羅彩霞 田永強 潘彥彪
摘要 百里香含有揮發油、氨基酸及大量微量元素,其化學成分復雜多樣,主要應用在醫療保健、食品工業、日用化妝品及農業生產等領域,是一種應用非常廣泛的天然植物藥物。由于其成分天然、毒副作用小等優勢而成為一種研究熱點倍受重視。在此從其化學成分的分類及應用方面進行綜述。
關鍵詞 百里香;精油;化學成分;主要應用;研究進展
中圖分類號 S567 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611(2014)33-11669-04
Research Progress of Thymus
LUO Cai-xia1,TIAN Yong-qiang*, PAN Yan-biao
(School of Chemical and Biological Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou, Gansu 730070)
Abstract Chemical ingredients of Thymus were complex and multiplicity, including volatile oil, amino acid and a large number of microelements. It was mainly applied in medical care, food industry, daily cosmetics and agricultural production. It has been a natural plant medicine for a very wide range of applications. Nowadays it becomes a research hotpots due to its advantages of natural ingredients and with little side effect. This essay makes a general account of the classification of chemical composition and application of Thymus.
Key words Thymus; Essential oil; Chemical ingredient; Application; Research progress
基金項目
甘肅省農業科技支撐項目(1304NKCA156)。
作者簡介 羅彩霞(1985- ),女,壯族,廣西河池人,碩士研究生,研究方向:環境微生物。*通訊作者,教授,博士,碩士生導師,從事生物農藥研究。
收稿日期 2014-10-13
百里香(Thymus L.)屬于植物界被子植物門、雙子葉植物綱、唇形目、唇形科、百里香唇形科,又名蚊子草、麝香草、地椒、山胡椒等。主莖易木質化,一部分木質化大部分直立,基部開始分枝,株高一般為5~40 cm。據《中國植物志》66卷(1977年)記載,百里香全世界有400種左右[1],原產地為地中海沿岸,主產地在法國、西班牙。我國約有 15 種、2 個變種[2],分布在我國北部地區的河岸、草地和丘陵山區。百里香是極具開發價值的一種多用途植物,近年來,國內外專家對百里香在很多方面進行了廣泛的研究。筆者在此從其化學成分的分類及應用方面進行綜述。
1 百里香的主要成分
百里香化學成分已被各國科研學者列為研究和關注的重點,其中研究最為深入和廣泛是歐洲學者。目前,我國對于國內百里香屬植物的化學成分也進行了大量的研究。百里香除含有揮發油類、黃酮類外,還含有有機酸、氨基酸以及許多微量元素[3]。用火焰原子吸收法[4]測定了百里香含有8種微量元素如Na、K、Ca、Mg、Mn、Fe、Cu、Zn。依據其精油成分含量不同把百里香劃分為酚型、芳樟醇型、樟腳龍腦型、1-8 桉葉素型等[5]。馬萱等采用同時蒸餾萃取法和氣相色譜-質譜聯用技術(GC-MS)分析小葉百里香精油、金邊百里香、法國百里香,3種不同百里香的精油主要成分分別為龍腦(16.752%)、反式香葉醇(23.23%)和百里酚(38.57%),通過對3種百里香化學成分分析,按照化學類型分類小葉百里香屬于龍腦型,金邊百里香屬于香葉醇型,法國百里香屬于百里香酚型[6]。百里香揮發油主要成分組成和含量因百里香精油的品種、產地、采集時間及提取工藝的不同而不同。
1.1 不同產地的百里香精油成分
百里香精油的主要成分隨著產地的變化而存在差異。張有林等于2009 年8月采自甘肅省鎮原縣新城鄉的百里香全草,通過GC-MS法,檢測到85 種成分,占總量的98.72%,百里香精油的主要成分是對聚傘花素(9.13%)、香芹酚(11.57%)、香荊芥酚(15.40%)、百里香酚(22.72%)[7]。Pinto等對葡萄牙北部的百里香成分進行測定,檢測出57種成分,占總量的98.5%,其中百里香酚(26.0%)、香芹酚(21.0%)、C-松油烯(7.8%)[8]。法國百里香主要成分為百里香酚(38.567%)、松油烯(14.196%)、鄰異丙基苯甲烷(7.496%)[6]。英國百里香通過GC和GC-MS進行分析,檢測到34種組分,其中主要成分為百里香酚(38.34%)和丁香烯(7.23%)[9]。
1.2 不同采摘時間的百里香成分
樊明濤等研究采收時間對百里香油的產量和化學成分的影響,得出花和葉的芳香油含量的確受采收時間影響,通過氣—質色譜,測出53種化合物,以百里香酚、香芹酚、對聚傘花素和松油烯為主[10]。
1.3 不同提取工藝對百里香精油的化學成分的影響
目前百里香精油的提取工藝主要包括水蒸汽蒸餾法、溶劑浸提法、超臨界CO2提取法。徐世千等用CO2超臨界萃取法、有機溶劑萃取法、水蒸汽蒸餾法3種方法提取組培百里香精油,水蒸氣蒸餾法提取的百里香精油得率為0.21%,主要化學成分為百里酚(36.53%)、間傘花烴(14.13%)、松油烯(8.09%) 和石竹烯(4.14%);有機溶劑萃取法提取的精油得率為0.19%,主要化學成分為1,2-苯二甲酸-單-2-乙基己基酯(55.23%)、百里酚(8.73%)、松油烯(5.23%);CO2超臨界萃取法提取的精油得率為0.27%,主要化學成分為百里酚(26.68%)、3-苯基-2-丙烯酸-甲酯(21.55%)、間傘花烴(9.69%)[11]。這3種方法所得到的精油其化學成分及含量有所不同,CO2超臨界萃取法得率高是由于其可以得到一些極性較小但沸點較高的非揮發性成分,如脂肪族化合物、三萜及一些甾體化合物[12]。
2 百里香的主要應用
2.1 抗菌殺蟲
百里香是一種抗真菌、細菌、殺蟲劑的天然藥用植物,其主要成分是百里香酚、香芹酚、芳樟醇、香葉醇、α-萜品醇、檸檬醛、α-乙酸萜品酯、1,8 -桉樹腦、冰片,其中百里香酚和香芹酚是抗氧化、抗微生物和抗真菌效果的有效成分。這些有效成分主要通過破壞及改變致病菌的細胞膜結構或菌絲體的結構或有效抑制分生孢子的活性。多種植物精油是具有抗食源性致病菌的天然化合物,百里香精油強抑制沙門氏菌、彎曲桿菌屬[13]和臨床不動桿菌屬具有強的抑菌活性[14]。用含5%百里香精油和10%葵花油混合,在體外作用14 h可以造成異尖線蟲的幼蟲的角質層和腸壁損傷最終導致死亡[15]。
2.2 腫瘤
百里香精油對腫瘤具有一定的抑制作用,百里香抗腫瘤的有效成分是一些芳香族化合物、百里香素、香芹酚、百里香醌、龍腦等,它抗癌抑制腫瘤作用通常是通過使腫瘤細胞凋亡而實現的。在體內試驗中,使用硫代乙酰胺(200 mg/kg)建立小鼠肝纖維化模型,腹腔注射硫代乙酰胺每周3次,連續5周,百里香醌能夠有效對抗肝纖維化[16]。在體外試驗中,用乙酸乙酯、正丁醇、丙酮逐級萃取百里香乙醇提取物,得出3個相應萃取物組分,分別以體外培養的人白血病K562、HL-60及人肺癌L78、A549和人肝癌SMMC-7721等腫瘤細胞為研究對象對其體外抗腫瘤活性作用進行研究,發現百里香的乙醇提取物中乙酸乙酯部分有很強的抗腫瘤活性,并能誘導腫瘤細胞凋亡[17]。百里香作為植物來源的天然藥物,是一種潛在的、有效的抗瘤藥物之一。
2.3 抗炎癥
百里香的精油及其主要有效成分芳樟醇是對TNF-α和IL-β這2種促炎癥因子的抑制及使神經系統的超敏反應鈍化來減輕疼感,達到消炎止疼的作用[18]。百里香和牛至油混合治療TNBS誘導而得結腸炎的小鼠,發現在分子水平上,這2種精油可以下調IL-6、GM-CSF、TNF炎性細胞因子的mRNA水平,從而使小鼠死亡率降低、體重增加,減少結腸組織的損傷,由此得出百里香精油和牛至油的混合物可以減輕小鼠的結腸炎[19]。對煙臺地區百里香精油的成分的相關研究指出,該地區精油主要含約70%的芳樟醇,定為芳樟醇型;為了弄清治療關節炎的有效成分,采用大鼠蛋清關節致腫模型法進行有效成分的篩選,結果發現煙臺百里香原油針劑有明顯的抑腫、消腫作用,并證實芳樟醇是百里香油抑腫、消腫的有效成分,其效果與氫化可的松相似[20]。給小鼠喂食200 mg/kg百里香揮發油,可以使巨噬細胞的吞噬功能明顯提高;給大鼠喂食800 mg/kg百里香揮發油,可以使肉芽組織的生長受到抑制,進一步說明百里香揮發油有很好的抗炎作用[21]。
2.4 抗氧化
百里香酚和香荊芥酚及其酚性次生代謝產物黃酮類化合物是百里香抗氧化的主要有效成分。主要通過清除一些自由基如DPPH、超氧化物等同時使還原能力增強,減少脂質過氧化物[22]。百里香及百里香精油作為天然抗氧化劑,它們能參與體內的代謝過程且副作用小。脂類氧化是影響脂類食品質量和保存期的重要因素之一,它導致食品氧化變質,甚至引起顏色加深、粘度上升、油脂酸敗,以致最終影響食用。在食品中添加適量的抗氧化劑能延緩由于食品自身的氧化而導致脂類氧化。用碘量比色法測定添加了百里香精油的油脂的過氧化值,能評價出百里香精油具有抗氧化活性,在試驗范圍,其抗氧化活性與添加量呈正相關[23]。EI-Nekeety等研究百里香精油對黃曲霉素誘導公鼠氧化應激的抵抗作用,結果發現黃曲霉素能導致公鼠機體出現一系列氧化應激癥狀,百里香精油能顯著抵抗氧化應激,降低總抗氧化能力,增加了肌酐、尿酸和一氧化氮在血清中的含量等指標不發生顯著性變化,且這種抗氧化作用還存在劑量依賴效應[24]。在試驗中主要由羥基自由基、還原潛力、金屬螯合和硫代巴比妥酸等因素來判斷百里香精油抗氧化活性的強弱[25],并確定百里香精油在抗氧化、清除自由基作用方面起到一定的作用[26]。Jamali等對摩洛哥等地區的6種百里香化學成分和抗氧化活性進行了對比分析,結果表明香芹酚組的2種百里香精油清除自由基的能力和Fe3+還原力最強[27]。
2.5 提高免疫力、抗病毒
百里香酚、麝香草酚是百里香精油抗病毒的主要有效成分,通過與吸附前病毒包膜相互作用來實現的。Paul等研究純皰疹病毒1型對姜、百里香、牛膝草、檀香精油的敏感性,結果表明百里香精油能改變或溶解病毒的外膜結構,導致病毒不能吸附或進入宿主細胞,從而抑制病毒[28]。宿主細胞在單純皰疹病毒感染前或單純皰疹病毒進入細胞后,加入含有桉樹、茶樹和百里香3種精油的主要成分藥物后,具有明顯抗HSV-1活性且能滅活的游離的病毒顆粒[29]。百里香精油可以促進外周血T淋巴細胞的增殖和成熟,調節和提高麻花肉雞的細胞免疫功能[30]。Amirghofran等研究表明百里香水提取物能夠顯著增加樹狀細胞表面CD40的表達且對T細胞的增值具有免疫調節的作用[31]。
2.6 抗血栓、抗過敏
香芹酚是百里香成分之一,它是百里香活血化瘀的有效成分,是通過介導抗血栓素經G13蛋白藕聯的RhoA/Rho-激酶的信號轉導途徑,實現血小板活化[32]。鄭瑤琴等研究發現通過給小鼠灌胃的方法給小鼠喂食百里香揮發油,可以使小鼠的耳殼微血管管徑加大,流量增加,這樣的作用能持續將近50 min,對體外血栓的形成起到顯著的抑制作用[33]。百里香精油對降血壓和強心也有一定的療效作用。在抗過敏方面,百里香精油可以通過抑制細胞釋放胺起到治療的作用,把百里香精油加入食品中食用,同樣在遺傳性過敏性皮炎和鼻炎有一定療效作用[34]。
2.7 添加劑
2.7.1
食品添加劑。百里香和百里香酚已經被美國食品藥品監督管理局(FDA)批準為食品添加劑[35]。在食品中添加能在提香、矯腥除臭、防腐等方面起到良好的作用。在提香方面,許多國家常把百里香的鮮葉、嫩尖或其干制品與其他芳香料混合調配成混合香辛料,如咖喱粉、炸豬排沙司、漢堡包肉餅等,特別適宜烤肉及烤野味類。曹軍勝以百里香為配料,采用低鹽固態發酵技術,研制成一種保健醬油,它是以百里香提取液或粉末為輔料而制成的風味醬油,不僅增加了各種營養成分,且起到保健作用,口感上有較大改善[36]。在矯腥除臭方面,百里香淡雅的香氣在海鮮類原料中添加,能為各種新鮮魚肉、蝦貝類等海產品產生獨特的清香改變腥味。在百里香的天然防腐保鮮作用方面,將其添加在肉醬、香腸、腌肉和泡菜中,使其成為綠色無害的香料添加劑之一。羅馬人制作奶酪和酒時也均將其作為調味料使用。在食品保鮮方面,尤其對于保質期短的鮮加工產品,其保鮮問題一直是困擾人們的一大難題。實際上,有許多研究旨在延長這些加工產品的貨架壽命。Almela等通過將不同濃度
的百里香精油、檸檬精油涂在柿子切片上,以建立一個最低限度提高加工柿子保鮮產品的方法,通過測定水分含量、可溶性固形物含量、抗氧化能力、總酚、pH、光學、機械性質和微生物計數這些指標,定期分析得出百里香精油在洗滌階段中應用能改進水果色澤的保存,以增加它的貨架壽命[37]。
2.7.2
飼料中的添加。植物精油在飼料行業主要用作誘食劑(香味劑)、抑菌防霉劑和生長促進劑等。精油作為生長促進劑的作用機理主要是改善腸道微生物菌群結構和促進消化道酶分泌。Weber等研究表明在飼料中添加適量的百里香酚、丁香酚、苯甲酸、胡椒堿、混合物可以顯著提高肉雞的生產性能[38]。朱曉磊等研究指出飼糧中添加水平為約0.2 mg/kg百里香精油能夠影響麻花雞T淋巴細胞ANAE、新城疫抗體水平和免疫球蛋白等[39]。
2.8 其他方面的應用
2.8.1
園林固沙。百里香植株低矮,匍匐生長,莖上的不定芽能長出很多根系,能形成很強大的根系網,有效防止水土流失。同時具有抗各種極端環境的優良生態特性,在沙漠化嚴重的地區往往只有少數幾種植物能適應生長,這些物種在沙漠生態系統中占有舉足輕重的作用[40]。在國外,百里香的人工栽培和開發利用已經得到重視。瑞士最早對百里香進行大規模的種植,帶來豐厚的經濟效益。我國許多省份已經進行百里香的人工栽培,但并不能引起人們的足夠重視。大家必須認識到它將會成為城市園林綠化、防風固沙、防止水土流失中不可多得的優良地被植物。
2.8.2
美容。百里香中的精油、麝香草酚具有抗菌能力強、味道芬芳等特點,已用于洗滌劑、香皂、香水、護膚品、洗發液、漱口水等日用化妝品。用于雀斑膏的制作和香薰療法,起到消除雀斑、嫩滑肌膚的作用。
3 前景展望
百里香抗逆性和適應性良好,在種植、管理上要求低,成活率高,生長優勢強,用途廣泛,是一種具有很高開發價值的多用途植物,它可以作為沙漠邊緣的樹種,也可作為園林綠化樹種。百里香的香味清香、持久被應用于日用化妝品,逐漸成為人們青睞的對象。百里香含有多種不同的化學物質如酚類、醇類等物質,它們在抗菌、抗脂肪氧化、抗腫瘤、抗病毒及抗血栓等方面有明顯作用,從而作為極具市場前景的中藥參與相關的藥物制劑成分的研究。但我國對百里香的研究主要集中在百里香精油成分和抗菌的研究,其他活性領域研究起步較晚,且在種植方面沒有形成規模化。隨著天然、無毒副作用、療效好已成為人們逐漸關注的焦點,百里香產業的發展刻不容緩。我國應該加大百里香在抗病毒等領域的研究及擴大百里香的種植面積,為藥用、食用產品和日用化妝品的生產提供充足的原材料。
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