荜澄茄及其有效成分柠檬醛的抗病原体作用

中图分类号：R285.5 文献标识码：A 文章编号：1006-1533(2011)10-0495-03

荜澄茄系樟科木姜子属植物山鸡椒的干燥成熟果实，又名山苍子。中医将其归类于温里药，味辛，性温，归脾、胃、肾、膀胱经，能温中散寒、行气、止痛，用于胃寒呃逆、脘腹冷痛、寒疝、腹痛、寒湿、小便混浊。临床上也将其挥发油用于治疗慢性支气管炎、慢性气管炎和冠心病、脑血栓 [1]。近十几年来，对其抗病原体作用的研究又有了较大进展。

1抗真菌作用

1.1体外抗真菌作用

荜澄茄挥发油是一种强效广谱抗真菌剂，能有效杀灭青霉、草酸青霉、拟青霉、桔青霉、产黄青霉、白色念珠菌、热带念珠菌、付克柔念珠菌、光滑念珠菌、滑念珠菌、克鲁斯念珠菌、黄曲霉、黑曲霉、杂色曲霉、烟曲霉、日本曲霉、白曲霉、土曲霉、焦曲霉、酵母菌、酵母样菌、毛霉、总状毛霉、根足霉、米根霉、黑根霉、镰孢菌、链格孢霉、枝孢霉、弯孢霉、狗小孢菌、石膏样小芽孢菌、禾谷镰刀霉、尖口镰刀霉、散子囊菌、浊水节霉、木霉、腊叶芽枝霉、新型隐球菌、皮炎着色霉、疣状着色霉、孢小丝菌和石膏样毛癣菌等真菌[1~ 4]。杀菌浓度：气熏平皿法为6×10-5 ml/cm3;直接试管法为1.5×10-3 ml/ml[1]。平板法最低抑菌浓度（MIC）为1.77～2.21 mg/ml，与苯甲酸钠和山梨酸钾不同，荜澄茄挥发油受培养基pH影响很小，其pH活性范围在4.5～8.5之间[2]。

柠檬醛是其抗真菌主要成分[1,3,5,6]。杀菌浓度：气熏平皿法为3×10-5 ml/cm3;直接试管法为7×10-4ml/ml。柠檬醛对糠秕马拉色菌的MIC为7.81 mg/L[7]。荜澄茄和柠檬醛对深部和浅部致病性真菌及非致病性真菌都有明显作用。

1.2抗白色假丝酵母机制

日本学者发现,柠檬醛在25～200 mg/L浓度时只抑制白色念珠菌菌丝体生长、不抑制其酵母型生长，当浓度＞200 mg/L时才明显抑制白色念珠菌酵母型和菌丝体生长[8]。电子显微镜下发现，荜澄茄挥发油在1：1 280浓度时对白色念珠菌的细胞壁和细胞膜均有破坏作用，使胞壁疏松破裂、胞膜丧失、互相融合，最后仅剩下无包裹的菌块。荜澄茄能浓度依赖性抑制同位素标记的胸苷、尿苷、亮氨酸和醋酸钠掺入菌体，推测其挥发油可能通过抑制白色念珠菌的DNA、RNA、蛋白质、胞壁的甘露聚糖、几丁质及胞膜的麦角固醇的合成，从而对细胞壁和细胞膜产生破坏作用[9,10]。

1.3抗黄曲霉机制

罗曼等[6]报道，柠檬醛对豆芽汁琼脂培养基中的黄曲霉的MIC为0.5 mg/L, 最低杀菌浓度为2.0 mg/L。 又报道对马铃薯葡萄糖琼脂培养基中的黄曲霉的MIC为0.5 mg/ml[11]，而谢小梅等[12]报道，对蔡氏培养液中的黄曲霉的MIC为2.6 mg/L。扫描电镜观察到柠檬醛浓度＜MIC时，黄曲霉菌丝扭曲、欲折；分生孢子梗萎缩、表面光滑；分生孢子形态不一、表面变平坦并有粘连趋势；鲜有分生孢子头。当浓度＞MIC时，孢子表面粗糙而疏松，隘痕变浅，有紧缩现象，孢子壁凹凸不平。此时透射电镜观察到细胞壁破坏，变得粗糙、绒毛状、电子密度变低；细胞膜部分萎陷或降解，周质间隙出现电子密集，提示降解产物从细胞壁和细胞膜进入周质间隙，说明壁和膜遭到了柠檬醛损伤。快速显微多道分光光度系统定位分析显示，柠檬醛使黄曲霉细胞壁和质膜的透光量不断增加，由不透光逐步变化到明亮，随着时间的延续，细胞壁和质膜出现纤维丝状编织网，进而细胞表面呈凹凸不平的干瘪状，网上充满瞳孔，表明壁和膜已被触蚀，与电镜观察到的结果一致[6,11]。MIC浓度的柠檬醛使黄曲霉的萌发率由97.5%降至61.4%，黄曲霉菌丝体的电导率（电介质外渗率）增加52.8%，还原糖和蛋白质的利用率分别下降61.3%和44.3%，Na+和K+-ATP酶活性也明显降低，导致菌丝体生长抑制[6]。柠檬醛还浓度依赖性抑制同位素胸苷、尿苷和亮氨酸掺入，提示柠檬醛还通过抑制黄曲霉的DNA、RNA和蛋白质合成产生抗菌效应[12]。

柠檬醛在MIC浓度时也抑制黄曲霉线粒体中的琥珀酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶，活性分别呈不可逆性下降27.1%和24.2%，随着浓度升高，活性下降直至消失。以琥珀酸、α-酮戊二酸和丙酮酸为底物时，线粒体呼吸速率分别下降24.1%、14.3%和36.1%，从而阻碍线粒体的氧化还原系统和能量代谢系统，扫描和透射电镜都观察到线粒体受损，形状不规则、结构无序和表面粗糙以及异常线粒体数量增加。进一步研究发现，柠檬醛可能是通过诱生自由基损伤黄曲霉细胞核内有关线粒体的DNA复制系统，使其线粒体发生畸变而失去正常结构和功能[11,13,14]。

1.4抗黄曲霉毒素作用

荜澄茄挥发油在不影响黄曲霉菌丝体生成的浓度（0.89 mg/ml）时就显著抑制霉菌产生黄曲霉毒素[2]。荜澄茄挥发油还有降解黄曲霉毒素的作用。Ames试验发现，黄曲霉毒素B1经荜澄茄挥发油处理后，致突变性基本消失，不仅失去碱基移码致突变能力，而且丧失了碱基置换致突变能力，也丧失了使鸭雏胆小管增生的特有急性毒性作用。姊妹染色单体交换法(SCE法)也证实其挥发油能使黄曲霉毒素B1失去诱变性和致癌性。定性研究表明，经1%和0.1%荜澄茄挥发油处理的黄曲霉毒素B1不再影响人淋巴细胞的SCE频率，同时未降解的黄曲霉毒素B1残余量已极微，两浓度使黄曲霉毒素B1分别降解97.1%和103.9%, 但0.01%浓度仅能降解39%，仍具致突变性。用气熏比较荜澄茄挥发油和柠檬醛的降解能力，发现气熏8 d 分别降解17%和29%， 12 d分别降解54%和62%，说明柠檬醛是荜澄茄解除黄曲霉毒素毒性的有效成分[1]。

2抗细菌作用

荜澄茄挥发油也具有广谱抗细菌作用，对金黄色葡萄球菌（简称金葡菌）、白色葡萄球菌、甲型链球菌、大肠埃希菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、副伤寒杆菌、产碱杆菌、变形杆菌、肠球菌和淋球菌有较强的抑菌作用。其中，淋球菌对荜澄茄挥发油最敏感，0.05%荜澄茄挥发油就能非常显著抑制淋球菌生长。对铜绿假单胞菌、枸橼酸盐杆菌、黄链球菌、产气杆菌和假白喉杆菌也有抑制作用，但对蜡状芽胞杆菌无抑菌作用[1,4]。柠檬醛为其抗细菌成分，对幽门螺杆菌[15]、大肠埃希菌、肠沙门菌、空肠弯曲菌和产单核细胞李斯特菌[16]有强大的杀菌活性。

荜澄茄挥发油乳剂对金葡菌和铜绿假单胞菌的MIC分别为1：1 600和1：200。虽然都浓度依赖性抑制同位素标记的胸苷、尿苷、亮氨酸和葡萄胺掺入金葡菌和铜绿假单胞菌，但荜澄茄挥发油乳剂在MIC浓度时抑制上述4种前体掺入金葡菌的能力明显高于掺入铜绿假单胞菌。MIC浓度作用于金葡菌6 h后，透射电镜观察到胞壁逐渐疏松，胞膜不可见，最终胞壁和胞膜崩溃，胞浆内容物随之漏出呈残渣状；扫描电镜观察到金葡菌外形毛糙，菌体间明显粘连。MIC浓度作用于铜绿假单胞菌3 h后，电镜观察到菌体显著膨胀，核质和核糖体移向周边，胞壁内层完全消失，仅残留不全的外膜包裹胞浆内容物，随着时间延长（18 h），内容物外溢，菌体形同躯壳。荜澄茄挥发油是通过抑制细菌DNA、RNA、蛋白质和肽聚糖合成，损伤细胞壁和质膜产生抗菌作用的[10]。

3消毒防腐作用

用10种霉菌接种于动物（大鼠或兔）创面，进行同体用药和对照实验，25%荜澄茄挥发油在创面接种霉菌后可使创面迅速控制霉菌生长并使创面培养转为阴性。浓度筛选发现，只要3%以上就显示出防治霉菌感染的效果。给尾部烫伤并感染铜绿假单胞菌、金葡菌或烟曲霉小鼠外敷3%荜澄茄挥发油乳剂，能非常显著地降低小鼠死亡数和死亡后的小鼠心脏血液培养的病原菌的阳性数，即显著减少烧伤感染败血症的发生率。每个病例在4个相邻部位的创面同时分别用3%荜澄茄挥发油乳剂、3%克霉唑乳剂、1%磺胺嘧啶银霜剂和生理盐水局部贴敷，每12 h换药1次，进行平行观察。20例烧伤病人用药前分离出5种霉菌和18种细菌，用药后3%荜澄茄挥发油乳剂的霉菌培养转阴率为8/9，与3%克霉唑乳剂的8/9相当；细菌培养转阴率为6/18，与1%磺胺嘧啶银霜剂的7/18相当；而生理盐水分别为1/9和1/18，表明荜澄茄有良好的抗霉菌和抗细菌作用。该制剂对新鲜创面有5~10 min可耐受的疼痛刺激，但对创面愈合及全身无不良反应[1]。

空气消毒实验表明，10%荜澄茄挥发油的消毒效果（指抗真菌和抗细菌）明显优于10%乳酸。对医院环境，用75%荜澄茄挥发油乳剂作空气熏蒸试验101例次，对微生物的总杀灭率为84.79%，总杀菌效果为0.817 8，其中对霉菌为0.902 4，对细菌为0.765 0。对人工染菌木板消毒实验表明，1%荜澄茄挥发油乳剂的消毒作用与1%来苏相当。荜澄茄挥发油是一种浓度低、气味芳香、无毒性、无腐蚀性、性质稳定的有效消毒剂。

柠檬醛1 ml放在直径24 cm的干燥器中，也能杀死接种在大米、布、纸和中药材上的黄曲霉、黑曲霉、焦曲霉和产黄青霉[1]，在25～125 ppm浓度能延长水果沙拉的微生物储存期限[17]。添加荜澄茄挥发油的辣椒油和香辣酱，与同类产品相比具有非常突出的防霉、防腐性能[2]。容器内空气中的荜澄茄挥发油浓度为0.1%（v/v）时，完全抑制接种在芹菜和胡萝卜表面上的植物真菌（尖孢镰刀菌、Helminthosporium sp. 和Stemphyllium sp.）生长[3]。一座储125万kg稻谷的粮仓，用12.5 kg荜澄茄挥发油熏蒸3个月，稻谷中黄曲霉毒素的含量由原来的100 μg/kg下降到国家标准的10 μg/kg以下。在中、小型储粮实验中，一般都能达到黄曲霉毒素完全解除的效果，同时还有抑制其它霉菌生长和防治储粮虫害的功效，且基本上无残毒危害[1]。

提取挥发油后的荜澄茄果渣不仅有营养，而且对多种霉菌有抗菌作用，抗菌效力与丙酸相近。6%的荜澄茄果渣饼粉对饲料的防霉效果与3%的丙酸相当[18]。

4抗虫作用

5%荜澄茄水浸液可杀灭淡色库蚊，其油剂或酊剂涂于皮肤可避蚊。用剃去毛的小鼠作为蚊子的血餐，发现柠檬醛空间浓度在0.013～0.25 μg/cm3（不影响蚊子生存）时显著降低白纹伊蚊的寻求宿主能力，抑制蚊子嗜血行为的取向和激活阶段[19]。对日本血吸虫体外实验有抑制作用，但体内实验无效。试管实验表明，荜澄茄挥发油和柠檬醛在0.05 ml/ml浓度时都能在48 h内完全杀死阴道滴虫。荜澄茄连皮研细装入胶囊治疗60例阿米巴痢疾，每次1 g，隔2 h 1次，每日连服4次，连服3～5 d，54例症状消失，其中42例复查大便，38例不再发现阿米巴原虫[1]。12.5 mg/L浓度的柠檬醛能杀死异尖线虫（Anisakis simplex s.l. L3）幼虫[20]。

5结语

荜澄茄挥发油及其所含的柠檬醛是传统的香精，也是合成其它香精的重要化工原料，作为增香剂被广泛应用于食品工业和化妆品等日用化工之中。本文提示，荜澄茄和柠檬醛具有广谱的抗真菌和抗细菌作用，可用于环境和创面的消毒，粮食、饲料和加工食品等的防腐、防霉和防强致癌剂黄曲霉毒素污染。

参考文献

[1] 张明发.荜澄茄[M]//王裕生，邓文龙，薛春生. 中药药理与应用.第 2版，北京：人民卫生出版社，1998：782-788.

[2] 余伯良. 山苍子油对霉菌抗菌性及其与黄曲霉产毒关系的研究［J］．微生物学通报，1998，25(3)：144-146.

[3] 黄梁绮龄，苏美玲，陈培榕. 山鸡椒挥发油成分分析及其抗真菌保鲜作用的研究［J］．天然产物研究与开发，1994，6(4)：1-5.

[4] 吕昭萍，黄云莉，王正文，等. 山苍子油的抗菌作用研究［J］．皮肤病与性病，1997，19(4)：3-4.

[5] Silva Cde B，Guterres SS，Weisheimer V，et al. Antifungal activity of the lemongrass oil and citral against Candida spp［J］．Braz J Infect Dis，2008，12(1)：63-66.

[6] 罗曼，蒋立科，吴子健. 柠檬醛对黄曲霉质膜损伤机制的初步研究［J］．微生物学报，2001，41(6)：723-730.

[7] 朱敏，章强强，王侠生，等. 23种中草药及其14种单体抗马拉色菌体外药敏试验［J］．临床皮肤科杂志，2003，32(4)：193-195.

[8] Abe S，Sato Y，Inoue S，et al. Anti-Candida albicans activity of essential oils including lemongrass oil and its component，citral［J］．Nippon Ishinkin Gakkai Zasshi，2003，44(4)：285-291.

[9] 夏忠弟，杨军祥，李沛涛. 山苍子油抗白色念珠菌的机制研究［J］．湖南医科大学学报，1995，20(2)：107-108.

[10] 李沛涛，周坚，夏忠弟，等. 山苍子油乳剂的抗菌机制研究［J］．湖南医科大学学报，1994，19(6)：471-474.

[11] Luo M，Jiang LK，Huang YY，et al. Effect of citral on Aspergillus flavus spores by quasi-elastic light scattering and multiplex microanalysis techniques［J］．Acta Biochimica et Biophysica Sinica，2004，36(4)：277-283.

[12] 谢小梅，张文平，傅颖瑗，等. 肉桂醛与柠檬醛抗曲霉作用机制的研究［J］．中草药，2004，35(4)：430-432.

[13] 罗曼，蒋立科. 柠檬醛损伤黄曲霉线粒体生化机理的研究［J］．微生物学报，2002，42(2)：226-231.

[14] 罗曼，蒋立科，戴向荣. 柠檬醛胁迫环境下黄曲霉线粒体的畸变［J］．微生物学报，2006，46(6)：1011-1013.

[15] Bergonzelli GE，Donnicola D，Porta N，et al. Essential oils as components of a diet-based approach to management of helicobacter infection［J］．Antimicrob Agents Chemother，2003，47(10)：3240-3246.

[16] Friedman M，Henika PR，Mandrell RE. Bactericidal activities of plant essential oils and some their isolated constituents against Campylobacter jejuni，Escherichia coli，Listeria monocytogenes and Salmonella enterica［J］．J Food Prot，2002，65(10)：1545-1560.

[17] Belletti N，Lanciotti R，Patrignani F，et al. Antimicrobial efficacy of citron essential oil on spoilage and pathogenic microorganisms in fruit-based salads［J］．J Food Sci，2008，73(7)：M331-M338.

[18] 吴士业，余伯良. 山苍子――一种值得发展的高效经济林木［J］．中国野生植物资源，1999，18(1)：21-22.

[19] Hao H，Wei J，Dai J，et al. Host-seeking and blood-feeding behavior of Aedes albopictus (Diptera：Culicidae) exposed to vapors of geranicol，citral，citronellal，eugenol，or anisaldehyde［J］．J Med Entomol，2008，45(3)：533-539.

[20] Hierro I，Valero A，Perez P，et al. Action of different monoterpenic compounds against Anisakis simplex s.l. L3 larvae［J］．Phytomedicine，2004，11(1)：77-82.

（收稿日期：2010-07-08）