《BMC Plant Biology》:Comparison of some biological activities of essential oils and extracts (waste and non-waste) of two species used by people: Salvia macrosiphon Boiss. and Salvia reuteriana Boiss. from natural habitats of Kashan
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为解决天然产物在应对健康和农业挑战中作为新型生物活性剂来源的需求,研究人员开展了针对卡山地区两种鼠尾草(Salvia macrosiphon 和 S. reuteriana)精油及各类型提取物的多面性生物活性比较研究。研究得出S. macrosiphon精油得率更高且其干燥水提物抗氧化活性最佳(IC5060.50 μg/mL),而S. reuteriana的Clevenger植物果肉提取物(废弃物)对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)展现出最强抗菌效果,其精油对白色念珠菌(C. albicans)的MIC值为125 μg/mL。结果表明,S. reuteriana的废弃提取物有望成为针对某些微生物的一种强效、廉价且环保的药物候选原料。
在寻求应对当代健康和农业挑战的绿色解决方案时,天然产物再次成为焦点。精油和植物提取物以其强大而广泛的生物活性,被视为发现新型生物活性剂的重要宝库。然而,如何高效、全面地评估特定植物的潜力,特别是那些传统上可能被忽视的部分(如提取后剩余的废弃物),是资源充分利用和可持续开发的关键问题。生长于伊朗卡山自然栖息地的两种鼠尾草——Salvia macrosiphon Boiss. 和 Salvia reuteriana Boiss.,其生物活性尚未得到充分的多维度比较,尤其是对其“废物”部分的挖掘。了解它们之间精油成分、抗氧化及抗菌能力的差异,不仅有助于揭示其药用价值,更能为开发低成本、环境友好的抗菌或抗氧化剂提供科学依据。基于此背景,一项发表于《BMC Plant Biology》的研究应运而生,旨在对这两种鼠尾草的精油及多种提取物(包括废弃物和非废弃物)进行系统的生物活性比较。
为开展此项研究,作者运用了几个关键的技术方法。首先,在特定时间点(2024年5月末和6月)对两种鼠尾草进行采样。其次,利用Clevenger装置通过水蒸馏法提取精油,并采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对其化学成分进行分析鉴定。再者,通过消化和水溶剂法制备了两种植物的不同提取物。最后,采用琼脂扩散法、最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度测定来评估抗菌活性,并使用DPPH法评估植物提取物的抗氧化活性。整个研究过程体现了从样本处理、化学分析到生物活性评价的系统性。
精油产量与化学成分分析
研究人员首先比较了两种鼠尾草精油的产量。定量分析结果显示,S. macrosiphon的精油得率为1.05% ± 0.27%,显著高于S. reuteriana的0.42% ± 0.15%。在化学成分方面,GC-MS分析揭示了其主导化合物的差异:S. macrosiphon精油中的主要成分是苯甲酸苄酯(benzyl benzoate),占比高达77.45%;而S. reuteriana精油的主要成分则为芳樟醇(linalool,13.02%)和异戊酸己酯(hexyl isovalerate,9.32%)。这一发现表明,两种植物在次生代谢产物的合成上存在显著不同,这可能是其后续生物活性差异的化学基础。
抗氧化活性评估
研究通过DPPH自由基清除实验评估了不同植物提取物的抗氧化能力。结果显示,干燥的S. macrosiphon水提取物表现出最高的抗氧化活性,其半数抑制浓度(IC50)值最低,为(60.50 ± 6.54) μg/mL。IC50值越低,表明达到同等抗氧化效果所需的样品浓度越低,即抗氧化能力越强。这一发现提示S. macrosiphon的水溶性成分中含有高效的抗氧化物质。
抗菌活性评估
抗菌活性的评估是本研究另一核心。通过琼脂扩散法测定抑菌圈直径,以及确定最低抑菌浓度(MIC),研究者系统比较了精油和各类提取物的抗菌效果。最突出的发现来自于S. reuteriana的Clevenger植物果肉提取物(即提取精油后剩余的残渣制备的提取物,属于“废物”利用)。该提取物对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus, S. aureus)表现出最强的抑制效果,抑菌圈直径达37.5 mm;对革兰氏阴性菌大肠杆菌(Escherichia coli, E. coli)的抑菌圈直径为11 mm。这表明该废弃物提取物具有广谱抗菌潜力,且对S. aureus效果尤为显著。另一方面,S. reuteriana的精油对真菌白色念珠菌(Candida albicans, C. albicans)表现出最佳的抑制效果,其MIC值为125 μg/mL。值得注意的是,这是该精油对所有测试微生物中“最好”的MIC值,意味着其对白色念珠菌最为敏感。
本研究通过系统的比较分析,得出了一系列明确结论。首先,在两种卡山鼠尾草中,S. macrosiphon的精油得率显著高于S. reuteriana,且两者精油的主要化学成分完全不同,分别以苯甲酸苄酯和芳樟醇/异戊酸己酯为主导。其次,在抗氧化活性方面,干燥的S. macrosiphon水提取物展现出最优的潜力。最具应用价值的发现在于抗菌活性:S. reuteriana的Clevenger植物果肉提取物(一种废弃物)对S. aureus和E. coli表现出最强的抗菌效果,而其精油对C. albicans具有最佳抑制活性。
研究的讨论部分强调了这些发现的重要意义。它证实了即使是植物提取过程中的废弃物(如果肉残渣),也可能蕴含着不亚于甚至超过非废弃物部分的生物活性。具体而言,S. reuteriana的废弃果肉提取物作为一种“废物”,被证明是一种潜在的、强效的、廉价的且环境友好的抗菌剂来源,尤其针对金黄色葡萄球菌等病原微生物。这为制药和农业领域开发新型、可持续的生物活性产品开辟了新思路,实现了资源的循环利用和价值最大化。该研究不仅增进了对这两种特定鼠尾草物种生物活性的科学认知,更重要的是,它示范了一种综合利用植物资源、挖掘废弃物潜力的研究范式,对天然产物的开发和可持续利用具有重要启示。