亚菊属植物挥发油的化学成分及其生物活性研究进展

崔小梅，德 吉(西藏大学理学院，拉萨 850000)

菊科春黄菊族亚菊属(Ajaniapoljak)植物为多年生草本、小半灌木，约有30种，主要分布在我国除东南半壁以外的广大地区。该属的许多植物有较高的药用价值，具有祛风镇静、清热解毒、清肺止咳、消肿止血、消炎止痒和驱蚊杀虫等功效[1-2]。亚菊属植物的现代研究始于20世纪70年代，从亚菊属植物中可以分离得到160多个化合物，主要包括倍半萜类、黄酮类、苯丙素类、香豆素类化合物以及单萜、三萜、酚类、甾体和挥发油等[3]。其中挥发油是植物的次生代谢产物，化学成分多种多样，相互作用较复杂，其药用价值早在古代就被引起注意，包括解热镇痛、抗菌消炎、平喘止咳等，是天然的抗菌剂和抗氧化剂，也可用作防腐剂和保鲜剂[4-7]。亚菊属植物一般具有较强的芳香性，藏医用药中也常把香味浓烈的亚菊属植物用于热症治疗。国内外针对亚菊属植物挥发油的研究主要集中在化学成分和生物活性方面，本文通过综述近年来的相关研究进展，旨在为亚菊属植物药用价值的进一步开发利用提供研究基础和理论依据。

1 亚菊属植物挥发油的化学成分

1.1萜类化合物 单萜、倍半萜等萜类化合物是亚菊属植物挥发油的主要组成成分，国内外学者从亚菊属植物分离得到了多种萜类挥发油成分，不同种的亚菊属植物的化学成分不同。

王思敏等[8]通过水蒸气蒸馏法从采集于甘肃省的铺散亚菊挥发油中鉴定出25种萜类化合物，占挥发油总成分的98.44%，主要成分为樟脑(13.20%)、桉叶油醇(13.16%)、百里香酚 (10.96%)、β-水芹烯(9.66%)、伞柳酮(9.40%)、4-乙基-1-(1-甲基乙基)-二环[3.1.0]-2-戊烯(7.60%) 和侧柏酮(6.18%)。张兴旺等[9]采用水蒸气蒸馏法提取青海的铺散亚菊挥发油，运用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)鉴定出30个化合物，主要成分是[1S-(1α,4β,5α)]-4-甲基-1-[1-甲基乙基]-二环[3.1.0]己烯-3-酮(32.418%)、樟脑(15.733%)、[1S]-3，7，7-三甲基-二环[4.1.0]-3-庚烯(9.394%)、1-甲基-4-甲基乙基-1,4-环己二烯(7.987%)、4-甲基-1-[1-甲基乙基]-二环[3.1.0]-3-已烯-2-酮(6.495%)、α-侧柏酮(6.086%)、[Z]-1,2,4-三甲氧基-5-[1-丙烯基]-苯(5.971%)、1-甲基4-甲基乙基苯(1.592%)、[Z]-3，7-二甲基-1,3,6-辛三烯(1.536%)、莰烯(1.380%)、4-亚甲基-1-[1-甲基乙基]-二环[3-1-0]-2-己烯(1.105%)和α-蒎烯(1.011%)等。二者共有的成分为樟脑，其他主要成分差别较大。

刘伟新等[10]在新疆亚菊挥发油化学成分研究中分离鉴定出32个化合物，主要成分有桉树脑(38.53%)、松油醇-4(10.31%)、樟脑(7.94%)、2，6，6，-三甲基-2-环己烯-1-羰醛(7.94%)、甲氧基乙烯(7.68%)、菊烯基乙酸酯(5.72%)、2-松油醇(2.93%)、对伞花素(2.61%)以及桃金娘烯基乙酯、β-侧柏酮和γ-萜品烯等。Sharipova F S等[11]从新疆亚菊的挥发油中得到的萜类化合物包括柠檬烯 (0.4%)、香芹酚(1.0%)、异龙脑(3.6%)、莰烯(4.0%)、β-蒎烯(4.1%)、α-蒎烯(4.2%)、γ-萜品烯(6.0%)、对伞花素(7.0%)、樟脑(14.8%)和龙脑(41.0%)。同种亚菊的挥发油成分种类和含量有一定差异，可能与采样地点、时间、提取加工方式以及分析处理方法有关。其中植物所处的外界地理环境对植物化学成分的影响较大，如紫外线辐射会对药用植物次生代谢物如酚类、黄酮类、萜类及挥发油、生物碱等及其有效成分的合成和积累产生影响[12]。

杨扬[13]对细叶亚菊的花、枝和叶分别进行了挥发油成分的分析，其中细叶亚菊花的挥发油中含有1,8-桉叶素(25.73%)、莰烯(16.05%)、α-蒎烯 (10.78%)、桧烯(8.95%)和β-蒎烯(6.38%)等52种化合物。细叶亚菊枝的挥发油中含有1,8-桉叶素 (11.56%)、反式-β-合金欢烯(10.78%)、大牻牛儿烯D (10.28%)、樟脑(6.85%)和β-桉叶烯 (5.74%)等51种化合物，占总挥发油的92.84%。细叶亚菊叶的挥发油中含有1,8-桉叶素(22.30%)、樟脑(17.24%)、大牻牛儿烯D(10.37%)、β-榄香酮(3.39%)和檀香烯(3.09%)等。结果表明，同种植物不同采集部位挥发油所含化学组分及其含量均有差异。张毕阳[14]也对细叶亚菊全草的化学成分进行分析鉴定，其中单一成分含量最高的是萜品烯-4-醇，匹配度达97%，占总挥发油的8.023%。

张永红等[15]利用气相色谱-质谱-计算机联用技术从甘肃的灌木亚菊的挥发油中共鉴定出44种成分，包括占总挥发油42.39%的单萜类化合物和占总挥发油27.09%的倍半萜类化合物。在以上组分中含量居前3位的成分分别是1,7,7-三甲基-双环庚-2-酮(12.83%)、桉叶油素(9.94%)和十氢-α,α,4α-三甲基-8-亚甲基-2-甲醇萘(6.46%)。灌木亚菊挥发油的其他主要化合物有月桂烯(19.1%)、α-蒎烯(9.4%)、(+)樟脑(32.10%)和桃金娘烯醇(8.15%)[16-17]。

亚菊属其他种研究相对较少，细裂亚菊全草挥发油中共鉴定出1,8-桉叶素(25.99%)、莰烯(21.05%)、α-蒎烯(10.56%)、β-伞花烃(5.59%)和β-蒎烯(4.63%)等42种化合物[13]。黄花亚菊的挥发油中共鉴定出44种化合物，其中主要成分是芳樟醇氧化物，占总挥发油的75.8%[18]。Li Y等[19]通过GC-MS技术分析得到光苞亚菊挥发油的主要成分是樟脑(20.76%)、侧柏酮 (18.64%)、桉油精 (13.42%)和龙脑 (8.32%)，得到丝裂亚菊挥发油的主要成分是β-蒎烯(34.72%)、桉油精(24.97%)和马鞭草烯醇(20.39%)。

1.2其他化合物 相较于萜类化合物，目前亚菊属植物挥发油中得到的其他种类化合物较少，其中Sharipova F S等[11]研究发现，新疆亚菊的挥发油中含有有机酸(3.5%)和酚类(0.5%)。张毕阳[14]从细叶亚菊化学成分中确定了39种化合物，其中含量较高的是烷烃类化合物，占总挥发油的11.30%；其次，含萘结构的化合物占总挥发油的9.11%。

2 亚菊属植物挥发油的生物活性

2.1抑菌作用 达洛嘉等[20]采用滤纸片琼脂平板扩散法考察了铺散亚菊挥发油成分对13种常见致病菌的抑菌活性。结果表明，铺散亚菊挥发油对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均有明显的抑菌活性，质量与抑菌效果成正比，其中乙型副伤寒沙门菌、产气肠杆菌、藤黄微球菌、肺炎克雷伯菌的最低抑菌质量浓度值(MIC)为0.50 mg·mL-1，金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠埃希氏杆菌、乙型溶血性链球菌和白色假丝酵母菌的MIC值为1.00 mg·mL-1，由此可知，铺散亚菊挥发油有广谱、高效的抗菌活性。细裂亚菊全草挥发油对大肠埃希氏杆菌、乙型溶血性链球菌和金黄色葡萄球菌有较强的抑菌作用，抑菌圈直径分别为9.71，17.89,24.98 mm[13]。Wangchuk P等[18]研究表明，黄花亚菊全草的挥发油对枯草芽孢杆菌显示出较强的抗菌活性，对白色假丝酵母菌有温和的抗真菌活性，最小抑菌圈直径分别是13，11 mm。挥发油的抗菌活性是其主要化合物与次要化合物协同作用的结果[21]。

2.2杀虫作用 植物挥发油因安全可靠且无污染常被用作昆虫引诱剂或驱避剂[22]。王思敏等[8]研究发现，铺散亚菊挥发油成分对马铃薯茎线虫有较好的毒杀作用，半数致死质量浓度(LC50)为3.83 mg·mL-1。梁俊玉等[23]研究发现，川甘亚菊的挥发油对赤拟谷盗虫与烟草甲虫这2种常见仓储害虫具有一定的驱杀活性和熏蒸活性，同时对赤拟谷盗成虫具有一定的驱避效果。该课题组还研究发现，灌木亚菊挥发油对烟草甲具有一定的防治作用[24]。光苞亚菊挥发油对赤拟谷盗虫和烟草甲成虫的触杀活性LD50分别为30.10，17.51 μg·头-1，熏蒸活性测试中LC50值分别为21.07，11.23 mg·L-1。丝裂亚菊挥发油对赤拟谷盗虫和烟草甲成虫的LD50分别为102.29，53.43 μg·头-1，熏蒸活性测试中对赤拟谷盗虫的LC50值为69.45 mg·L-1，对烟草甲成虫无明显的熏蒸作用[19]。此外，细叶亚菊挥发油对赤拟谷盗虫和烟草甲虫也具有较强的熏蒸活性，LC50值分别为15.88，25.67 mg·L-1；对2种昆虫表现出一定的触杀活性，LD50值分别为52.37，17.56 μg·头-1[25]。

2.3化感作用 化感作用是指植物产生的次生代谢产物在植物生长过程中抑制其他植物的生长、发育并加以排除的现象，最常见的是酚类和萜类化合物[26]。甄润德等[27-28]对细叶亚菊挥发油进行分离鉴定得到α-蒎烯、樟脑和桉叶油精等化合物，在垂穗披碱草初期生长抑制机制探究过程中发现，这些化合物可以导致种子胚乳中的α淀粉酶活性降低从而抑制种子萌发，还可以使幼苗叶片中硝酸还原酶活性降低，从而影响植株对氮的吸收和利用，导致植物生长发育失调，其中实验组株高比对照组分别降低22.2%，27.0%，7.70%。细叶亚菊挥发油成分也可以使根系中的过氧化酶活性降低而抑制根系生长，质量浓度越大，对垂穗披碱草种子萌发、幼苗生长发育等的抑制作用越强，从而推测细叶亚菊挥发油对多年生垂穗披碱草人工草地自然退化有促进作用。这也为植物源除草剂的开发和应用提供参考，目前在植物中发现的具有除草活性的化合物就包括萜类[29]。

2.4抗疟原虫作用 黄花亚菊全草的挥发油对P系恶性疟原虫株TM4/8.2(氯喹和抗叶酸制剂敏感性野生型植株)和K1CB1(多药耐药植株)表现出温和的抗疟原虫活性，IC50值分别为66.1，70.6 μg·mL-1 [18]。相关研究表明，单萜成分1,8-桉叶油素对恶性疟原虫氯喹抗性株和敏感株的生长发育均有明显的抑制作用，IC50值为0.12 mg·mL-1 [30]，作用机制可能是破坏膜结构，也可能对寄生虫生长、发育和重要物质的运输、吸收有一定的抑制作用[31]。柠檬烯也可抑制恶性疟原虫环状体生长，普遍认为是抑制蛋白质的异戊二烯化作用[32-33]。目前从细叶亚菊、细裂亚菊和新疆亚菊的挥发油中已经分离得到这2种成分，因此，可进一步研究其对疟原虫的作用机制。

2.5其他作用 许多亚菊属植物挥发油中含有樟脑、龙脑和异龙脑，这些成分是外用制剂常用的透皮吸收促进剂，因此亚菊属植物可用于促渗药物的研发[34]。相关研究表明，α-蒎烯可以通过磷酸化增加一系列细胞周期相关蛋白，诱导DNA损伤，激活细胞周期检验点从而抑制肿瘤细胞增殖[35]。莰烯可用于合成香料中间体，α-蒎烯也是合成香料的主要成分[36-37]，因此亚菊属植物挥发油可以进行抗肿瘤研究，并用于日化品的香剂开发。此外，芳香中药精油含有多种作用于心血管的成分，尤其是单萜类化合物有助于改善心血管功能[38-39]，例如香芹酚可以抑制细胞凋亡蛋白Bax的合成，提高抗凋亡蛋白Bcl-2表达，进而减小心肌缺血再灌注(I/R)后心肌梗死面积[40]。新疆亚菊挥发油含有香芹酚，可以作为心血管疾病研究的一个方向。

3 总结与展望

亚菊属植物由于其丰富的药用价值可用于多种疾病的治疗，具有广阔的应用前景，我国是该属植物的分布中心。其挥发油化学成分多为具有重要生理活性的萜类化合物，这无疑是天然产物开发和新药研制的重要来源。目前,国内外针对亚菊属植物挥发油的生物活性作用研究主要集中在抑菌和杀虫等方面，其利用价值未得到充分开发，且该属植物中很多其他种的挥发油研究尚未见报道。此外，由于挥发油是多种成分混合组成，具体的药效物质和作用机制尚不明确，因此未来需要对该属植物的挥发油成分进行全面深入地探索，同时针对具体的化学成分与药理作用及相应构效关系进行进一步明确，来确定相应的药效物质基础。