域应用精油中最常见的萜类化合物。

2)     苯丙素类化合物

苯丙素是由苯丙氨酸和酪氨酸等氨基酸合成的多样化的分子家族。其抑菌活性因化合物而异。

肉桂酸、肉桂醛、丁香酚、胡椒酚、黄樟素、香草醛和香蒿脑,是动保领域应用精油中最常见的苯丙素类化合物。

许多精油已显示出对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌和真菌的抑菌效果。因精油是抗生素的可行替代品,其作用机制是许多研究工作的重点。

低浓度时的作用机制:改变群体感应

当种群内细菌数量足够高时,每个个体通过某种基因表达,分泌和接收小分子信号分子,以调节整个菌落的群体行为。这种通信系统称为群体感应。

精油对病原菌的作用机理

得益于群体感应,细菌菌落:

–         可以形成生物膜。

–         毒性更强,并可分泌毒素。

–         加速生长。

–         可以穿透肠壁进入血液。

群体感应与病原体毒性有关,因此寻找能够抑制该通讯系统的有效成分,是控制致病菌的富有前景的可行策略。

许多植物提取物,如大蒜、马郁兰、牛至、月桂、迷迭香、百里香、罗勒、茶树、姜黄、香草等,已经证明其破坏细菌群体感应所需的浓度,远低于其杀灭细菌所需的浓度。

精油对病原菌的作用机理

高浓度时的作用机制:直接作用于细菌细胞

高浓度下,某些精油可以完全杀灭细胞。有以下几种作用机制:

1)    对细胞壁的毒性

这是最为著名的作用机制。

由于精油的疏水性,精油能够结合于细菌细胞壁上,并通过不同的作用方式,破坏细胞壁,增加其渗透性,使细胞内容物释放,最终导致细菌死亡。

2)     作用于蛋白质合成

不同组分的精油能够改变蛋白质合成系统。例如,存在于肉桂油中的有效成分能够通过抑制蜡状芽孢杆菌细胞内某些蛋白质的合成,来抑制其细胞分化。

3)     降低细胞内ATP水平

三磷酸腺苷(ATP)是细胞内能量传递的“分子货币”,对于细胞代谢至关重要。

精油中含有的某些分子,如丁香酚、肉桂醛和香芹酚,能够抑制产生ATP的酶,扰乱细菌代谢。

4)     降低细胞内pH值

某些精油,如西班牙牛至、芥菜或中国肉桂,能显著降低细菌细胞内pH值,干扰关键的细胞代谢过程(DNA转录、蛋白质合成和酶活性)。

 5)     细胞质变化

某些精油,如肉桂、牛至等,引起细胞质中蛋白质物质的凝结。

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