油樟叶的化学成分及其生物活性研究进展
2019-12-13胡文杰戴彩华
胡文杰 罗 辉 戴彩华
(井冈山大学生命科学学院1,吉安 343009) (井冈山大学医学部2,吉安 343009)
油樟[Cinnamomumlongepaniculatum(Gamble)N.Chao],又名大叶樟,隶属于樟科(Lauraceae) 樟属(Cinnamomum),为中国特有树种,已被列为国家Ⅱ级重点保护野生植物。该植物主产于四川宜宾,在江西﹑湖南﹑湖北﹑广西等地均有分布[1]。现代天然产物化学及药理学研究进一步表明,油樟各部位含有精油、有机酸、酚、鞣质、油脂、甙类、甾体、内酯、香豆素及其甙类等多种结构类型次生代谢产物,具有抗菌[2-11]、抗炎镇痛[12-15]和抗癌[16-18]等活性。
油樟是一种优良的材用﹑药用兼之的植物,全身都是宝,资源较为丰富。国内外有学者已对油樟精油的化学组成、提取制备及其生理功能作了一些基础的研究,取得了斐然可观的成果。本文就油樟叶的化学成分与提取制备、生物活性和加工利用等方面的研究情况进行综合分析,以期为我国油樟叶及其他部位资源的精深加工与综合利用提供参考。
1 油樟叶精油化学成分分析、提取的影响因素
近年来对油樟叶精油化学成分的研究较多,主要是采用水蒸气蒸馏法提取精油,并利用 GC-MS 技术进行化学成分分析。黄远征等[19]采用水蒸气蒸馏法提取油樟叶精油,用毛细管气相色谱-质谱-计算机联用技术,毛细管气相色谱保留指数和毛细管标准品叠加法分析了油樟叶精油的化学成分,共鉴定出28个成分,其中主要成分是1,8-桉叶脑﹑α-萜品醇和香桧烯。大量文献报道植物产地不同、采收季节不同和样品处理方法不同等原因会导致植物精油成分的含量和种类有所差异。对湖北产油樟叶精油进行分析,共鉴定出 45 个成分[20],对江西南昌产油樟叶精油进行分析,共鉴定出 39种成分[21],但从四川宜宾产油樟叶精油中有得到出28个成分[15],也有得到13个成分的[22],可见产地对油樟叶精油成分的影响较大。比较水蒸气蒸馏法﹑酶辅助-水蒸气蒸馏提取法[3]微波水扩散重力法[23]以及微波辅助-水蒸气蒸馏串联双柱液液提取法[24]等提取油樟叶精油的得率,后三者可显著提高油樟叶精油得率,因此提取方法也会影响油樟叶精油的获得量。此外,针对油樟叶精油化学成分分析方法的研究亦有零星报道,有采用 GC-MS 联用技术,也有采用GC-MS 联用技术结合保留指数进行定性、定量分析油樟叶精油化学成分的,但测定的化学成分有所差别。可见影响油樟叶精油成分鉴定的因素诸多,且油樟叶精油具有不稳定的特点,因此在其开发利用研究中,应该注意选择适宜的方法准确地分析油樟叶精油化学成分。
2 油樟叶精油的化学成分研究
统计并总结有关油樟叶精油化学成分的文献报道,发现目前从油樟叶精油中共鉴定出化学成分有113 余个,种类包括烃类、醇类、酯类、醛类、酮类、酚类等化合物。其中油樟叶精油相对质量分数大于1% 的化学成分有41个,包括烃类成分 22 个,醇类成分12个,酯类成分 3个,醛类成分 2个,酮类和酚类成分各 1 个。但是文献报道的化合物种类数量及其相对含量差异较大。现根据官能团分类整理油樟叶油中已鉴定的相对质量分数大于1%化学成分如下。
2.1 烃类化合物
油樟叶精油中烃类化学成分种类数量最多,共鉴定出22个烃类化合物(表1)。据报道文献 [19]得到烃类4种,即香桧烯﹑α-蒎烯﹑香叶烯和β-蒎烯; 文献 [20] 得到烃类5种,即α-蒎烯﹑β-蒎烯﹑α-水芹烯﹑ρ-聚伞花烃和β-石竹烯;文献 [21] 得到烃类3种,即β-蒎烯、β-水芹烯和β-侧柏烯;文献 [15] 得到烃类6种,即3-蒈烯、β-水芹烯、萜品油烯﹑α-松油烯﹑α-石竹烯和β-葎草烯;而文献 [22] 得到烃类5种,即α-蒎烯、香叶烯、2(10)-蒎烯﹑1,1-二甲基,2-(3-甲基-1,
表1 油樟叶油中烃类化合物
3-丁二烯)-环丙烷和β-水芹烯;文献 [3] 得到烃类9种,即3-蒈烯、β-水芹烯﹑萜品油烯﹑α-松油烯﹑4-亚甲基-1-( 1-甲基乙基) 环己烯、β-罗勒稀﹑γ-榄香烯﹑α-石竹烯和β-葎草烯;李双阳 [23] 得到烃类3种,即α-蒎烯﹑香桧烯和石竹烯;文献 [24]得到烃类4种,即α-蒎烯﹑β-蒎烯﹑β-香叶烯和γ-萜品烯。以上这些化合物的相对质量分数均大于1%。该类化学成分种类数量多、含量相对较高,但文献报道中其相对含量差异较大,范围为1.01%~17.44%,与检测方法、植物产地不同有关。此外,针对该类化合物的药理药效研究亦较少。油樟叶精油中烃类化合物(表1)。
2.2 醇类化合物
油樟叶精油中已鉴定出的醇类化合物相对质量分数大于1%的种类数量仅次于烯烃类化合物,目前共鉴定出 12个(表2)。分别为1,8-桉叶脑(60.81%)﹑α-萜品醇(15.43%)﹑异愈创木醇(44.78%)﹑愈创醇(5.07%)﹑β-桉叶醇(37.89%)﹑松油醇(5.67%)﹑萜品醇-4(1.58%)﹑香叶烯醇(4.82%)﹑反式-辣薄荷醇(1.19%)﹑匙叶桉油烯醇(1.26%)、芳樟醇(3.88%)和1-甲基-4-(1-甲基乙基)环己醇(1.92%),其中1,8-桉叶脑﹑异愈创木醇﹑α-萜品醇﹑β-桉叶醇为油樟叶精油醇类化学成分中含量较高的成分,但研究其与油樟叶功效相关的药理研究则较少。因此,应加强含量较高的醇类化合物与油樟叶精油功效相关的药理活性研究。
表2 油樟叶精油中醇类化合物
2.3 酯类化合物
目前油樟叶精油中相对质量分数大于1%的酯类化合物共鉴定出 3个,即乙酸异龙脑酯﹑乙酸-4-松油烯醇酯和乙酸松油酯(见表3),其化合物种类数量不但低于烃类和醇类化合物,而且其相对质量分数也较低。研究发现油樟叶精油酯类化学成分含量较高的为乙酸松油酯,而乙酸松油酯是松油醇的酯化产物,具清香带甜,似香柠檬、薰衣草气息,留香时间较长,被广泛用于日用香精香料和配制香柠檬油、薰衣草油、橙叶油等原料。
表3 油樟叶精油中其他类化合物
2.4 醛类化合物
油樟叶精油中相对质量分数大于1%的醛类化合物有2种,即橙花醛和牻牛儿醛(见表3),约占5.7%,但各种化合物相对质量分数较高(均高于7.6%)的特点。这2种化学成分均在湖北产油樟叶精油中被检测到,但针对上述化合物的药理药效等方面研究极少。
2.5 酮类化合物
油樟叶精油中相对质量分数大于1%的仅有1种,即樟脑(见表3)。这种化合物仅在江西南昌产的油樟叶精油中被检测到,且含量较低,为1.02%。但此化合物的生理活性研究较多。
2.6 酚类化合物
油樟叶精油中还含有酚类化合物,其种类数量与酮类化合物相当,仅1个,为2,4-二叔丁基酚,可作抗氧剂、稳定剂、紫外线吸收剂的中间体(见表3)。
3 油樟叶非精油的化学成分研究
3.1 黄酮类
杜永华等[25]研究发现双波长分光光度法、单波长分光光度法均可用于油樟叶总黄酮含量的测定,但双波长法的稳定性、精密度、重现性、回收率更好,双波长法测得脱脂油樟叶中总黄酮含量为19.21 mg/g。
3.2 糖类
敖光辉等[26]采用蒽酮-硫酸法测定油樟叶总多糖含量为24.9 mg/g。杜永华等[27]以提取温度、液料比、浸泡时间和提取时间为影响因素,以多糖提取率为考察指标,在单因素试验基础上,采用均匀设计法优选油樟叶多糖的提取工艺,结果为提取温度100 ℃、液料比16∶1(mL/g)、浸泡时间0 min、提取时间215 min,在此条件下,油樟叶多糖提取率为14.36%。
3.3 其他物质
杜永华等[28]采用系统预试和专项预试相结合的方法分析了脱油油樟叶的化学成分,研究发现脱油油樟叶中含有有机酸、酚、鞣质、油脂、氨基酸、多肽、蛋白质、甙类、甾体、内酯、香豆素及其甙类等化学成分。可见,脱油油樟叶中的化学成分类型较为丰富,并具有一定生理活性。
4 油樟叶的生物活性
4.1 抑菌作用
国内外研究显示油樟叶对辣椒疫霉病原真菌(Phytophthoracapsici)、大肠杆菌(Escherichiacoli)、须毛癣菌(Trichophytonmentagrophytes)和犬小孢子菌(Microsporumcanis)等许多菌类具有抑制作用,且抑菌作用非常明显。
陶翠等[2]研究表明,油樟叶挥发油对须毛癣菌、犬小孢子菌和石膏小孢子菌3种真菌具有较强的杀菌作用,其杀菌机理为破坏真菌的细胞器。丛赢[3]的研究显示,油樟叶精油对枯草芽孢杆菌(Bicillussubilis)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、鼠伤寒沙门氏菌(Salmonellatyphimurium)酵母菌(SaccharomycesSP.)等15种菌都具有一定的抑菌效果,并具有广谱抗菌性。游玲等[4]发现油樟叶内生真菌 YY6对辣椒疫霉等 5种常见植物病害的病原真菌具有明显抑制作用,因此,YY6具备开发为多种植物病害生防菌的潜力。王涛等[5]研究发现,油樟(Cinnamomumlongepaniculatum)根、茎、叶分离出 104株内生真菌中有 33株对辣椒疫霉病原菌等 8种植物病原真菌中至少 1种具有不同程度的抑制效果。刘宇[6]研究表明,饲料中添加适量的油樟叶挥发油β-环糊精包合物对鸡大肠杆菌病具有不同程度的疗效,其中7.2% 油樟叶挥发油β-环糊精包合物组的治疗效果最明显。还有学者研究油樟叶油枯提取物(乙醇浸膏、乙酸乙酯萃取相﹑正丁醇萃取相和水萃取)抗菌的活性。研究发现乙酸乙酯萃取相,正丁醇萃取相存在抗菌活性物质[7-8]。范静等[9]研究表明油樟叶挥发油水乳剂对兔自然感染的皮肤真菌病具有一定的疗效。以上研究结果表明,油樟叶的提取物在食品医药具有很大的发展潜力。国外的研究主要是油樟叶精油的某一单体化合物的药理活性,如Li等[10-11]研究发现油樟油中1,8-桉叶脑和α-萜品醇对大肠杆菌具有良好的抑制效果。
4.2 消炎镇痛作用
据文献报道,油樟叶提取物具有一定的消炎镇痛作用,不过没有深入研究其抗炎效果﹑活性成分和机理。曹玫等[12]研究表明,油樟叶精油中、低剂量组可延长小鼠对热致痛的痛阈时间,高、中剂量组可显著减少小鼠醋酸致痛扭体次数,镇痛百分率分别为 74.69% 和73.11%,与对照组呈极显著差异。魏琴等[13-14]分别研究了油樟叶乙醇提取物和乙酸乙酯萃取物的镇痛抗炎作用,结果显示它们均具有较好的消炎镇痛效果。丛赢等[15]研究发现油樟精油对 LPS 致炎 RAW264.7 巨噬细胞的抗炎作用;并通过角叉菜胶足肿胀致炎模型检测油樟精油的体内抗炎活性。
4.3 抗癌作用
有关油樟叶提取物抗癌作用,国内外有相关报道,如有学者运用MTT法研究油樟叶提取物体外抗肝癌BEL-7402 的活性[16-17]。Song 等[18]研究结果也证实了油樟提取物具有抗癌作用。
4.4 抗氧化作用
敖光辉等[26]采用烘箱贮藏法测定油樟叶总多糖抗猪油和菜籽油氧化作用,研究发现油樟叶粗多糖对猪油和菜籽油均具有较好抗氧化作用,且呈浓度依赖性。杜永华等[25,27]分别研究了油樟叶多糖﹑总黄酮的体外抗氧化活性作用。丛赢等[15]、Liu等[29]也证实了油樟叶精油具有一定的抗氧化能力,表明油樟叶提取物具有作为天然抗氧化剂的开发潜质。
5 讨论与展望
油樟叶化学成分因不同地域有所不同,这可能是受各地气候条件、土壤等环境生长因素影响;植物采收时间、处理方式不同也可能导致其化学成分组成及含量存在差异;同时,因提取方法、仪器设备等不同也会影响结果发生变化,最终导致药理药效的改变。为了确保具有稳定的化学成分和生物活性,尤其是其精油,在对其开发应用时应充分考虑上述因素,以避免因植物生长、采摘及加工等环节影响其研究与应用。
目前,油樟叶研究主要都集中于精油的化学成分研究及其抗菌、抗氧化活性方面,关于非精油化学组分及其药理药效的报道甚少。因此,应该进一步深入研究油樟叶的非精油化学组分,发现其有用的活性物质,开辟新的药用价值。由表1~表6可知,油樟叶含有大量具有活性的成分,当前应用有限,资源未得到相应的开发利用。因此,有必要在以下方面开展进一步的研究:1)由于植物精油相对安全、可靠,开展油樟叶精油在食品领域的应用研究,合理选择精油种类进行配伍用于天然香精香料、天然防腐保鲜剂的开发,是香辛料与复合保鲜剂研究的发展方向; 2)开展有关油樟叶提取物及其单体化合物药理药效作用及作用机理研究,解析内部有效组分群协同功能及单个组分的药效功能;3)油樟产品单一,品味不高;4)油樟叶的产油率还有待提高;5)由于产地、部位与方法不同,油樟叶提取物化学成分存在明显差异,因此建立科学评价方法,指导不同领域的合理利用,以促进油樟叶精油以及油樟资源深度的开发研究、综合应用与产业化发展等,如油樟叶可开发消毒液[30]、活性炭[31]、栽培料[32-33]和其他产品等[34-35]。
油樟是一种优良的材用﹑药用兼之的植物,全身都是宝,资源较为丰富,每年大量的叶片掉在地上,既造成资源的浪费又污染了环境,为了有效利用油樟的资源,减少环境污染,提高其加工产品附加值,因此,提取完精油后的油樟叶残渣大部分都作为废弃物扔掉,这是一种莫大的浪费,所以发现其潜在的新的药用成分,研制新的药用产品,加强人工种植栽培就显得尤为重要,相信日后会有越来越多的人关注油樟叶及其其他部位资源的研究与开发利用。