广藿香中挥发油成分及其药理作用的研究进展

摘要 :广藿香是我国重要的临床中药,具有芳香化浊、开胃止呕、发表解暑等功效。广藿香主要活性组分为挥发油,目前已获取100多种挥发油成分。本文将从广藿香的不同部位角度,对广藿香中挥发油成分进行综述。由于广藿香挥发油化学成分复杂,提取方法较多且不

      摘要:广藿香是我国重要的临床中药,具有芳香化浊、开胃止呕、发表解暑等功效。广藿香主要活性组分为挥发油,目前已获取100多种挥发油成分。本文将从广藿香的不同部位角度,对广藿香中挥发油成分进行综述。由于广藿香挥发油化学成分复杂,提取方法较多且不同提取方法收率不同,而水蒸气蒸馏法(SD)是获取挥发油的传统方法,故将进一步根据不同的提取方法,对广藿香中的挥发油成分进行概述。同时将对广藿香中挥发油成分药理活性进行概述,为广藿香以后的研究与开发提供有用的价值参考。

     关键词:广藿香;挥发油;不同药用部位;全成分质量控制;水蒸气蒸馏法;超临界二氧化碳萃取法;抗菌
 
      广藿香Pogostemon cablin Benth)属于被子植物门(Angiospermae),双子叶植物纲(Dicotyledonae),唇形科(Labiatae),刺蕊草属(Pogostemon),锥序组(Sect. Paniculata)植物[1]。其作为药名在《名医别录》中已有记载[2],具有芳香化浊,和中止呕,发表解暑等功效。挥发油是广藿香的主要有效组分之一,目前为止,已从广藿香挥发油中分离出104个化学成分,其中26个化学成分的匹配度在85 %以上,占挥发油总量的45.32 %[3]。课题组在广藿香前期研究中发现,挥发油广藿香油中两种挥发油单体成分(见图1 A、B)是主要抗菌药效成分[4],在进一步研究中,又发现从广藿香的不同部位(叶、地上部分、带根全株)分离得到的挥发油成分,其具有抗白色念珠菌活性:全株组>地上组>叶组[5]。现代研究表明,广藿香中挥发油具有多种药理作用,包括抗菌[6]、抗氧化[7,8]、驱虫[9-11]等作用。本文就广藿香中不同部位的挥发油成分以及广藿香在抗菌、抗病毒作用、抗氧化作用、调节消化道功能和胃肠平滑肌解痉作用、抗炎、镇痛及解热作用等方面的药理作用进行综述。

广藿香中挥发油成分及其药理作用的研究进展

1. 广藿香中挥发油成分

1.1 广藿香地下部位(根、根茎)中挥发油成分(见表1)

      在历版《中国药典》中,地下部分均未作为广藿香油提取的药用部位,在采收过程中根、根茎都被人工切除去。现有文献表明,广藿香酮主要分布在广藿香药材地下部分(根、根茎),在根油中广藿香酮的含量为81.71 %,在根茎油中广藿香酮的含量为63.45 %,与地上部分相比,广藿香酮含量较高,是地上部分的2~4倍,而广藿香醇含量较低,仅为地上部分的1/5~1/18[12]。课题组前期研究中,通过比较分析14批广藿香叶组、地上组与14批带根全株组的GC-MS指纹图谱,发现叶组几乎不含广藿香酮。课题组进一步对广藿香不同药用部位挥发油抗白色念珠菌作用进行研究,发现其抗白色念珠菌活性:全株组>地上组>叶组;广藿香酮与抗白念珠菌活性相关度最高,因此提高了广藿香酮含量,可增加了抗白念珠菌的效果[5]。在2015版《中国药典》中,广藿香质量标准含量测定中仅仅只有广藿香醇(百秋李醇),没有广藿香酮含量测定[13]。可以根据采用全成分质量平衡法(mass balance,MB)去控制广藿香药材的质量,考虑增加广藿香酮的含量测定项目,建立对广藿香酮进行测定的方法和标准,从而可以进一步提升全成分质量平衡控制广藿香油品质的目的。
      广藿香成熟的根、根茎、茎、叶中均含有挥发油成分,但是不同药用部位中含油率均有差异:叶>根>根茎的含油率与茎相似[12]。广藿香成熟根的横切面结构是由表皮、皮层和中柱三部分构成。在1962年,Jensen W A[14]通过理化试验研究发现,挥发油经苏丹黑B染色剂处理后,在光镜下观察到的被染成黑色的圆形颗粒即为挥发油滴。现有文献研究表明,经苏丹黑B染色的广藿香成熟根的半薄切片中可以观察到,挥发油主要分布在木质部中木薄壁组织细胞里,且每个细胞均含有1~5个体积较大的挥发油滴韧皮部[15]。因此,说明广藿香根含有挥发油成分,阐明其具有一定的药用价值,广藿香地下部位也可作为评价广藿香药材的一个重要指标。

1.2 广藿香地上部位(叶、茎)中挥发油成分(见表1)

      广藿香挥发油成分研究一直是人们关注的焦点,尤其是地上部分化学成分的研究,周勤梅等[16]从广藿香地上部分中分离鉴定了13个化合物,其中5个化合物(见图2)均为首次从该属植物中分离得到。广藿香地上部位(叶)中挥发油成分主要为广藿香醇,其含量分布为叶(54.9 %)>全草(52.39 %)>茎(44.53 %)[17]。对广藿香叶的理化研究表明,在叶中,挥发油成分主要分布在叶肉组织和叶脉的韧皮部薄壁细胞中。通过显微观察,在叶肉横切面上,挥发油成分分布:栅栏组织>海绵组织。在叶脉中,挥发油成分分布:韧皮部>木质部和薄壁组织细胞[15]。课题组在对广藿香不同药用部位挥发油物质基础差异与抗白色念珠菌的相关性研究时,从广藿香叶组、广藿香地上组与全株组挥发油中共分离鉴定出22种化合物,其中α-愈创木烯(6.40 %)、α-布藜烯(6.06 %)(见图1)、百秋李醇(60.90 %)在广藿香叶含量最高[5]。因此,说明广藿香叶也是药用的重点部位,可以作为评价广藿香药材的又一个重要指标。
      广藿香地上部位(茎)中也含有挥发油成分。冯承浩等[15]从广藿香茎的成熟结构中发现,挥发油成分主要分布在皮层和韧皮部薄壁细胞中,且相对含量较少。不同的采收时节对广藿香茎中挥发油成分含量是有影响的。罗集鹏等[18]从不同采收期广霍香挥发油成分研究中发现,在7月、10月和1月广藿香酮含量在茎油为最高,而11月份含量最低,广藿香醇则全年变化不显著。莫建霞等[19]在比较浙江产藿香不同采收期和开花期不同部位(茎、叶和花)挥发油化学成分的异同时,发现挥发油含量在花前期和开花期较高,落叶期较低,在开花期时,藿香挥发油含量在花及叶中较高,而在茎中极低。
      结合课题组前期研究及现有文献报道,根、根茎、茎、叶中均有挥发油的分布。只取地上部分是不合理的,而且既耗费时,又浪费资源。为了扩大广藿香药材的药用部位,提高资源利用度,提升全成分质量平衡控制广藿香油。因此,课题组认为,可以考虑将“带根全株”作为广藿香药材提取挥发油的药用部位,这样不仅没有改变原有挥发油物质群的整体特征,还提高了广藿香油对白念珠菌的抗菌功效。

广藿香中挥发油成分及其药理作用的研究进展

表1 广藿香不同部位挥发油成分分布[5,12,17,20]

编号 化合物名称 分子量 不同部位
根、根茎、叶、茎
1 苯benzen 78 +   +  +  +
2 环己烷cyclohexane 84 +   +  +  +
3 顺式-1,3-二甲基环戊烷
cis-1,3-dimethyl-cyclopentane
98 +   —  —  —
4 1,2-二甲基环戊烷 98 +   +  —  —
5 庚烷heptane 100 +   +  +  +
6 3-甲基-1-丁醇3-methyl-1-butonol 88 +   —  —  —
7 甲苯methyl bezene 92 +   +  +  +
8 己醛hexanal 100 +   +  +  +
9 2-呋喃甲醛2-furancarboxaldehyde 96 +   —  —  —
10 5-甲基-2-己酮5-methyl-2-hexanone 114 +   —  +  +
11 乙苯ethylbenzene 106 +   +  +  +
12 1-已醇1-hexanol 102 +   —  +  +
13 1,3-二甲苯1,3-dimethyl bezene 106 +   +  +  —
14 l-甲基-2-戊基-环丙烷
1-methyl-2-pentyl-cyclopropane
126 +   —  —  —
15 苯甲醛benzaldehyde 106 +   +  +  +
16 α-蒎烯α-Pinene 136 +   +  +  +
17 7-辛烯-4-醇7-octen-4-el 128 +   +  +  +
18 2-β-蒎烯2-β-Pinene 136 +   +  +  +
19 2-戊基呋喃2-pentylfuran 138 +   +  +  +
20 苯乙醛benzeneacetaldehyde 120 +   —  +  —
21 dl-柠檬烯dl-limonene 136 +   +  —  +
22 表-2-辛烯醛[E]-2-oetenal 126 +   —  —  —
23 6-甲基-3,5-戊二烯-2-酮
[E]-6-methyl-3,5-heptadien-2-one
124 +   —  —  —
24 α-萜品油烯α-terpinolene 136 +   —  —  —
25 壬醛nonanal 142 +   —  —  +
26 2,4-癸二烯醛[E,E]-2,4-decadienal 152 +   —  —  —
27 乙酸壬酯aceticacid,nonyl ester 186 +   +  +  —
28 2-甲氧基-4-[2-丙烯基]-苯酚 164 +   +  —  —
29 β-广藿香烯 β-patchoulene 204 +   +  +  +
30 反式-丁香烯(石竹烯) trans-caryophyllene 204 +   +  +  +
31 α-愈创木烯α-guaiene 204 +   +  +  +
32 刺蕊草烯seychellene 204 +   +  +  +
33 α-广藿香烯patchoulene 204 +   +  +  +
34 δ-愈创木烯δ-guaiene 204 +   +  +  —
35 d-苦橙油醇(橙花叔醇)d-nerolidol 222 +   +  —  +
36 α-copaene 222 +   —  —  —
37 广藿香醇patchouli alcohol 222 +   +  +  +
38 广藿香酮pogostone 224 +   +  +  +
39 反式-法呢醇trans-farnesol 222 +   +  +  —
40 反式,反式-法呢醛trans,trans-farnesal 222 +   +  +  +
41 3,7,11-三甲基-2,6,10-十二烷三烯-1-醇乙酸酯
3,7,11-trimethyl-2,6,lO-dodecatrien-1-el,acetate
264 +   —  —  —
42 十六烷酸hexadecanoic acid 256 +   +  +  +
43 十七烷酸heptadecanoic acid 270 +   +  —  —
44 9,12-十八碳二烯酸
9,12-octadecadienoic acid[z,z]
280 +   +  +  +
45 十七碳烯-[8]-羧酸
heptadecen-[8]-carbonic acid-[1]
282 +   +  —  —
46 十八烷酸octadecanoic acid 284 +   +  —  +
47 [z,z]9,12-十八烷二烯酸甲酯
9,12-octadecadienoic acid[z,z],methyl ester
294 +   +  +  +
48 2,3-二甲基-戊烷2,3-dimethyl-pentane 100 —   +  +  —
49 3-甲基-己烷 100 —   +  +  +
50 反式-l,3-二甲基环戊烷
trans-l,3-dimethyl-eyclopentane
98 —   +  —  —
51 5-甲基-己酮5-methyl-hexanone 114 —   +  —  —
52 l,4-二甲苯1,4-dimethyl bezene 106 —   +  +  —
53 1,5-辛二烯-3-醇[5z]-octa-1,5-dien-3-ol 126 —   +  +  +
54 2-辛烯醛[E]2-octenal 126 —   +  —  —
55 3,5-辛二烯-2-酮3,5-octadien-2-one 124 —   +  —  —
56 沉香醇linalool 154 —   +  —  —
57 l-乙基-丁苯(1-ethylbutyl)-benzene 162 —   +  —  —
58 丙酸里哪酯linalyl propionate 210 —   +  —  —
59 另丁苯[1-methyl pentyl]-benzene 162 —   +  —  —
60 l-异丙基-2-羟基-苯甲酸
1-methylethyl-2-hydroxy-benzoic acid
180 —   +  —  —
61 癸二烯醛decadienal 152 —   +  —  —
62 β-榄香烯β-elemene 204 —   +  +  —
63 桧烯junipene 204 —   +  —  —
64 杜松烯β-selinene 204 —   +  —  —
65 1,2,3,4-四氢-1,6-二甲基-4-异丙基萘1,2,3,4-tetrahydro-1,6-dimethyl-4-(1-methylethyl)-
naphthalene
202 —   +  —  —
66 1-丁基辛苯 [1-butyloctyl]-benzene 246 —   +  —  —
67 1-丙基壬苯 [1-propylonyl]-benzene 246 —   +  —  —
68 1-乙基癸苯 [1-ethyl decyl]-benzene 246 —   +  —  —
69 1-甲基十一基苯 [1-methylundecyl]-benzene 246 —   +  —  —
70 牻牛儿醇乙酸酯 geranyl actate 196 —   +  +  +
71 1-丁基壬苯 [1-butylnony]-benzene 260 —   +  —  —
72 邻苯二甲酸二异丁酯 278 —   +  +  —
73 1-甲基-十二烷苯 [1-methyldodecyl]-benzene 260 —   +  —  —
74 邻苯二甲酸二丁酯 278 —   +  +  +
75 α-葏草烯 204 —   —  +  +
76 别香橙烯 204 —   —  +  +
77 α-石竹烯 α-Caryophyllene 204 +   +  +  +
78 β-石竹烯 β-Caryophyllene 204 +   +  +  +
79 γ-广藿香烯 γ-Patchoulene 204 +   +  +  +
80 δ-蛇床烯 δ-Selinene 204 +   +  +  +
81 α-布藜烯 α-Bulnesene 204 +   +  +  +
82 ( + )-环蒜头烯( + )-Cyclosativene 204 +   +  +  +

注:“+”检出的成分,“—”未检出的成分。

2.挥发油的提取工艺

       水蒸气蒸馏法(SD)是获取挥发油的传统方法,随着学科交叉的发展,提取分离的方法不断地被改进。从20世纪80年代开始,超临界CO2萃取(SCDE)迅速发展的一种新型化学分离技术,具有萃取速度快、收率高、不需要有机溶剂、无毒性物质残留等优点,特别适于对湿热不稳定物质的萃取,因而越来越受到人们重视。本文根据这两种不同的提取方法对广藿香中的挥发油成分进行综述。

2.1水蒸气蒸馏法

      传统的广藿香挥发油提取方法为水蒸气蒸馏法。冉蓉等[21]采用水蒸气蒸馏法提取广藿香挥发油,从广藿香油中分离出92个成分,鉴定出22个化学成分,占总量的85.80 %,其中水蒸气蒸馏所得挥发油(广藿香醇)高达38.78 %。李江涛等[22]研究发现,广藿香用水蒸气蒸馏法提取挥发油,分离鉴定出30个化学成分,占挥发油总最的46.93 %,其中主要挥发油成分为广藿香醇和广藿香酮。水蒸气蒸馏法虽然具有操作简单、成本低、产量大和挥发油的回收率较高等优点,但是由于广藿香中多为低沸点和易氧化物质,温度较高时,某些成分不稳定,容易受热分解,所以采用SD法提取时其成分容易受到破坏。

2.2超临界CO2萃取法(SCDE)

      超临界CO2萃取法是一种新型化学分离技术,由于其独特的优点,在近几年中越来越受到人们重视[23]。刘志华等[24]采用超临界CO2萃取法从广藿香中提取广藿香油,得到相对含量0.5 %以上有12种化学成分,占总挥发油98 %以上,其中广藿香醇相对含量为26.40 %。吴友根等[25]研究指出,超临界CO2萃取法提取挥发油其得率为2.60 %,而水蒸气蒸馏法提取挥发油得率1.59 %,相比之下,超临界CO2萃取挥发油得率是水蒸气蒸馏法的1.64倍。由于这两种提取方法所得挥发油得率相差较大,可以根据广藿香中组分性质的不同而选取不同的提取方法,这样对广藿香药材中其他成分破坏就较少。例如:高沸点、热敏性、易氧化物质可采用SCDE法所提取,而热稳定、不容易氧化分解的组分可采用SD法提取,这样就可以最大化提取广藿香中挥发油成分,进而提高全成分质量控制广藿香药材。

3.广藿香的药理作用

3.1抗菌、抗病毒作用

      广藿香中挥发油成分具有广泛的抗菌效果,对细菌、病毒、真菌等均有作用。课题组前期在研究广藿香油抗菌主要药效物质时,发现百秋李醇与广藿香酮为广藿香油的主要抗菌活性物质,但抗菌效果有所差异,对革兰氏阳性菌的抑制作用:广藿香醇>广藿香酮,对革兰氏阴性菌的抑制作用:广藿香酮>广藿香醇;且这两个成分配伍比例不同,广藿香油对不同菌种的抗菌效果也略有差异[4]。课题组在进一步的研究中发现,广藿香酮与抗白念珠菌活性相关度最高,增加其含量,可提高抗白念珠菌的效果[5]。相关文献也有报道[26-28],广霍香酮对抗白色念珠菌有一定的抑制作用,可用于治疗由白色念珠菌引起的阴道炎症,且抑菌和杀菌效果药效果较好。魏晓露等[29]通过对广藿香油抗病毒的物质基础研究发现,在体外体内,广藿香油均有抗病毒效果,其对柯萨奇病毒、腺病毒和甲型流感病毒等都有抑制作用,尤其对柯萨奇病毒的抑制作用最明显,但对呼吸道合胞病毒和单纯疱疹病毒几乎无作用。广藿香醇和广藿香酮也具有抗病毒作用,其中广藿香醇的抗病毒效果明显优于广藿香酮,尤其在抗腺病毒方面作用最明显,作用靶点以腺病毒负责翻译衣壳蛋白的Hexon基因为主。

3.2抗氧化作用

      通过查阅相关文献,发现广藿香抗氧化活性鲜有报道。张丽敏等[30]以广藿香精油为原料,对其清除羟自由基的能力、清除超氧阴离子活性、还原能力、总抗氧化能力及抗脂质过氧化活性进行评研究,发现广藿香精油能够清除超氧阴离子自由基、羟自由基,可以抑制脂质过氧化,具有一定的还原能力和总抗氧化能力,可作为一种自由基清除剂和抗氧化剂,在药用和化妆品产业化方面将具有良好的开发应用。魏金凤等[31]研究发现,广藿香乙酸乙酯部位具有清除DPPH自由基能力[IC50(79.6±3.14) mgžL-1],证明广藿香具有一定的抗氧化能力,且推测其抗氧化活性成分很可能存在于中等极性和低极性成分中。Wei A等[32]研究报道,广藿香油中的百秋李醇也具有显著的抗氧化活性。

3.3调节消化道功能和胃肠平滑肌解痉作用

      广藿香具有一定调节胃肠道功能。梅清华等[33]对广藿香不同极性去油水提取物分别对雌雄小鼠肠推进功能的作用进行研究,发现广藿香调节小鼠胃肠功能作用主要由高极性成分主导,在极性6.6溶剂提取部分有明显抑制作用。何冰等[34]研究指出,广藿香去油部分5种不同极性提取物(乙醇沉淀物组、水溶液组、正丁醇提取物组、乙酸乙醋提取物组和氯仿提取物组)能不同程度地增加胃酸分泌,提高胃蛋白酶活性,减少番泻叶引起的腹泻次数和抑制冰醋酸引起的内脏绞痛。
      广藿香对胃肠平滑肌解痉也有一定的作用。已有研究表明,广藿香的三种不同提取物:水提物、去油水提物和挥发油均可抑制乙酰胆碱、氯化钡引起的痉挛性收缩,其抑制强度:挥发油>去油水提物>水提物,提示广藿香的三提取物均能解除肠道痉挛[35]。此外,Ichikawa K等[36]研究指出,广藿香的沸水提取物能对抗钾离子引起的豚鼠直肠条挛缩和钙离子所致的大鼠主动脉条的收缩,且证实广藿香醇是钙拮抗作用的主要活性成分。

3.4抗炎、镇痛及解热作用

      王玥等[37]在研究广藿香精油抗炎祛痘的作用机制时,发现广藿香精油能够有效抑制被痤疮丙酸杆菌诱导的THP-1中炎症因子IL-1β的分泌,并显著降低痤疮丙酸杆菌诱导的THP-1内TLR2mRNA转录,从而起到抑制炎症信号转导和继发性炎症介质生成的作用。广藿香油对家兔内毒素性发热也有一定的解热作用,其解热机制可能与抑制内毒素性发热家兔血清中TNF-α和下丘脑中cAMP含量升高有关[38]。Li Y C等[39]在研究广藿香醇对二甲苯致小鼠耳廓肿胀和角叉菜胶致大鼠足跖肿胀的实验中发现,广藿香醇具有很强的抗炎活性,其作用机制可能与下调肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β、诱导型一氧化氮合酶(iN0S)和环氧化酶-2的mRNA有关。Su J Y等[40]研究表明,广藿香油、莪术油以及野菊花的超临界流体CO2提取物具有较强的抗炎作用。赵书策等[41]对广藿香进行抗炎、镇痛作用的动物实验研究,发现广藿香提取物能明显抑制二甲苯所致的小鼠耳廓肿胀和醋酸所致的扭体实验。提示广藿香提取物具有明显抗炎、镇痛作用。

3.5其他药理作用

       广藿香挥发油具有一定的止咳、化痰作用。药理实验表明,广藿香挥发油能明显延长引起小鼠咳嗽的氨水喷雾时间(EDT50),能促进小鼠气管酚红的排泌[4243]。广藿香酮为广藿香精油杀虫的主要活性成分之一,可毒杀鳞翅目害虫斜纹夜蛾和甜菜夜蛾,广藿香酮有望开发成一种新型的绿色杀虫剂[4445],同时,广藿香酮还有具有防腐作用[46]。已有文献研究报道,广藿香挥发油成分(广藿香醇)对A型(H21)流感病毒有明显的抑制作用[47]

3结语

      随着社会不断的进步和各学科不断交叉发展,各种新型提取分离技术如雨后春笋不断出现,许多新的挥发油成分仍不断地被发现,广藿香挥发油成分种类不断增多,且药理活性各有不同。现行2015版《中国药典》一部中,对广藿香油的测定仅以广藿香醇(百秋李醇)作为含量指标进行质量控制。近几年,有关广藿香挥发油成分(广藿香酮和广藿香醇)药理作用的实验研究较多,已证实其在抗菌方面有较强的药理活性。提示可以加入广藿香酮含量控制标准,对广藿香药材和广藿香油的质量进行控制。
      目前,人们仅把广藿香地上部位当做药用部位,而将地下部分(根茎和根)摘除弃去。现已有相关文献研究表明,地上部位和地下部位均有挥发油的分布。课题组之前研究认为,可以考虑将“带根全株”作为广藿香药材提取挥发油的药用部位,这样在没有改变原有挥发油物质群的基础上,还可提升全成分质量控制广藿香药材和广藿香油,使之具有科学性和合理性,为以后广藿香药材有关药物的研究开发提供新思路和科学指导意见。相信随着以后对广藿香挥发油成分的分析和其药理作用研究的不断深入,广藿香挥发油成分在临床应用范围将会越来越广泛。

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