羌活揮發(fā)油研究進(jìn)展

1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中藥材研究所，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省中藥材種質(zhì)改良與質(zhì)量控制工程實驗室，甘肅 蘭州 730070；3.蘭州佛慈制藥股份有限公司，甘肅 蘭州 730046；4.甘肅佳禾中藥科技有限公司，甘肅 蘭州 730000

揮發(fā)油(essential oil)又稱精油，普遍存在于植物的各個部位，包括葉，花，果實，種子，根莖，根和樹皮。揮發(fā)油在植物的生長中扮演重要的角色，這些成分在保護(hù)植物免受有害生物和微生物侵害、吸引授粉昆蟲或鳥類、為植物提供光保護(hù)和化感作用起到重要作用[1]。揮發(fā)油在人類的生產(chǎn)和生活中也得到廣泛的應(yīng)用，揮發(fā)油具有抗氧化、抗炎、抗微生物和抗癌等生理活性，從古至今被用于防病治病。此外，因其芳香氣味和天然的防腐功效，在化妝品業(yè)和食品業(yè)中普遍應(yīng)用。鑒于揮發(fā)油重要的應(yīng)用價值和廣泛的用途，關(guān)于揮發(fā)油的提取、化學(xué)成分及其功能成為近年研究的熱點。

中藥羌活(Rhizoma et Radix Notopterygii)是傘形科羌活屬多年生植物羌活(Notopterygiumincisum)或?qū)捜~羌活(Notopterygiumfranchetii)的干燥根及根莖[2]，為常用中藏藥材，具鎮(zhèn)痛、抗炎、抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗過敏、抗凝血、解熱、抗血栓形成、抗心肌缺血、抗心律失常、增強(qiáng)肌體免疫功能等作用[3]。羌活中有多種活性成分，揮發(fā)油是其中主要的藥效成分，也是《中國藥典》中羌活質(zhì)量控制的指標(biāo)成分之一[2]。研究揮發(fā)油的提取、化學(xué)成分、藥理作用及揮發(fā)油積累的影響因素對于羌活的開發(fā)利用有重要的意義。本文對近年來羌活揮發(fā)油的化學(xué)成分、提取技術(shù)、藥理作用及生產(chǎn)技術(shù)對揮發(fā)油含量的影響等方面的研究成果進(jìn)行總結(jié)，并展望了未來的研究方向。

1 羌活揮發(fā)油的化學(xué)成分

羌活揮發(fā)油的化學(xué)成分研究始自樊菊芬等[4]通過柱層析和氣相-質(zhì)譜聯(lián)用共分離鑒定出側(cè)柏烯(α-Thujene)、α-蒎烯(α-Pinene)、β-蒎烯(β-Pinene)、β-羅勒烯(β-Ocimene)、γ-萜品烯(γ-Terpinene)、檸檬烯(Limonene)、α-萜品油烯(α-Terpinolene)、萜品烯醇-4(Terpinen-4-ol)、乙酸冰片酯(Bornyl acetate)、α-胡椒烯(α-Copaene)、反式-β-金合歡烯(Trans-β-farnesene)、油芹子油腦(Apiol)、愈創(chuàng)木醇(Guaiol)及苯甲酸芐酯(Bonzyl benzoate)共14種成分。此后，多位學(xué)者對羌活揮發(fā)油的化學(xué)成分進(jìn)行了深入的研究[5-9]，分離鑒定出上百種成分。Wu等[10]從羌活的氯仿提取物中分離出兩個愈創(chuàng)木烷倍半萜烯成分8β-乙酰氧基-4α,6α二羥基愈創(chuàng)木烯和4α,6α二羥基愈創(chuàng)木烯。喬榮榮等[11]通過水蒸汽蒸餾法提取羌活中的揮發(fā)油，用氣相色譜-質(zhì)譜( GC-MS) 儀進(jìn)行分析鑒定，峰面積歸一化法表示各揮發(fā)性成分的相對含量，共分離鑒別出195個化學(xué)成分，其中含量高于1%成分的有15 個，以α-蒎烯含量最高( 8.90%)，其次是β-蒎烯( 7.16%)、檸檬烯( 5.27%) 、4-萜烯醇( 4.09%) 、D，L-異龍旁酯乙酸酯( 3.53%) 、4-異丙基甲苯( 2.65%) 、桉油烯醇( 2.52%) 、3-蒈烯( 2.30%) 等(化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示)。Wang等[12]比較了中藥羌活的兩種基原植物揮發(fā)油的化學(xué)成分，兩者在揮發(fā)油的組成和成分的相對含量上有差異(表1)，可作為鑒別的依據(jù)。

表1 羌活(Notopterygium incisum)和寬葉羌活(N. franchetii)揮發(fā)油主要成分比較

2 羌活揮發(fā)油藥理作用

中醫(yī)藥典籍中有許多關(guān)于芳香揮發(fā)油類藥物防病治病的記載，如芳香開竅、辟穢、化濁、除濕等[13]。清代吳尚先認(rèn)為芳香揮發(fā)油類的作用主要在于“率領(lǐng)群藥開結(jié)行滯，直達(dá)病所，俾令攻決，無不如志，一歸于氣血流通，而病自已”[14]，闡述了芳香揮發(fā)油類藥物的作用機(jī)理。近年來研究發(fā)現(xiàn)多數(shù)揮發(fā)油對藥物有促進(jìn)皮膚透過作用，馬云淑等[15]采用改良Franz擴(kuò)散池進(jìn)行體外透皮實驗，考察了羌活揮發(fā)油對大黃藤素的裸鼠體外促透皮作用，發(fā)現(xiàn)5%羌活揮發(fā)油對大黃藤素有較強(qiáng)的促透皮作用，有望作為中藥透皮促進(jìn)劑。

陳智煌等[7]研究表明羌活揮發(fā)油的高、中、低劑量均可顯著抑制二甲苯所致小鼠耳腫脹，具有良好的抗炎作用；羌活揮發(fā)油高劑量組可顯著減少醋酸所致的小鼠扭體次數(shù)，鎮(zhèn)痛率可達(dá)47. 15%；但羌活揮發(fā)油對熱板所致小鼠疼痛無明顯抑制作用，總揮發(fā)油具有明顯的抗炎作用和鎮(zhèn)痛作用。周毅等[16]的研究表明羌活揮發(fā)油能顯著抑制醋酸所致小鼠扭體反應(yīng)，羌活揮發(fā)油2.5 g生藥/ kg 給藥一次即能明顯抑制小鼠扭體次數(shù)，具有顯著的鎮(zhèn)痛作用。但兩種羌活的水提物鎮(zhèn)痛作用均不太明顯，證明羌活中起鎮(zhèn)痛作用的成分是揮發(fā)油而不是水溶性成分。金宏等[17]以左旋多巴(L-DOPA) 為底物，測定羌活揮發(fā)油酪氨酸酶的抑制率，考察其美白活性，并繪制Lineweaver-Burk曲線，發(fā)現(xiàn)羌活揮發(fā)油具有良好的酪氨酸酶抑制活性，其半抑制濃度(IC50) 為1.36 g/mL。羌活揮發(fā)油可逆性抑制酪氨酸酶，即其通過降低酶的活力，而非通過降低有效酶量來產(chǎn)生抑制。羌活揮發(fā)油對酪氨酸酶活性的抑制能力與熊果苷對酪氨酸酶活性的抑制能力相當(dāng)，可考慮將其應(yīng)用于制備具有美白功能的化妝品中。

3 羌活揮發(fā)油提取技術(shù)

揮發(fā)油幾乎不溶于水，能夠隨水蒸氣蒸出，易溶于乙醇、正己烷、乙醚、丙酮等多種有機(jī)溶劑，通常利用這些性質(zhì)從植物原料中提取揮發(fā)油。由于原料來源、部位不同，植物揮發(fā)油的提取方法也有差異，常用的揮發(fā)油提取方法有水蒸氣蒸餾法、有機(jī)溶劑提取法等[13]，新型提取技術(shù)如超臨界流體萃取、超聲波輔助提取、微波輔助提取、酶解輔助提取等技術(shù)也被用于揮發(fā)油提取[18]。

肖草茂等[19]采用單因素試驗和多因素多水平的正交試驗方法，分別研究藥材的粉碎度、提取浸泡時間、料液比及回流提取時間對羌活揮發(fā)油提取率的影響，得出水蒸氣蒸餾法提取羌活揮發(fā)油的最佳工藝為在羌活飲片中加入6 倍水、不浸泡直接提取4 h，揮發(fā)油的提取率可達(dá)2.0%以上，所用提取工藝穩(wěn)定、重復(fù)性好，揮發(fā)油的提取率高，適合大生產(chǎn)。胡敏敏等[20]采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)比較分析水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法所提取羌活揮發(fā)油的化學(xué)成分及其含量，結(jié)果顯示從超臨界CO2萃取法提取的羌活揮發(fā)油中共鑒定出137種成分；從水蒸氣蒸餾法法提取的羌活揮發(fā)油中共鑒定出69種成分。兩種提取方法在揮發(fā)油成分及含量上均存在一定差異，從提取效能和成本考慮超臨界CO2萃取法能顯著提高羌活揮發(fā)油得率，縮短提取時間，在提取、富集羌活揮發(fā)油的工藝中建議采用SFE -CO2法。金宏等[17]采用超臨界萃取法對羌活揮發(fā)油的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，確定羌活揮發(fā)油的最佳提取條件是：萃取壓力25 MPa，萃取溫度45 ℃，CO2氣體流量28 L/h。該條件下?lián)]發(fā)油的得率可達(dá)8.91%。

4 影響羌活揮發(fā)油積累的因素

羌活藥材商品規(guī)格按形態(tài)性狀分為蠶羌、條羌、竹節(jié)羌、大頭羌等，一般認(rèn)為蠶羌的質(zhì)量最優(yōu)，竹節(jié)羌次之，大頭羌、條羌最次[21]。不同商品等級羌活揮發(fā)油在得率、化學(xué)成分組成及含量上存在一定差異，但主要成分基本一致。除須根外，蠶羌、竹節(jié)羌、大頭羌和條羌中揮發(fā)油含量依次降低，與傳統(tǒng)等級劃分方法基本一致[22]。在羌活的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)地的自然條件[23-25]、羌活種苗的等級[26]、栽培模式[27]、采收時間[28]等都對羌活揮發(fā)油含量的積累產(chǎn)生影響。

王珍[29]比較了不同產(chǎn)地羌活揮發(fā)油之間的差異，青海、四川產(chǎn)的羌活在指紋圖譜上表現(xiàn)出較高的相似性，青海、四川、甘肅產(chǎn)的寬葉羌活在指紋圖譜上有差異，相同省份之間的差異不大。各個產(chǎn)地的羌活揮發(fā)油的主要含α蒎烯、β蒎烯、4-異丙基-1-甲基-1,4-環(huán)己二烯等。除青海班瑪、達(dá)日、久治、甘德產(chǎn)及四川德格的含量在40%以下，其余10個產(chǎn)地總量均在樣品總面積的45%以上。

尹紅芳[30]研究顯示，隨著移栽密度的增加，寬葉羌活揮發(fā)油含量呈遞減趨勢，其中密度83500株/hm2的揮發(fā)油含量最高，達(dá)0.0117 mL/g。寬葉羌活根中的揮發(fā)油的低含量與最高產(chǎn)量相對應(yīng)，產(chǎn)量和品質(zhì)有負(fù)相關(guān)性。

李春麗等[27]通過GC-MS分析了野生和栽培羌活藥材揮發(fā)油含量及其組分的變化，基于揮發(fā)油成分種類及相對含量的聚類分析顯示了羌活藥材揮發(fā)性成分種類及含量的種間差異；相關(guān)分析結(jié)果表明，海拔高度與揮發(fā)油含量存在顯著正相關(guān)。野生和栽培羌活藥材揮發(fā)油含量存在差異，總體上野生羌活藥材的揮發(fā)油含量高于栽培種；羌活藥材揮發(fā)油含量隨海拔升高而增加。胡敏燕等[28]考察了羌活不同采收時間的揮發(fā)油含量，發(fā)現(xiàn)采收時間不同，揮發(fā)油含量區(qū)別較大，以秋末采收的含量較高。

5 小結(jié)及展望

羌活作為一種重要的中藥材，被廣泛用于多個處方中，僅《中國藥典》(2015版)中收載的含有羌活的處方就有39個，制劑48種。羌活揮發(fā)油是羌活的主要活性成分，其化學(xué)組分復(fù)雜多樣，使其具有多種藥理活性，但由于不同產(chǎn)地及栽培模式產(chǎn)出的羌活揮發(fā)油含量及組分比例均有差異，致使其藥理活性也不盡相同[29]。因此，未來的研究中可對不同來源的羌活進(jìn)行藥效試驗，篩選確定藥效最強(qiáng)的揮發(fā)油含量及其組分比例，在此基礎(chǔ)上開展羌活的栽培研究，優(yōu)化其生產(chǎn)選址及栽培管理的相關(guān)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)出揮發(fā)油含量及組分比例適宜的優(yōu)質(zhì)藥材，為臨床提供療效更為確切的藥品。此外，初步研究發(fā)現(xiàn)羌活揮發(fā)油具有美白作用，可在此方面進(jìn)行更深入的研究，使其應(yīng)用于化妝品中，從而使羌活資源得到充分的開發(fā)利用。