新型天然植物抗生素牛至油的研究进展

摘要：牛至油是从天然植物牛至中提取的一种挥发油，其主要成分为酚类化合物，具有抗菌、抗氧化、增强机体免疫力等功效，是世界范围内认可的天然饲料添加剂，同时牛至油还具有较好的促动物生长作用，是一种天然、环保、安全的绿色抗生素。本文就近年来牛至油的研究进展加以综述，旨在为牛至相关制剂的研发提供理论依据。 
关键词：牛至油; 天然植物抗生素; 酚类化合物; 研究进展
作者： 韩飞、李瑾、潘悄悄、许汉林、杨明、赵志冬

牛至( Origanum vulgare L) 俗称马郁兰、牛膝草、止痢草、土香薷等，为唇形科牛至属多年生草本植物，主要生长于欧洲、非洲北部和亚洲等地区。在我国，牛至主要分布在四川、云南、甘肃、湖北、江西、安徽、贵州等地，生于海拔 500 ～ 3 600 m 的山坡、路 旁、灌丛、草地、林下。牛至味辛、性凉、无毒，全草可提取芳香油，也可用作香薷入药，还能作为蜜源植物使用，具有清热解表、理气化湿、利尿消肿之功效。现代药理学研究表明，牛至油还具有抗菌、杀菌、抗氧化、增强机体免疫力等功效。近年来，大量的研究报道表明: 牛至油可作为一种新型的天然植物抗生素，与传统化药抗生素相比，具有来源广泛、抗菌效果显著、不易产生耐药性、不良反应小、适用范围广等特点，其市场需求强烈，发展前景广阔。

1牛至油的理化性质及化学成分
牛至油( Oregano oil) 是从植物牛至中提取的一种淡黄色澄清油状液体，它在牛至全草中的大致含量为 1% ～ 10% ( mL /100 g 固重) ，具有百里香油似的辛辣气味，不溶于甘油，溶于丙二醇及大多数非挥发性油。牛至油在 4 和 20 ℃ 时贮存 24 个月后，其有效成分并未损失; 在 80 ℃ 以上，饲料、制剂、产品中有效成分损失 0． 79% ; 在后热化阶段 105 ℃ 时，有效成分损失仅为 2.01% ，由此可见，牛至油具有
较为稳定的理化性质。

美国农业部的“植物化学和植物生态学”数据库里记载，牛至油中包含约 50 种不同的化合物。 Bayramoglu 等［1］采用水蒸气蒸馏法来提取牛至油，经鉴定分析可知，牛至油中化学成分大部分为酚类化合 物，主要为香芹酚和麝香草酚，占 牛 至 油 的78% ～ 82% ，它们的前体化合物为 γ-萜品烯和 ρ-异丙甲苯，占总油的 5% ～ 7% 。昝俊峰等［2］对不同产地牛至挥发性成分进行分析时发现，产地不同的牛至挥发性的成分、种类及相对含量均具有一定的差异，但都具有香芹酚、麝香草酚、3-辛酮、月桂烯、P-聚伞花素、γ-松油烯、石竹烯及其氧化物等 8 种主要成分，相对含量均超过70%。

2 牛至油的提取方法
2.1 水蒸气蒸馏提取法 
采用传统的煎煮形式，挥发油以气态的形式挥发，经冷却即为所得的产品。 Figiel 等［3］用水蒸气蒸馏法和 GC-MS 对在 60 ℃ 温度下干燥后的牛至进行挥发油提取及分析，测得所含主要成分为香芹酚、麝香草酚和萜品烯等。张玉玉等［4］以 GC-MS 结合 GC-O 的方法，从牛至挥发精油中共分离及鉴定出了 35 种挥发性化合物，其中含量较高的挥发性物质为丁香酚甲醚( 30． 55% ) 、香芹酚( 8． 88% ) 、D-柠檬烯( 6.91% ) 等。目前，水蒸汽蒸馏法是提取牛至挥发油最常用的方法之一，该方法操作方便，所需设备简单，易于推广。

2.2 溶剂回流提取法 利用低沸点的弱极性有机
溶剂如石油醚、乙醚、乙醇等连续回流提取或冷浸提取，提取液经蒸馏除去溶剂，即可得到粗挥发油。孙丽娟等［5］以乙腈作为有机溶剂，同时超声波辅助萃取湖北省不同产地牛至药材中的挥发精油，并采用ＲP-HPLC 法测定各香芹酚和麝香草酚的含量，结果表明: 大别山一带产的牛至药材质量相对较好，且所含香芹酚和麝香草酚含量较高。此法需要大量高纯度溶剂，提取时间较长，浓缩时对挥发油可造成小部分的损失，且所得挥发油含杂质较多，对成分分析可能造成一定的影响［6］，故需进一步精制提纯。

2.3 微波辅助法 利用微波能对样品及其有机溶
剂进行加热，使提取物从样品中分离出来的一种高效分离技术。Bendahoua 等［7］采用微波辅助提取法从腺毛牛至( 拟) 中提取出牛至的挥发油，得率高，提取时间短，操作简单可行。赵海伊［8］采用微波辅助水蒸气提取法，用重蒸乙醚多次萃取，经无水Na2 SO4 干燥后，常压蒸馏浓缩至无乙醚味，从40g牛至样品粉中提取挥发油，得油率为 1． 737% 。此法所提取的牛至挥发性成分中含角鲨烯( 相对含量0．24% ) ，其具有很好的抗菌作用。

2.4 同时蒸馏萃取法( simultaneous distillation ex- traction，SDE) 
将有机溶剂和装有提取物的蒸馏水同时加热蒸馏，萃取过程只需少量的二氯甲烷就能实现对精油的高效萃取，不仅萃取温度较低，且挥发性成分蒸发出来就被二氯甲烷萃取，减少了挥发成分的损失和氧化。如赵海伊等［9］采用 SDE 法从牛至粉末中提取挥发油，同时蒸馏 6 h 后，经无水硫酸钠 脱 水、浓缩至无二氯甲烷气味，得 油 率 为2. 064% 。此法较水蒸气提取法效果好，已被广泛应用于植物精油的提取，但其在牛至挥发油的提取报道中相对较少。

2.5 超临界流体萃取法( supercritical fluid extrac- tion，SFE) 
利用超临界条件下的液体作为萃取剂，从液体或固体中萃取出特定成分，以达到某种分离目的的技术，特别适合提取分离挥发性热敏性组分的物质。信秀灵等［10］研究超临界 CO2 萃取挥发油的最佳工艺时，从 15 g 牛至粉中提取到了 0. 94%的挥发油有效成分。孙丽娟［11］采用超临界 CO2 萃取法提取牛至挥发性精油，发现其出油率比采用水蒸气蒸馏法提取的出油率高出 4． 87 倍，且有效成分的转移率也较之高 1． 36 倍，这充分体现了超临界萃取技术在植物精油提取方面的优越性。

3 牛至油的药理作用
3.1 抗菌作用 
有研究表明，牛至油中起抗菌作用主要成分为酚类及萜烯类，酚类物质可通过使细胞膜中的蛋白质变性而改变细胞膜的通透性，或与细胞膜中的磷脂反应，破坏了蛋白质的合成，使微生物细胞的生长受到抑制; 萜类物质也能影响细菌中的DNA 自我复制过程，从而抑制细菌的繁殖和生长过程，进而抑制菌体生长［12］。除此之外，香芹酚和麝香草酚的合成前体物质 γ-萜品烯和 ρ-异丙甲苯，也具有一定的抗病原微生物活性。Souza 等［13］报道牛至油可阻断金黄色葡萄球菌的肠毒素产生，当浓度达 0． 15 或 0． 3 μL·mL － 1时，可明显抑制细菌的生长，
当浓度达 0． 12 或 0． 6 μL·mL － 1时，可使细胞膜通透性改变，并导致细胞质缺失，这表明牛至油可预防由金黄色葡萄球菌肠毒素所引起的某些症状。同时牛至油对埃希大肠杆菌、鼠沙门菌、白色念珠菌、大肠弧菌等革兰阳性菌和阴性菌也具有高度的杀菌活性。 

3.2 抗氧化作用 
牛至油中含有多种化合物，起氧化作用的主要为酚酸类和萜类化合物。酚酸类化合物含有酚羟基，为抗氧化活性的基团，此类抗氧化剂在清除烷氧自由基过程中，主要是通过脱氢反应产生比较稳定的苯氧自由基来终止链式反应，所产生的苯氧自由基的稳定性与其清除自由基活性密切相关［14］。萜类化合物通常含 1 个或多个异戊二烯骨架，其化学性质活泼，易发生加成反应，具有较强的还原性，可使细胞膜和线粒体中的不饱和脂肪酸不被氧化。Ding 等［15］从牛至挥发油中分离出迷迭香酸酯，具有较强的抗氧化及抗黑色素生成的作用。 Kintzios 等［16］研究牛至油的体外抗氧化作用，发现将牛至油添加至食用香油中后，可防止油脂的氧化，维持油脂的稳定性，说明其具有较好的抗氧化作用。

3.3 增强机体免疫作用 
牛至油可以促进机体免疫器官的生长发育，提高吞噬细胞的吞噬能力，从而增强机体的免疫力。有研究表明，牛至油可抑制有害菌的生长繁殖，有利于正常微生物菌群的形成，增加了胃内容物的含量，并延长了营养物质在消化道的停留时间，促进了蛋白质等物质的吸收利用，这就为免疫器官的发育提供了充足的营养［17］。王 秋梅［18］在肉仔鸡中添加牛至油，结果显示: 42 日龄时，100 mg·kg － 1
牛至油组的 T 淋巴细胞酸性 α-醋酸萘酯酶的活性和 T 淋巴细胞转化率比对照组分别提高了 16． 56% 和 13． 90% ( P ＜ 0． 05) ，显著增强肉仔鸡的细胞免疫力。 

4 牛至油的相关产品
4.1 饲料的添加剂 
牛至油是中国农业部批准使用的抗菌促生长添加剂，配制成 10% 的预混剂用于饲料添加剂行业中，具有显著促进动物生长作用，能够促进营养物消化吸收，提高饲料利用率。 Botsoglou 等［19］发现在兔日粮中添加牛至油 200 mg·kg － 1，能有效延缓脂肪氧化，抗氧化能力与200 mg·kg － 1的 α-生育酚醋酸盐相当。王栋得等［20］在肉兔饲料中添加适量的牛至油，除可使之日增重提高、肉料比上升外，还可提高肝脏及血清中抗氧化酶的活性。  

4.2 天然抗生素 
牛至油可预防和治疗胃肠道内的细菌感染，如大肠杆菌、沙门菌、巴氏杆菌、葡萄球菌、链球菌、球虫等引起的疾病。Saeed 等［21］研究牛至油对革兰阳性菌的影响，发现其可抑制多种不同物种的革兰阴性菌活性。Bouhdid 等［22］研究发现，牛至油可改变铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌的功能和形态，且对铜绿假单胞菌的影响大于金黄色葡萄球菌。Velluti 等［23］对不同温度( 20 和 30 ℃ ) 和不同水分活度( 0． 95 和 0． 995 aw) 条件下两种浓度水平的牛至油( 500 和 1 000 mg·kg － 1 ) 进行实验，发现水分活度为 0． 995 aw( aw: 水分活度数值) 为牛至油抑制玉米中霉菌活性的最佳条件。Ocana-Fuentes 等［24］研究了牛至油中化学成分对激活人体的 THP- 1 细胞抗炎作用的影响，结果表明，香芹酚和麝香草酚等皆可使亲炎症肿瘤坏死因子、β-白细胞介素、白细胞介素 6 细胞因子合成降低，而抗炎症的白细胞介素 10 合成增加，这说明牛至油的某些化学成分对人体的 THP-1 细胞确有较强的抗炎作用。                                                                                                   
4.3 天然防腐剂 
牛至油其具有较强的杀菌作用，可替代有致癌、致畸或毒性的化学防腐剂作食品防腐剂。Sagdic［25］在研究牛至油对某些菌群的影响时
发现，牛至油对抑制食源性致病菌和腐败性菌群的生长 效 果 显 著。Atrea 等［26］ 在 真 空 包 装 中 添 加0. 2% ( v/w) 牛至油后，将章鱼贮藏在 0 ～ 3 ℃ 下，测 得 TMA-N( 三甲胺氮) 和 TVB-N( 挥发性盐基氮) 值明显低于对照组，可延长保质期 23 d。以上研究均表明牛至油的防腐性能优良，安全性高，是真正纯天然的防腐剂。

4.4 食品调味香料 
牛至油中的乙酸桧萜烯酯含量相对较高，具有浓郁的芳香味，可作为优良的食用调味香料。如在意大利，牛至油常用作披萨的调味剂。Bendini 等［27］发现牛至可以杀死假单孢菌、肠杆菌，有效降低肠炎沙门氏菌和乳酸菌的数量，使肉汁中的葡萄糖和乳酸含量更高，并能有效抑制假单孢菌对蛋白的分解，提高肉味的新鲜度。牛至油可与其他传统口味调配成独特的保健型饮料，如口感柔和的可乐味饮料。牛至油可药食两用，其产品畅销，供不应求。 

4.5 化妆品业方面 

牛至油可作护肤品和美容品的原料，任周爀等［28］发现，将牛至与寒兰、黄龙胆、锦葵及锐刺山楂的提取物作为有效成分添加于化妆品中，能抑制与炎症反应相关的氧化氮及组胺的分泌，使皮肤炎症缓和、弹性改善、皱纹减少等。林竹等［29］发现，甘牛至与百里香、人参、龙头竹、荷花及睡莲的提取物组合而成保湿化合物，可应用于保湿乳液、美容水、乳膏等化妆品中，对减少角质层中水分的流失，提高细胞锁水作用，增强皮肤的保湿性都具有显著效果。   

                                                                                                  

5 牛至油的应用
牛至油作为一种新型天然植物抗生素，可以代替合成抗生素应用于人和动物，具有抗菌效果强，安全性高，适用范围广，不产生耐药性等特点，还可与某些合成抗生素联用，加强对机体的抗菌作用。

5.1 在家禽及畜牧业中的应用 
牛至油作为一种饲料添加剂，被广泛运用于家禽及畜牧业中。如，徐善金等［30］考察了添加不同量的牛至油对樱桃谷鸭生产性能的影响，结果表明: 在肉鸭基础日粮中添加20 mg·kg － 1的牛至油时，增重效果最明显，耗料量最少，但肉料比最高。Allan 等［31］在繁殖母猪的分娩前和哺乳期的基础日粮中添加牛至油1 000 mg·kg － 1，结果表明，实验组母猪年死亡率极显著低于对照组( P ＜ 0． 01) ，实验组母猪哺乳期的淘汰率显著低于对照组( P ＜ 0． 05) 。井伟［32］报道，牛至油对其他动物，如鸡、鹅、兔、牛等也具有一定的促生长作用。以
上研究均表明，牛至油在家禽及畜牧中的作用不容忽视，具有良好的市场前景。

5.2 在水产业中的应用   
对南美白对虾的研究结果显示: 实验组的收获量比对照组高达 17% ; 实验组的个体体重比对照组高达 10% ; 实验组收虾时间也比对照组提前 2 d。 Yiagnisis［34］在海鲷( Sparus aurata) 日粮中添加 10 和 7． 5 mL·kg － 1的牛至油，结果表明两者均能抑制海鲷消化道中的弧菌，且对海鲷没有任何组织损伤。吴强强等［35］研究牛至油对建鲤生长性能的影响发现，在基础饲料中添加 0． 05% 的牛至油可显著提高建
鲤鱼种的增重率、蛋白效率及特定生长率。

5.3 在抗肿瘤方面的应用

牛至油除具有抗菌、抗氧化、增强动物机体免疫力等作用外，还具有抗肿瘤的作用。Al-Kalaldeh 等［36］研究发现，用乙醇提取的牛至挥发油中，有一种叫反式水合桧烯的物质，可以起到抗乳腺癌细胞株( MCF7) 增殖的作用。王宇等［37］采用 MTT 法检测不同浓度的牛至油对体外培养的多种肿瘤细胞株的生长抑制作用，结果显示: 人肝癌细胞系 HepG2、人子宫颈癌细胞系 JTC-26 和肺癌细胞系 A549 经不同浓度的牛至油作用后，肿瘤细胞生长受阻，这表明牛至油具有体外抗肿瘤活性。       

                                                                                                

5.4 与某些抗生素的联用
将添加剂Ⅰ( 牛至油 25 mg·kg － 1 + 黄霉素 Flavomycin 8 mg· kg － 1 ) 、添加剂Ⅱ( 牛至油 25 mg·kg － 1 + 莫能菌素Monensin 50 mg·kg － 1 ) 应用于奶牛生产中，结果表明，添加剂Ⅰ和添加剂Ⅱ组间因牛至油与黄霉素和莫能菌素的协同作用乳汁率及乳蛋白率均高于对照组，并可有效控制乳房炎，且牛至油与黄霉素的联用效果最佳。Hongbin 等［39］采用二倍稀释法对临床分离产超广谱 β-内酰胺酶( ESBLs) 大肠杆菌进行牛至油和某些抗生素药物联用体外药敏实验，结果显示，该菌对牛至油和多链丝霉素 polysporin 非常敏感。牛至油与卡那霉素联用对该菌呈现无关作用; 与阿莫西林、多链丝霉素、林可霉素联用显示为相加作用; 与氟喹诺酮类原料药、强力霉素、乙酰甲喹、氟洛芬联用均有协同作用。临床应用时，可降低化药抗生素的剂量，从而减少抗生素的不良反应。

6 小结
综上所述，牛至油作为一种新型天然植物抗生素，具有广谱抗菌、疗效显著、不易产生耐药性、不良反应小等特点，具有广阔的发展前景，亟待进一步开发利用，但也存在一些不足: ① 目前国内、外对牛至油化学成分中酚类化合物的研究和报道较多，但非酚类化合物的作用及机制研究较少，相关应用的研究几乎没有，可加大其投入和研发。② 在提取方法上，实验室一般采用水蒸气蒸馏法来提取牛至油，由于投料量低，操作简单方便，应用较为广泛。但在实际生产中，需大规模提取牛至油，目前哪种提取方法更适合于工业化大生产，即没有研究和报道，又没有统一的标准。牛至油提取的产业化研究应受到广泛的关注和足够的重视。③ 牛至随产地、海拔、收获季节和提取部位的不同，所含牛至油及其成分的差别较大。能否建立牛至油化学成分的相关标准，推 广 GAP 种植，值得考虑和推广。④ 在研发相关制剂时，乳剂、预混剂、滴剂、胶囊剂等口服制剂等较多，而非口服制剂的研究作者却未见报道，且临床上可选择的品种较为单一，应加强其他剂型的研发和应用。⑤ 目前，牛至油在化妆品中的应用仅仅是作为辅料或附加剂，这极大的掩盖了其优良的性能和潜在的价值。若能将其开发为天然护肤品和美容品的原料，其市场前景不可估量。

我国幅员辽阔，自然资源丰富，天然植被众多，加之中医药悠久的历史和独特的功效，必然能推动天然植物药的开发和应用，也将带来巨大的商机和广阔的市场。随着我国医疗水平的不断提高和制剂技术的飞速发展，相信在不久的将来，更多来源广、疗效好、毒性低的天然植物药定会孕育而生，蓬勃发展，中国天然产物及新药的研发也将迎来新的春天。 

参考文献略