探秘古罗马斗兽场：精油成为对抗生物膜 “绿色卫士”

为解决传统生物杀灭剂问题，研究人员测试精油对斗兽场生物膜微生物的作用，发现肉桂等精油效果佳，为遗产保护提供新方向。

　　在古老的罗马，宏伟的斗兽场静静诉说着历史的沧桑。然而，近年来，斗兽场地下区域却遭遇了一场 “微生物危机”。随着时间的推移，这里的生物降解微生物大量滋生，形成的生物膜对斗兽场的建筑材料造成了严重破坏。传统的生物杀灭剂，如基于季铵盐的商业产品，不仅对操作人员有毒、危害环境，而且随着使用次数的增加，微生物逐渐产生抗药性，使得这些方法的效果越来越差。常规的现场管理手段，如定期消毒和水洗，不仅耗费大量人力，还对建筑材料造成额外压力。为了守护这一珍贵的文化遗产，来自意大利多所高校和研究机构的研究人员 Roberta Ranaldi、Lorenza Rugnini 等人开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Applied Microbiology and Biotechnology 》杂志上。

研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过显微镜观察对采集自斗兽场地下区域的生物膜进行表征，确定其中微生物的种类和特征。其次，采用气相色谱 - 质谱联用（GC - MS）技术分析精油的成分。最后，分别通过测量光合活性、观察形态变化、检测自发荧光以及监测微生物生长等实验，评估精油对光养微生物和异养微生物的生物杀灭效果。

研究结果如下：

• 生物膜特征：斗兽场地下生物膜的光养微生物群落包含蓝藻、绿藻、硅藻和苔藓等，经培养后主要由绿藻组成。而异养微生物方面，共分离出 22 种细菌和 6 种真菌，细菌以革兰氏阴性菌为主，真菌则属于镰刀菌属、青霉属和拟青霉属123。
• 精油成分分析：GC - MS 分析显示，所测试的精油均为复杂混合物。例如，薰衣草精油主要成分是萜类化合物，其中芳樟醇含量较高；罗勒精油主要由草蒿脑构成；肉桂精油主要成分包括肉桂醛、肉桂酸乙酯和丁香酚等45。
• 精油对光养微生物的生物杀灭效果：实验表明，5%（v/v）浓度的精油中，肉桂、牛至和百里香精油对光养生物膜的光合活性抑制效果显著，处理 24 小时后，光合产率降低近 99%，且在两个月内都未出现光合活性的恢复。而 0.5%（v/v）浓度的精油效果不佳。显微镜观察发现，经这三种精油处理后的生物膜，细胞形态发生明显变化，色素流失，甚至细胞死亡678。
• 精油对异养微生物的抑菌效果：在对异养微生物的测试中，5%（v/v）浓度的肉桂、牛至和百里香精油对多种细菌和真菌表现出抑制作用。其中，肉桂精油效果最为突出，能抑制几乎所有分离出的异养微生物，仅 5 种细菌菌株除外。而且，这些精油对部分耐苯扎氯铵的菌株也有效910。

研究结论和讨论部分指出，该研究首次证明了肉桂、牛至和百里香精油对斗兽场地下生物膜中的光养和异养微生物均有显著的抑制效果。这一成果为文化遗产保护提供了一种绿色、可持续的生物杀灭剂选择。未来，研究人员计划进一步探究这些精油与特定石材底物之间的相互作用，开发适用于现场应用的环保型生物杀灭剂。同时，考虑到不同微生物对精油的敏感性差异，混合多种精油制成广谱生物杀灭剂，有望有效对抗复杂的微生物群落，并降低微生物产生抗药性的风险。此外，规范精油的应用方法，如嵌入载体基质和确定暴露时间，将有助于建立可重复的实验方案，为传统保护方法提供可持续的替代方案。总之，这项研究为文化遗产的保护开辟了新的道路，让古老的斗兽场在现代科技的守护下，得以长久地保存其历史魅力。