通过常规提取法和超临界蒸汽提取法获得的香茅（Cymbopogon citratus）精油成分的化学特性、生物活性、分子对接分析以及密度泛函理论（DFT）研究

香茅草叶挥发油提取技术及生物活性研究，对比水蒸气蒸馏（HD）、蒸汽蒸馏（SD）和超临界蒸汽萃取（SHSE）三种方法对EO产量、成分及生物活性的影响。SHSE最高产EO（1.15%），含柠檬醛和奈尔，175℃时总抗氧化活性最强，抗菌/抗真菌活性显著。分子模拟证实γ-古吉烯等成分对靶蛋白抑制有效，DFT分析显示柠檬醛具有高反应活性。

摘要

背景

Cymbopogon citratus是一种在食品、农业、医药和香料行业中具有重要价值的植物。

目的

本研究比较了通过水蒸气蒸馏（HD）、蒸汽蒸馏（SD）和新兴的超临界蒸汽萃取（SHSE）技术提取的Cymbopogon citratus叶精油（EOs）的产量、挥发性成分和生物活性。同时，还利用分子对接和密度泛函理论（DFT）评估了主要活性化合物的生物功效。

方法

精油通过HD、SD和SHSE技术提取，并通过GC–MS分析其挥发性成分。抗氧化活性（AOAs）通过DPPH·、H₂O₂清除试验、亚油酸和FRAP测定法进行评估。抗菌活性通过resazurin微孔板试验、琼脂孔扩散试验和微稀释肉汤试验确定。通过分子对接和DFT等计算机模拟方法研究了主要成分的反应性和抑制潜力。

结果

SHSE技术的精油提取产量最高（1.15%），其中香茅醛（citral）和壬醛（neral）是主要成分。在DPPH和H₂O₂清除试验中，蒸汽蒸馏精油表现出最高的抗氧化活性；而在125°C下的SHSE精油在亚油酸测定中也表现出最高的抗氧化活性。175°C下的SHSE精油具有最高的总抗氧化含量，并表现出最强的抗菌和抗真菌活性。分子对接研究表明，γ-古军烯（γ-gurjunene）、倍半萜呋喃（sesquirosefuran）、t-香叶基香叶醇（t-geranylgeraniol）和香茅醛是对选定目标蛋白最有效的抑制剂；DFT分析基于能量间隙和整体反应性参数证实香茅醛是一种具有显著抗氧化潜力的高活性分子。

结论

SHSE技术在精油生产中表现出更高的效率，并增强了其生物活性；计算机模拟分析进一步证明了香茅醛的生物学重要性，表明其在制药和工业应用中的潜力。