La sostanza oleosa dall'odore aromatico ottenuta per estrazione e separazione dalle piante è chiamata olio volatile, noto anche come olio essenziale vegetale. Negli ultimi anni, sempre più ricerche si sono concentrate sugli effetti antibatterici dell’olio volatile. Utilizzando l'estrazione ad ultrasuoni per ottenere olio volatile dalle foglie di artemisia e curcuma, si è scoperto che questo olio volatile può inibire batteri patogeni come Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Staphylococcus epidermidis. Inoltre, l'olio volatile di Forsythia suspensa ha un effetto antibatterico più ampio e l'olio volatile di Forsythia suspensa di diverse origini può anche inibire i batteri. La ricerca ha scoperto che i principali componenti composti dell'olio essenziale sono la chiave per esercitare attività antibatterica, come timolo e carvacrolo nell'olio essenziale di timo, eugenolo nell'olio essenziale di cannella, eugenolo nell'olio essenziale di perilla, cinnamaldeide nel patchouli, olio essenziale di cannella e varie sostanze antrachinoniche nell'olio essenziale di cartamo. I risultati sperimentali di cui sopra riflettono l'effetto antibatterico dell'olio volatile in un singolo estratto vegetale. Un altro modo è mescolare l’olio essenziale vegetale con il butirrato di sodio per studiarne l’effetto antibatterico sinergico. I risultati mostrano che rispetto alla sola aggiunta di olio volatile, la miscela potenzia l’effetto inibitorio sull’Escherichia coli, ma non ha alcun effetto sui lattobacilli.
I metodi di estrazione dell'olio volatile di cartamo possono anche essere elaborati utilizzando la distillazione a vapore e l'estrazione fluida con CO2 supercritica. I risultati dei test antibatterici in vitro mostrano che gli oli essenziali di cartamo ottenuti con entrambi i metodi hanno proprietà antibatteriche ad ampio-spettro. Rispetto ai batteri Gram-negativi, l'olio essenziale della pianta di cartamo ha migliori danni ed effetti antibatterici sui batteri Gram-positivi, suggerendo così il meccanismo antibatterico dell'olio essenziale: poiché l'olio volatile agisce sulla membrana cellulare batterica per un tempo più lungo, aumenta gradualmente la permeabilità della membrana cellulare, con conseguente fuoriuscita di ioni sodio, potassio e calcio intracellulari, un aumento della conduttività cellulare e la morte batterica. Attraverso la microscopia elettronica a scansione, si può osservare che l'olio essenziale di cartamo agisce anche sulla membrana cellulare dell'Escherichia coli, provocando vari gradi di rottura della superficie liscia della membrana cellulare dell'Escherichia coli, modificando la permeabilità della membrana cellulare e provocando la fuoriuscita di proteine intracellulari e il rilascio di ioni potassio, provocando così la morte dell'Escherichia coli. Il motivo della rottura della membrana cellulare potrebbe essere che l'olio essenziale di cartamo influenza la formazione dei pori sulla superficie della membrana cellulare, causando danni alla membrana cellulare e il danno alla membrana cellulare diventa più evidente all'aumentare della concentrazione di olio essenziale di cartamo.
Il meccanismo antibatterico dell'olio essenziale di fiori di camelia comprende tre aspetti: da un lato, può danneggiare la struttura cellulare, non solo avendo un effetto dannoso simile sulla membrana cellulare dei batteri nocivi come gli oli essenziali di cartamo e cannella, ma avendo anche un effetto dannoso sulla struttura e sulla funzione della parete cellulare dei batteri nocivi, causando la fuoriuscita di acidi nucleici; D'altro canto, può prevenire la formazione di nuovi biofilm riducendo la biomassa e l'attività cellulare del biofilm, distruggendo così il biofilm pre-formato; Inoltre, il test di idrofobicità della superficie batterica indica che l'olio essenziale di cartamo può ridurre la capacità di adesione del ceppo batterico. I percorsi specifici di questi meccanismi antibatterici non sono ancora chiari e necessitano di ulteriori approfondimenti.
