李海明 吳水金 李躍森

摘 要：該文從香茅精油的生物活性著手，重點介紹了香茅精油的抑菌性及抗氧化活性，綜述了香茅精油在果蔬生產(chǎn)中蟲害防控、病害防控及果蔬采后的應(yīng)用等方面的研究進展?；谀壳暗难芯拷Y(jié)果，香茅精油作為綠色農(nóng)藥在果蔬生產(chǎn)和采后保鮮等方面有著極大的應(yīng)用空間。

關(guān)鍵詞：香茅精油;生物活性;果蔬

中圖分類號 TS255.3 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）05-0123-03

香茅[Cymbopogon citratus（DC.） Starf]是多年生草本植物，歸屬于禾本科香茅屬，亦稱為香茅草，為常見的香草之一，在亞洲地區(qū)主要分布于印度、泰國、斯里蘭卡、越南等地;在我國，香茅主要分布于福建、廣東、臺灣、海南、貴州、云南等地[1]。香茅在亞洲地區(qū)如泰國、印度等國主要是作為食物調(diào)料[2]。香茅的莖、葉具有芳香味，可采用水蒸氣蒸餾法、萃取法從鮮香茅或干香茅中提取淡黃色、亮黃色的揮發(fā)油，即香茅油，在日化上應(yīng)用廣泛，可作為驅(qū)蚊劑、面膜、香水、香皂等的原料。香茅油有一定的藥用作用，可治感冒、跌打損傷等癥，香茅油中的活性成分具有抑菌功效，對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、白色念株菌等具有一定的抑制作用，同時具有抗氧化活性。香茅精油因其無毒、無殘留、安全等特性，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的害蟲、植物病原菌的抑制、防控等方面成為研究熱點。為此，本文綜述了香茅油及其的生物活性及其在果蔬生產(chǎn)中、采后保鮮中的應(yīng)用研究進展，以期為香茅精油的推廣應(yīng)用提供參考。

1 香茅精油的化學(xué)成分及生物活性

1.1 化學(xué)成分 香茅精油的化學(xué)組成十分復(fù)雜，一種精油往往含有幾十種甚至上百種組分，從結(jié)構(gòu)上大體上可以分為四大類，分別是萜烯類化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物以及含氮含硫類化合物[3]。具體而言，包括香葉醛、橙花醛、香茅醇、香茅醛、欖香醇、桉樹腦、檸檬烯、香葉醇、石竹烯、乙酸香葉酯和甲酸香葉酯等。不同香茅資源香茅精油的化學(xué)成分不同，根據(jù)檸檬醛、香葉醇、香茅醛、欖香脂素、辣薄荷酮含量的多少，我國學(xué)者將香茅屬植物分為六大類[4]。目前我國栽培的香茅主要為檸檬香茅，研究表明，檸檬草（檸檬香茅）主要含有檸檬醛（包括Z-檸檬醛、E-檸檬醛），相對含量72.916%，其次為β-蒎烯，相對含量7.933%[5];在印度三大經(jīng)濟效益高的香茅品種分別是檸檬香茅、爪哇型香茅及玫瑰草型香茅，其中檸檬香茅油的成分與我國檸檬香茅成分相似，主要成分為醛型;爪哇型香茅精油中主要有香茅醛（38.57%）、香葉醇（16.13%）、香茅醇（5.10%）、乙酸香茅酯（8.36%）、乙酸香葉酯（3.86）;玫瑰草型香茅的主要成分是香葉醇（71.1%），乙酸香葉酯（5.32%）[6，7];另外，魯沙香茅精油主要成分為香葉醇（35.27%）、橙花醛（13.09%）、乙酸香葉酯（9.68%）、3-石竹烯（5.92%）、欖香烯（4.35%）、氧化石竹烯（2.79%）、橙花醇（1.83%）、月桂烯（1.71%）等[7]。

1.2 生物學(xué)活性 香茅精油在常溫下呈透明淡黃色、橙黃色，不溶于水，易溶于醇、醚及冰醋酸中，主要成分是萜類物質(zhì)。香茅精油具有抑菌、抗氧化、驅(qū)蟲等生物活性。

1.2.1 抑菌性及作用機理 精油所含有的化學(xué)成分及具有抗菌性活性的單一組分，決定了精油的抑菌活性，這些活性成分本身就存在于植物的活性成分中，也有可能受到外界刺激后，被特定的酶的激活，植物體內(nèi)的自身防御機制合成的[8]。研究表明，精油中的萜類物質(zhì)和酚類化合物在抑菌作用中作用巨大，其中萜類物質(zhì)可使微生物細(xì)胞壁脂質(zhì)結(jié)構(gòu)受損，從而破壞微生物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，細(xì)胞質(zhì)外泄，細(xì)胞裂解導(dǎo)致其死。酚類物質(zhì)通過破壞微生物的細(xì)胞膜而使細(xì)胞膜功能受損、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外泄，最終導(dǎo)致微生物死亡[9、10]。

香茅精油的主要抑菌機理大致為：破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜系統(tǒng)，致使細(xì)胞裂解甚至破碎，細(xì)胞內(nèi)重要物質(zhì)損失，最終導(dǎo)致菌體死亡，在破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)后進入細(xì)胞質(zhì)膜或細(xì)胞內(nèi)，抑制細(xì)菌生長所需的ATP和蛋白質(zhì)的正常合成，并改變DNA或RNA的結(jié)構(gòu)。研究表明，香茅精油對灰葡萄孢的抑制作用，完全抑制其孢子萌發(fā)及菌絲產(chǎn)生的，掃描電鏡觀察精油處理后的菌絲形態(tài)變化明顯，表現(xiàn)為菌絲短小變形，表面粗糙、褶皺、凹陷，說明菌體結(jié)果發(fā)生變化，從而抑制了真菌的生長[11]。

1.2.2 抗氧化作用 生物體的衰老及疾病的產(chǎn)生是因為體內(nèi)自由基及其引起的氧化反應(yīng)，目前保健、化妝品應(yīng)用普遍的抗氧化劑，在一定程度上存在毒副作用[12]。香茅精油具有良好的抗氧化作用及清除1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH·）自由基的能力，且隨其質(zhì)量濃度的增加而增大[13]。不同的香茅資源由于不同土壤、降水、光照、種源、采收期及處理方法的不同，抗氧化作用也存在差異[13，16]。檸檬香茅精油對DPPH·自由基的清除率最高達91.51%[14]，且揮發(fā)油對DPPH·自由基的清除活性明顯優(yōu)于香茅醇、香葉醇、香茅醛、芳樟醇和乙酸香葉酯等主要單體成分[15]。

2 香茅精油在果蔬中的應(yīng)用

2.1 果蔬生產(chǎn) 果蔬因其營養(yǎng)價值和保健功能在人們的日常生活中必不可少。在果蔬生產(chǎn)中，病蟲害的發(fā)生直接影響到果蔬的產(chǎn)量及品質(zhì)，同時隨著病蟲抗藥性越來越強，易殘留，對人和環(huán)境的危害很大。隨著人們對生活品質(zhì)和健康的追求，對果蔬生產(chǎn)安全性的重視也越來越強，因此對環(huán)境友好、無抗藥性、殘留少、低毒的無公害農(nóng)藥或生物防治措施的研究和應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注，香茅精油在果蔬綜合防治中有著巨大潛力。

2.1.1 防控蟲害 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)香茅精油對害蟲有驅(qū)避、觸殺、熏蒸等活性，是一類對環(huán)境友好的天然殺蟲活性物質(zhì)。不同濃度的香茅精油處理番石榴實蠅雌蟲，隨著香茅精油濃度的升高，雌蟲的產(chǎn)卵量明顯降低，且低于對照組產(chǎn)卵量。隨著香茅精油濃度升高，番石榴實蠅2齡幼蟲拒食率逐漸增加，幼蟲的化蛹率逐漸降低[17]。香茅油對柑橘吸果夜蛾有驅(qū)避作用，懸掛塑料瓶裝香茅油防治的效果可達50%以上，香茅油不同趨避處理方式均優(yōu)于化學(xué)藥劑處理，且以塑料瓶內(nèi)裝20mL香茅油處理效果最好[18]。香茅油對枸杞蚜蟲具有觸殺毒力，濃度與死亡率成正比例關(guān)系，即死亡率隨著濃度的增大而增大。濃度為10mL/L條件下，處理4h、12h的死亡率分別為48.45%和95.56%[19]。精香茅、檸檬草和魯沙香茅精油對溫室粉虱幼蟲具有一定的熏蒸毒殺活性，在9.3×10-3μL/mL濃度下作用24h，其致死率分別為79.0%、67.0%和70.0%[20]。

2.1.2 防控病害 為探明香茅精油的抑菌作用及其在植物病害防控中的應(yīng)用價值，劉耀華等[21]采用平板抑菌法和熏蒸法測定了香茅精油對番茄早疫病菌的抑菌活性及其對菌絲體內(nèi)電解質(zhì)滲漏、可溶性蛋白質(zhì)含量、丙二醛（MDA）含量、營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響，結(jié)果表明，香茅精油對番茄早疫病菌具有較強的抑菌作用，且該作用具有時間-劑量依賴性，采用熏蒸法處理的抑制效果比平板抑菌法效果更好。香茅精油處理12h后，菌絲體的電導(dǎo)率和MDA含量分別為對照的2.7、2.2倍，SOD活性和可溶性蛋白質(zhì)含量分別提高88.5%、21.9%，還原糖的吸收減少11.3%。林霜霜等采用菌絲生長法測試檸檬香茅精油及檸檬醛對黃瓜腐霉菌、番茄灰霉菌、番茄早疫病菌和辣椒尖孢鐮刀菌4種重要果蔬病原真菌的抑菌活性，結(jié)果表明，在4種供試菌中，檸檬香茅精油及檸檬醛均對黃瓜腐霉病的抑菌效果最佳，但檸檬醛的抑菌效果高于檸檬香茅精油35.30%[22]。陳倩茹等研究了香茅精油對灰葡萄孢的抑制作用，結(jié)果表明，在PDB中精油完全抑制其孢子萌發(fā)及菌絲產(chǎn)生的最低含量分別為0.8μL/mL、1.2μL/mL。香茅精油在櫻桃番茄體內(nèi)的最佳抑制發(fā)病含量為0.9μL/mL，相比對照抑制了54.33%的發(fā)病[11]。

2.2 果蔬采后保鮮 果蔬大多呈酸性，在采后保鮮過程中極易滋生灰霉、匍枝根霉、綠霉等腐敗菌，導(dǎo)致果蔬腐敗變質(zhì)。植物精油應(yīng)用到果蔬采后保鮮中，能夠減輕采后果蔬腐爛，延長果蔬貨架期。近年來，植物精油已經(jīng)在抑菌研究方面得到了廣泛的應(yīng)用，可用于果蔬的采后病害及保鮮。香茅精油具有廣泛的生物活性，能夠抵制或殺死果蔬期中所產(chǎn)生的病原菌，從而起到保鮮的作用。紀(jì)淑娟等采用帶藥介質(zhì)法就香茅精油對果蔬采后主要致病真菌鏈格孢菌、炭疽菌、灰霉菌、蒂腐菌、串珠鐮刀菌的抑菌活性進行了研究，結(jié)果表明，香茅精油對受試的致病菌均有不同程度的抑制作用，其中灰霉菌對香茅精油最為敏感，濃度為300μL/L香茅精油即可完全抑制灰霉病菌菌絲直徑的擴增，蒂腐菌次之;對于鏈格孢菌、串珠鐮刀菌和炭疽菌，香茅精油濃度為500μL/L時，可達到完全抑制[24]。張洪軍[25]等通過氣相最低抑菌濃度檢測香茅精油對大腸桿菌等細(xì)菌的抑菌效果，結(jié)果表明，香茅精油均具有良好的氣相抑制效果，在食品的非接觸包裝保鮮領(lǐng)域中具有良好的應(yīng)用前景。香茅精油的主要成分檸檬醛、香茅醛對炭疽病菌均有著良好的抑制性，具有抗枇杷采后炭疽病的潛力[26]。

3 小結(jié)與展望

香茅資源在我國云南、福建、廣東、廣西等地都有分布，香茅資源的種類在國內(nèi)有11種以上;香茅鮮草或干草作為食品調(diào)料得到了廣泛應(yīng)用，同時香茅精油因其安全、無毒在食品工業(yè)及化妝品等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。香茅精油的主成分以萜類化合物含量最高，可通過驅(qū)避、熏蒸、觸殺等方式防控果蔬生產(chǎn)中的害蟲，通過破壞細(xì)胞膜致使細(xì)胞質(zhì)外滲、抑制真菌菌絲、孢子萌發(fā)等作用機理防控果蔬生產(chǎn)中的病原菌。因此，香茅精油在果蔬病蟲害防控及采后保鮮中具有很大的開發(fā)潛力。

香茅精油在果蔬生產(chǎn)中的應(yīng)用可以通過直接懸掛、噴施等方式，但植物精油的易揮發(fā)、易氧化等特性，在環(huán)境中存留時間短，在一定程度會降低防治效果和持效期，因此，制備穩(wěn)定性良好的香茅精油綠色防控生物農(nóng)藥才能滿足生產(chǎn)所需。研究表明，表面活性劑選用吐溫-80，助表面活性劑選用無水乙醇，Km=1.5的香茅精油微乳液增溶效果最好，抑菌性能顯著[27];結(jié)合殼聚糖和植物精油兩者優(yōu)勢，采用流延成膜法制備載香茅精油殼聚糖膜材料，具有良好的抑菌性、無毒無害、可生物降解等特性[28]。這些研究為香茅精油作為綠色農(nóng)藥在果蔬生產(chǎn)和采后保鮮的應(yīng)用提供了重要的科學(xué)依據(jù)?？梢?，香茅精油作為綠色農(nóng)藥的原料，在劑型制備上的研究和開發(fā)有著極大的探索和應(yīng)用空間。

參考文獻

[1]謝麗莎，歐陽煒，黃振園，等.香茅草研究概述[J].上海中醫(yī)藥雜志，2012（7）：66-68.

[2]張雪梅，胡志宇.我國香茅屬植物研究進展[J].中國民族民間醫(yī)藥，2009，18（5）：14-15.

[3]NAZZARO F，F(xiàn)RATIANNI F，DE MARTINO L，et al.Effect of essential oils on pathogenic bacteria[J].Pharmaceuticals，2013（6）：1451-1474.

[4]Lavania，U.C.，Srivastava，S.，Lavania，S.，et al. Autopolyploidy differentially influences body size in plants，but facilitates enhanced accumulation of secondary metabolites，causing increased cytosine methylation[J].Plant J.， 2012（71）：539-549.

[5]PazinatoR，VolpatoA，Baldissera M D，eta1.In vitro efect of seven essential oils on the reproduction of the cattle tick Rhipicephalus microplus[J].Journalof Advanced Research，2016，7（6）：1029-1034.

[6]邱珊蓮，林寶妹，洪佳敏，等.檸檬香茅精油的提取及其成分分析[J].中國調(diào)味品，2020，45（7）：177-185.

[7]Seema Meena.Sarma R.Kumar.D.K.Venkata Rao，et al.De Novo Sequencing and Analysis of Lemongrass Transcriptome Provide First Insights into the Essential Oil Biosynthesis of Aromatic Grasses[J].Frontiers in Plant Science，2016（7）：1-15.

[8]HOLLEY R A，PATEL D.Improvement in shelf-life and safety of perishable foods by plant essential oils and smoke antimicrobials[J].Food Microbiology，2005（22）：273-292.

[9]陳秀敏，方桂麗，陳敏幾，等.植物精油的抑茵作用及檢測技術(shù)研究進展[J].山東化工，2017，46（10）：67-69.

[10]薩仁高娃，胡文忠，馮可，等.植物精油及其成分對病原微生物抗菌機理的研究進展[J].食品科學(xué)，2020，41（11）：285-294.

[11]陳倩茹，徐仕翔.香茅精油體外和體內(nèi)對櫻桃番茄致病菌灰葡萄孢的抑制性研究.中國食品學(xué)報，2014（10）：49-54.

[12]孟慧，劉洋洋，楊云.四種芳香植物純露體外抗氧化活性研究 [J].化學(xué)與生物工程，2014，31（6）：22-24.

[13]歐陽婷，黃星雨，袁佳敏，等.不同產(chǎn)地香茅揮發(fā)油抑菌及抗氧化活性研究[J]天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2018，30：65-72.

[14]鞠玉棟，吳維堅，楊敏，等.檸檬香茅精油抗氧化活性測定[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2016年22（11）：42-43.

[15]趙琳靜，王斌，喬妍，等.香茅葉揮發(fā)油的化學(xué)成分及其體外抗氧化活性[J]中成藥，2016，38（4）：841-845.

[16]楊欣，姜子濤，李榮，等.分段提取的爪哇香茅揮發(fā)油抗氧化性能及清除自由基能力的比較[J].中國食品學(xué)報，2011，11（1）：34-39.

[16]袁盛勇，孔瓊，劉曉飛，等.香茅精油對番石榴實蠅成蟲和幼蟲的抑制作用[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（2）：100-102.

[17]鄭雪良，王登亮，黃振東，等.香茅油對柑橘吸果夜蛾的趨避試驗[J]浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，60（7）：1163-1164.

[18]陳新華，萬煒，馮淑軍，等.香茅油對枸杞蚜蟲的觸殺毒力及乙酰膽堿酯酶和Na+-K+-ATPase活性的影響[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2017，37（16）：70-71.

[19]Choi W I，Lee E H，Choi B R，et al.Toxicity of plantes sentialoils to Trialeurodes vaporariorum（Homoptera：Aleyrodidae）[J].Journal of Economic Entomology.2003，96（5）：1479-1484.

[20]Tzortzakis N G，Economakis C D，Antifungal activity of lemongrass（Cympopogon citratus L.）essential oil against key postharves tpathogens[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies，2007，8（2）：253-258.

[21]劉耀華，馬新耀，程作慧，等.香茅精油對番茄早疫病菌的抑菌作用及抑菌機制[J]應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2017（9）：3016-3022.

[22]林霜霜，邱珊蓮，鞠玉棟.檸檬香茅精油的成分分析及抑菌作用研究[J]中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2017（10）：89-95.

[23]陳倩茹，徐仕翔.香茅精油體外和體內(nèi)對櫻桃番茄致病菌灰葡萄孢的抑制性研究[J].中國食品學(xué)報，2014（10）：49-54.

[24]紀(jì)淑娟，常波.香茅精油對果蔬采后主要致病真菌的抑菌活性.食品工業(yè)科技，2010（6）：79-80，83.

[25]張洪軍，曹亞斌，王建清.香茅精油提取工藝優(yōu)化及其氣相抑菌性能研究[J]保鮮與加工，2017（4）：37-42.

[26]周丹丹，王卓，邢夢珂，等.植物精油抑制炭疽菌及對枇杷采后炭疽病與品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué)，2017，38（19）：212-217.

[27]程作慧，段慧娟，崔子祥，等.香茅精油微乳液的制備及其抑菌活性[J]分子科學(xué)學(xué)報：中英文版，2019（4）：304-311.

[28]湯佳鵬，葛彥.載香茅精油殼聚糖膜材料的制備及性能研究[J]化工新型材料，2015，43（10）：85-87. （責(zé)編：張宏民）