沉香精油提取方法、化学成分和生物活性研究进展

檀小辉，蒙明东，龙凌云，黄秋伟，王丽萍，黄惠芳，张继，庞新华

（广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西南宁 530001）

沉香是瑞香科（Thmelaeaceae）沉香属（Aquilariaspp.）植物在自然环境或人工干预条件下形成的有树脂的木材部分，具有芳香味，其树脂形成的过程称为结香。沉香具有纳气平喘、行气止痛等功效，广泛用于治疗关节炎、哮喘、风湿病及痛风等[1，2]，是中国名贵中药材。目前已知的沉香植物有32 种[3]，我国沉香以白木香为主，主要产地为广西、广东、台湾、海南。沉香精油是沉香中最具价值的生物活性物质之一，具有促进睡眠、抗炎、降血脂、抗肿瘤等功效。不同产地、不同提取工艺直接影响沉香精油的质量和效率[4]，从而对沉香精油的化学成分造成一定影响。近年来，关于沉香的研究较多，本文总结了沉香精油提取工艺、化学成分和生物活性等方面的研究进展，为沉香研究提供一定依据。

1 沉香精油的提取方法

提取工艺直接影响沉香精油的质量和效率[4]，主要包括有机溶剂萃取法、水蒸馏法、微波辅助萃取法、超临界萃取法等。

1.1 有机溶剂萃取法

有机溶剂萃取法的原理为利用低沸点的有机溶剂通过冷浸、热提、连续回流提取，所得提取液经减压蒸馏去除溶剂，最终获得沉香精油，该法的优点是精油获得率高，但精油中往往还有树脂、蜡质及残留溶剂等杂质，后期需精炼处理[5]。改进提取工艺，使用低沸点有机溶剂萃取法并结合水蒸馏法，可提高沉香获得率，降低杂质[6]。王灿红等[7]利用95%的乙醇提取沉香精油，通过灌胃给药的方式处理小鼠免疫抑制模型，发现沉香醇提物可显著提高供试小鼠的免疫功能，为临床应用提供了理论依据。向盼等[8]以乙醚为溶剂，提取了8 份沉香样品的精油，并利用GC-MS 方法测定乙醚提取物的化学组分，共鉴定出64 个倍半萜类化合物和25 个色酮类化合物，为沉香资源更好的开发和利用提供了科学依据。戴伟杰等[9]利用水、乙醇和石油醚等溶剂提取沉香精油，发现乙醇提取法的精油得率最高（10.70%）。

1.2 水蒸馏法

水蒸馏法是将提取材料放入蒸馏器，在蒸馏器的底部加热，萃取时，水与精油形成共沸物，且共沸物的沸点与水的沸点接近，当温度接近共沸物沸点时会将共沸物蒸馏出来，通过冷凝器冷凝，因精油不溶于水，冷凝后会精油与水会分层，得到精油[10]。该法具有无毒无害、设备简单优点，但因精油得率及效率低，提取时间较长，导致精油在高温环境下的一些关键成分发生变化，使有效成分因高温造成挥发破坏[11]等原因，在名贵植物精油提取时，水蒸馏法的应用越来越少。耿天佑等利用水蒸馏法从蚂蚁结香沉香木中提取出沉香精油，经气相色谱—质谱联用法分析所提沉香精油成分，发现共51种成分，其中有15 种芳香族类物质、12 种脂肪酸类物质、9 种倍半萜类物质和6 种色酮类物质[12]。

1.3 微波辅助萃取法

微波辅助萃取法的原理是用微波加热与样品接触的溶剂，将样品内含物从样品中分离出来与溶剂混合，微波辅助萃取具有快速高效、加热均匀、选择性加热、生物效应等优点，因此在萃取天然产物时得到了广泛的应用[13-16]。该法在蚂蚁结香的沉香木中共获得70 种物质，其中芳香族类物质20 种、倍半萜类物质19 种、脂肪酸类物质13 种、色酮类物质7 种[12]。耿天佑[12]等对比了不同提取方法对沉香精油制备的影响，发现微波辅助萃取法制备的沉香精油内含的物质种类最多，提取率也最高，因此认为微波辅助萃取法是沉香精油提取最佳方法。

1.4 超临界萃取法

超临界萃取法的原理为利用不同的压力和温度对超临界流体溶解能力不同，在超临界状态下，将待分离物质与超临界流体接触，使有选择的把极性不同、沸点不同、分子量不同的成分依次提取出来，该方法具有无污染、能耗低、分离能力强且操作简单等优点[17]。王健松[18]等利用超临界萃取法提取了沉香木精油，其精油得率为1.05%，并从中鉴定出35 个化学组分。李响等[17]利用超临界萃取法考察了浸泡时间、温度、萃取压力、萃取时间和液料比等对国产沉香精油提取率的影响，认为国产沉香精油最佳提取工艺条件为：萃取压力28 MPa，浸泡时间83 h，温度46 ℃，萃取时间2 h，料液比1∶1.2。

2 沉香精油化学成分

沉香的生物活性物质主要分为芳香族类化合物、倍半萜类化合物、色酮类化合物、脂肪酸类化合物等[19-21]，这些物质对沉香精油的香气和功效具有重要影响。

2.1 芳香族化合物

沉香精油中含有少量具有挥发性的芳香族化合物，主要包括4-甲基-2，6-二叔丁基苯酚、苯基丙酸、茴香基丙酮等[22]，这些化合物大多具有特殊的香气，这一香气与沉香精油的特殊香气有关，但有效芳香族化合物具有一定毒性，不能确定这些是属于沉香精油还是提取过程中裂解[23-25]。不同结香技术对芳香族化合物成分有一定影响，人工结香技术所得沉香成分与天然结香所得沉香中芳香族化合物的成分不同，其中，刀砍法中的芳香族化合物与天然结香中芳香族化合物的成分更接近[26]。

2.2 倍半萜类化合物

倍半萜大多是植物次生代谢产物，其分子中包含15 个碳原子，大多以醇、酯、酸、醛以及烷烃的形式存在于植物体内，是沉香精油的重要组成部分[27]，其具有抗肿瘤、抗炎、抗菌等特殊生物活性，在生物医药中具有很高的应用价值，已逐渐成为植物天然产物研究热点。

目前，国产沉香精油中主要有愈创木烷类、沉香呋喃类、沉香螺旋醇类等，共计200 种以上倍半萜化合物[28-30]。不同沉香、不同产地，以及不同的结香方法，均对沉香中的倍半萜类化合物有影响，天然结香的倍半萜类物质含量显著高于人工结香[31]，砍伤法所得沉香中倍半萜类物质含量低于凿洞法和打钉法[32]。田程飘[33]等对比了超临界和水蒸气蒸馏法对沉香精油成分的影响，发现水蒸馏法制备的沉香精油的主要成分为倍半萜类（68.68%），而超临界法制备的沉香精油的主要成分为色酮类（29.42%）和倍半萜类（23.78%），并首次发现沉香精油具有抑制枯草芽孢杆菌的活性。

2.3 色酮类化合物

色酮是重要的含氧杂环类黄酮类物质，是沉香的主要活性成分，且只在沉香的结香部位出现[13]，色酮及其衍生物可提高免疫力[34]、治疗溃疡[35]、抗HIV 病毒[36]等广泛的药理活性。迄今为止，研究人员已从不同沉香木中发现了80 种色酮类物质[25，31，37，38]。

产地不同，沉香精油的主要成分叶不同，杨锦玲等[39]对比了不同产地的海南皮油沉香的挥发性成分，发现琼海和临高的皮油沉香中主要成分是色酮类（相对含量分别为73.38%和72.20%），而文昌产皮油沉香中倍半萜类相对含量最高（相对含量为63.78%）。另外，结香技术对沉香中的色酮含量有较大影响，人工结香法的色酮类物质含量高于天然结香的沉香，但是刀砍法获得的沉香成分与天然结香成分更相近[26]。

2.4 脂肪酸类化合物

脂肪酸是由氢、氧、碳组成的有机化合物，可分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。白木香含有大量脂肪酸类物质，结香后脂肪酸类物质会减少，但色酮类物质、倍半萜类物质的含量会增加。在沉香精油中，脂肪酸类物质一般被视为杂质，一般认为，沉香精油中的脂肪酸类物质含量越低，则沉香精油的品质越好[12]。耿天佑等[12]对比水蒸馏法、超声辅助萃取及微波辅助萃取法等对沉香精油质量的影响，发现微波辅助萃取法获得脂肪酸类物质最少、而倍半萜类物质和芳香族类物质的种类最高，所得精油品质最佳，为沉香精油进一步提取、开发提供了科学依据。

3 沉香提取物的生物活性

3.1 促进睡眠

睡眠是几乎所有生命活动的基本过程，人类一生中三分之一的时间用于睡眠，睡眠不足会引起注意力无法集中、认知能力减弱、警觉性下降、心血管功能失调、免疫力低下等[40-42]。因此，充足的睡眠就显得非常必要。王帅等[43]对同通体结香技术所产沉香的水提物、醇提物、挥发油等进行镇静、催眠方面的药理功效，发现醇提物和挥发油均能显著延长小鼠睡眠时间，具有镇静催眠的作用。李树根等[44，45]利用对-氯苯丙氨酸（P-chlorophenylalanine）诱导大鼠失眠，构建了药物诱导的大鼠失眠模型，开展了沉香水提物促进失眠大鼠睡眠的研究，发现沉香水提物处理后大鼠下丘脑五羟色胺和γ-氨基丁酸含量高于对照组，认为沉香水提物对药物诱导的大鼠失眠模型具有一定的镇静、催眠作用。上述研究虽然发现了沉香提取可以促进睡眠，但并未深入探讨促进睡眠的具体化学组分，下一步对促进睡眠组分的研究有助于揭示沉香精油促进睡眠的具体机制，为临床应用提供科学数据。Hiroaki[46]等发现腺苷和咖啡因诱导的失眠小鼠吸入沉香精油香气后，其自发活动显著降低，进一步研究发现沉香精油中的卞丙酮和水菖蒲烯具有镇静作用。Wang 等[47]发现沉香浓度为15 mg/kg、30 mg/kg和60 mg/kg 时，可显著促进戊巴比妥诱导的失眠小鼠的睡眠，其效果优于安定（一种常用于治疗失眠的药物）。

3.2 抗炎功效

炎症是导致很多疾病的根本原因，炎症标志物含量与焦虑症和抑郁症呈正相关，在临床上，抗炎药物常用于治疗抑郁症[48，49]。李红念[50]用二甲苯诱导小鼠耳廓肿胀、0.7%醋酸钠只小鼠腹腔毛细血管增高等构建了小鼠炎症模型，利用沉香叶醇提物开展了抗炎实验，发现沉香叶醇提物对炎症早期的毛细血管的扩张、通透性亢进、水肿及渗出等具有明显的抑制作用。刘园园等[51]用对越南红土沉香醇提物开展了体外抗炎实验，发现越南红土沉香提取物具有一定的抗炎活性。姚诚等[52]利用二甲苯诱发小鼠耳廓肿胀法、醋酸致小鼠扭体法诱导出小鼠炎症模型，发现不同结香方法所得的沉香提取物均可极显著抑制耳廓肿胀度，但天然结香方法所得沉香的抗炎效果最好。

3.3 抗肿瘤功效

肿瘤是目前临床常见疾病，严重威胁人类健康及生命安全，但肿瘤治疗新药费用昂贵且具有一定的副作用，从植物天然产物中筛选抗肿瘤组分，已成为很多学者的研究方向。陈晓颖等[53]发现沉香的三氯甲烷提取物对HepG-2、MCF-7、SF-268、NCI-H460 等4 种肿瘤细胞增殖均有显著的抑制作用，且人工结香的抗肿瘤活性稍高于天然结香。

3.4 降血脂功效

高脂血是引起脑中风和冠心病等心脑血管疾病的主要原因之一，严重威胁到人类的健康，开发降血脂药物，挖掘降血脂组分一直是研究热点。霍会霞[54]构建了两种高脂血动物模型，开展了沉香提取物降血脂的研究，结果发现沉香提取物不仅可以降低金黄地鼠血浆中的总胆固醇和甘油三脂的含量，还可以降低ApoE-/-小鼠中的总胆固醇含量，认为沉香提取物具有潜在的改善非酒精性脂肪肝的作用。陈地灵等[55]发现沉香茶提取物可显著降低高血脂小鼠血清内的总胆固醇、甘油三酯和高密度脂蛋白胆固醇的含量，其效果强于辛伐他丁。

4 讨论

20 世纪60 年代已有学者开始研究沉香的化学成分，发现沉香精油主要成分为倍半萜类、色酮类、少量芳香族物质及脂肪酸等[56]。然而关于沉香精油主要研究集中于不同提取方法获得沉香精油的化学成分鉴定、分析及对比（包括不同产地、不同提取方式、不同结香方式、不同树龄之间沉香精油组分的对比），其药理活性的研究较少。随着现代医学的发展，关于沉香精油生物活性的研究较多，其促进睡眠、降血脂、抗炎、抗肿瘤等生物活性的研究越来越多，但其作用机制及发挥功效的具体成分尚需进一步研究，几乎无法进行临床应用。原因之一可能是沉香属于名贵中药，其高昂的实验成本限制了沉香精油研究及应用。可以预见的是，随着沉香属人工结香技术、精油提取工艺的不断发展，沉香精油研究的不断深入，沉香精油深入开发的研究将越来越多。