香樟化學成分及藥理作用研究進展

張笮晦,童永清,錢信怡,李石蘭

(1.廣西中醫藥大學藥學院,廣西南寧 530200; 2.廣西中藥藥效研究重點實驗室,廣西南寧 530200; 3.廣西庚源香料有限責任公司,廣西東興 538100)

香樟(CinnamomumcamphoraL. Presl)為樟科樟屬植物,又名芳樟、樟木、番樟、烏樟等,主要分布于長江流域及南部[1]。植物資源豐富,是我國傳統中藥材,以根、果、枝和葉入藥,具有抗血栓、動脈硬化、腫瘤、氧化衰老等作用,民間主要用于治療風濕痹痛、水火燙傷、瘡瘍腫毒、疥癬、皮膚瘙癢、毒蟲咬傷等。現代藥理表明,香樟具有抗菌、抗氧化、止痛、殺蟲、抗癌等多種藥理活性。以其木材及根、枝、葉提取的樟腦和樟油,可作為原料在食品、化工、醫藥衛生及香料工業應用廣泛[2]。此外,香樟還有一定程度的抵抗及吸收凈化大氣污染物[3]、滯納重金屬(Pb、Cd、Ni)及滯塵能力[4],可作為城市行道樹,美化環境,具有較高的觀賞和生態價值。本文在前人研究的基礎上,對國內外2006～2018年有關香樟化學成分和藥理作用兩方面的研究進行歸納總結,為更深層次的研究香樟及提高其利用價值提供參考。

1 香樟化學成分

1.1 揮發油

提取香樟揮發油可采用水蒸氣蒸餾法[5-10]、固相微波萃取法[9]、同時蒸餾萃取法[11]等。成分鑒定主要通過氣相色譜法(GC)[5]、氣相色譜-質譜聯用法(GC-MS)[5-7,9-12]、吹掃捕集-熱脫附-氣相色譜-質譜(P&T-TD-GC-MS)[8]、靜態頂空-氣相色譜-質譜聯用法(SHS-GC-MS)[13]、動態頂空吸附法和自動熱脫附-氣相色譜/質譜聯用(ATD-GC-MS)分析技術等[14]。香樟揮發油主要來源于枝葉,根和果中亦含揮發油,且不同部位揮發油成分組成及含量也有差異[15]。國內外學者分析鑒定出330種化學成分,其中包括烯類132種(表1)、醇類70種(表2)、醛酮類43種(表3)、烷烴類22種(表4)、酸和酯類33種(表5)、芳香類17種(表6)、其他類12種(表7)、倍半萜類1種(圖1)。

表1 香樟揮發油中烯類化合物Table 1 Alkenes from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

續表

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表2 香樟揮發油中醇類化合物Table 2 Alcohols from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

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表3 香樟揮發油中醛酮類化合物Table 3 Aldehydes and ketones from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

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表4 香樟揮發油中烷烴類化合物Table 4 Alkanes from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

表5 香樟揮發油中酸及酯類化合物Table 5 Acids and esters from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

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表6 香樟揮發油中芳香類化合物Table 6 Aromatics from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

表7 香樟揮發油中其他類化合物Table 7 Others from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

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圖1 香樟中分離得到的倍半萜類成分Fig.1 Sesquiterpene isolated from Cinnamomum camphora L. Presl

倍半萜類化合物是天然產物化學中極為活躍的研究領域之一,很多倍半萜是芳香油高沸點部分的主要成分,對芳香油的香味起著重要作用。有抗菌、抗腫瘤、免疫抑制、昆蟲拒食劑等活性。

1.2 黃酮類化合物

黃酮類化合物是一類具有抗氧化活性的天然化合物,廣泛存在于植物體內。對香樟總黃酮的研究多集中于香樟根[16-17]、香樟葉[18]、香樟果[19-20]總黃酮的提取工藝方面,而對香樟中黃酮類化合物的成分研究較少。Li等[21]采用色譜法純化化學成分,通過光譜分析確定其結構,從香樟葉的乙醇提取物分離鑒定出5個黃酮類化合物(331～335),成分見表8,其化學結構見圖2。其中化合物333～335能顯著抑制LPS刺激的NO生成,最大抑制率(MIR)≥80%,從而證實是該提取物的抗炎物質。

表8 香樟中的黃酮類成分Table 8 Flavonoids from Cinnamomum camphora L. Presl

圖2 香樟中分離得到的黃酮類成分Fig.2 Flavonoids isolated from Cinnamomum camphora L. Presl

1.3 木脂素類化合物

木脂素類化合物是樟屬植物中的一類主要化學成分,近年來對香樟葉中木脂素類化合物研究逐漸深入,學者們從香樟葉中分離鑒定出多種木脂素類化合物(圖3)。徐晶[12]從香樟葉中分離鑒定得到5個木脂素類化合物(336～340),從香樟樹皮及香樟樹枝中均得到相同的木脂素類化合物(338)。其中化合物340尚未見文獻報道,為新結構化合物,化合物336和化合物338為首次從樟科樟屬植物中分離得到。孫崇魯等[22]采用硅膠色譜柱層析、聚酰胺色譜柱層析、制備薄層色譜及其它分離手段從香樟葉70%乙醇提取中分離得到9個化合物,其中2個為木脂素類化合物:1-細辛脂素(341)和(8R,8R′)-3,3′,4,4′-四甲氧基-9-氧代-8-8′,9-O-9′-木脂素(342)。Li等[21]從香樟葉的乙醇提取物分離鑒定出兩個木脂素類化合物:piperitol(343)和(+)-episesaminone(SMO,344)。從香樟中分離得到的木脂素類化合物結構式見圖3。

圖3 香樟中分離得到的木脂素類化合物Fig.3 Lignans isolated from Cinnamomum camphora L. Presl

1.4 糖苷類

糖苷類化合物廣泛分布于植物的根、莖、葉、花和果實中,為某些藥用植物的有效成分,具有重要的生理功能。孫崇魯等[22]從香樟葉中分離鑒定5個糖苷類化合物:槲皮素3-O-β-D-葡萄糖苷(345)、山奈酚3-O-β-蕓香糖苷(346)、山柰酚3-O-(-L-吡喃鼠李糖苷(347)、槲皮素3-Ο-α-L-鼠李糖苷(348)和異鼠李素3-O-β-蕓香糖苷(349)。王春霞[23]采用采用溶劑浸泡法提取香樟果色素和精油,然后采用雙水相和大孔樹脂吸附法協同作用對香樟果色素進行純化,得到的天然色素中主要含矢車菊二糖苷(350)和矢車菊單葡萄糖苷(351)兩種結構,結構圖如圖4所示。

圖4 香樟中分離得到的糖苷類成分Fig.4 Glycosides isolated from Cinnamomum camphora L. Presl

1.5 其他類

除上述成分外,香樟還含有香豆素、醚、蒽醌以及萜類等多種類別化合物[21,24](表9)。

表9 香樟中的其他類化合物Table 9 Others in Cinnamomum camphora L. Presl

2 藥理作用

2.1 抑菌活性

研究表明,香樟葉中的黃酮類化合物、香樟精油中的芳樟醇、β-芳樟醇、β-石竹烯均具有抑菌作用。袁瓊等[25]采用超聲波輔助水提法對香樟葉中的抑菌成分進行研究,結果表明在超聲時間30 min、溫度43 ℃、料液比1∶20 g·mL-1的條件下,水提物對枯草芽孢桿菌具有抑制作用,抑菌圈達到16.12 mm。香樟葉石油醚提取物對草莓灰霉病具有一定的防治作用[26]。戴群等[27]研究香樟葉中黃酮類化合物的抑菌活性,結果表明:香樟葉提取物對大腸桿菌、北京棒桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌均有抑制活性,且對大腸桿菌的抑菌作用最強,而防腐劑山梨酸鉀對四種細菌均無明顯的抑制作用;香樟葉提取物對霉菌具有一定的抑制效果,其效果強弱順序為:根霉>青霉>曲霉。秦海燕等[28]采用體外抑菌及建立小白鼠肺炎模型的方法研究香樟精油對肺炎小白鼠的保護作用,結果表明香樟精油能抑殺空氣中約32.79%的細菌,與空白對照組相比,香樟精油能使肺炎小鼠的存活率提高47.20%,其中精油中的β-芳樟醇具有抗菌抗病毒作用。香樟葉精油能明顯抑制產毒菌株生產黃曲霉毒素B1,其抑制作用與香樟葉揮發油的濃度呈量效關系,在香樟葉揮發油濃度為750 ppm時甚至能完全抑制黃曲霉素B1的產生[29]。楊英鐸等[30]采用抑菌圈實驗和試管二倍稀釋法對香樟精油的抑菌活性和最低抑菌濃度進行測定,結果表明香樟精油能對金黃色葡萄球菌的細胞膜通透性產生破壞,導致內滲物滲透,從而起到抑制作用,且最低的抑菌濃度為12.5%。香樟精油中的芳樟醇和β-石竹烯具有明顯的抑菌作用[31]。王進等[8]的研究發現不同產地香樟葉精油中芳樟醇的含量不同,導致不同產地香樟葉精油抑菌效果存在差異,廣西香樟葉精油對番茄灰霉菌、蘋果炭疽菌的抑菌活性強于安徽和江西,香樟葉精油中的芳樟醇成分對其抑菌活性具有重要貢獻。馮偉等[32]的研究發現R-和S-芳樟醇對金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大腸桿菌均具有抗菌活性,且R-芳樟醇對部分細菌抗菌活性稍強于S-芳樟醇。Zhou等[33]研究發現62.5 μg/mL香樟葉提取物松脂醇能完全抑制沙門菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌的生長。全沁果等[34]研究了香樟葉葉綠素對存在于液態食品里的金黃色葡萄球菌的抑菌效果,結果顯示,香樟葉葉綠素濃度為10 mmol/L且在鹽水環境中時的抑菌作用最好。

2.2 抗氧化活性

香樟具有抗氧化衰老的作用,有文獻表明抗氧化能力與其所含黃酮類化合物有關。孫崇魯等[35]用60%乙醇提取香樟葉中黃酮類化合物,采用烘箱貯存法測定了其對豬油的抗氧化作用,結果表明香樟葉內黃酮類化合物對豬油具有明顯的抗氧化作用,且作用能力與質量分數呈量效關系。孫崇魯等[36]采用DPPH自由基清除法對香樟葉的水、石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇提取物清除DPPH自由基的作用進行研究,得到各提取物對DPPH的IC50(半抑制濃度)分別為:5.0870、6.0038、1.3298、0.3987、0.3467 mg/mL,可見正丁醇提取物的作用最強,正丁醇提取物中含有大量不同種類的黃酮類化合物,其抗氧化活性可能與這些黃酮類化合物有關。羅世惠等[37]研究了香樟、天竺桂、蜀桂和香桂4種樟屬植物葉片精油的清除DPPH自由基的能力,結果顯示這4種樟屬植物葉片精油均具有一定的抗氧化活性,清除DPPH自由基的能力強弱順序及EC50(半最大效應濃度)分別為:香桂(<1.0 mg/mL)>蜀桂(11.99 mg/mL)>香樟(23.86 mg/mL)>天竺桂(34.11 mg/mL)。耿敬章等[38]對香樟籽油還原能力和DPPH自由基清除能力進行研究分析,結果表明其具有較好的還原能力,明顯高于對照組VC,而且對DPPH有較強的清除能力,隨著香樟籽油濃度的增加,其清除能力逐漸增強,明顯高于對照組VC。昝麗霞[39]采用水楊酸比色法和DPPH法測定香樟果皮花色苷的抗氧化能力,結果表明香樟果皮花色苷對羥自由基及DPPH自由基有清除作用,在一定的濃度范圍內清除作用隨濃度增高而增強,但香樟果皮花色苷結構不穩定,較易受到光、pH、溫度等因素影響而發生降解。此外,香樟內生細菌的發酵產物亦具有較強的抗氧化活性[40]。長期使用人工合成抗氧化劑所導致的殘留毒性、誘發疾病、致癌等健康問題,使從植物中找到活性強、安全性好的天然抗氧化物質的需求越來越迫切,香樟可作為原料開發天然抗氧化物質,具有很大的開發潛力。

2.3 抗炎活性

對香樟的藥理活性研究發現其具有較好的抗炎活性。吳先輝[41]通過小鼠毛細血管通透性抗炎實驗、小鼠熱板鎮痛實驗、小鼠醋酸扭體實驗觀察不同直徑樟樹莖枝與樟樹根提取物對小鼠的抗炎作用和鎮痛作用,發現同等劑量的樟樹莖枝與樟樹根提取物在抗炎、鎮痛等方面的作用有較大相似性,且直徑越大的樟樹莖枝抗炎、鎮痛作用效果可能還強于樟樹根。葉小玲等[42]采用角叉菜膠致大鼠足跖炎癥模型評價梅州香樟揮發油及其脂質體凝膠的抗炎活性,結果表明梅州香樟揮發油及其脂質體凝膠對大鼠足腫脹抑制率分別為26.92%和33.75%,而其脂質體凝膠腫脹抑制率高于市售紅花油(32.03%)。

2.4 神經系統活性

香樟中揮發性成分對神經系統具有一定的影響。楊錦強等[9]采用對照法,將大鼠C6膠質瘤細胞分為正常對照組、含0.1%二甲基亞砜的DMEM培養液的溶液對照組及25、100 μg/mL的香樟果油給藥組,培養24 h后經過計算得到腦源性神經營養因子(BDNF)水平。結果表明,100 μg/mL的香樟果油能夠增強神經細胞的活性。王艷英等[43]以人作為實驗對象,受試者在鋪有香樟枝葉的測試室待1 h,前后測定生理指標,結果顯示香樟的揮發性氣味能使受試者的平均心率變化不大、心電RR間期值極顯著升高、手指溫度和血氧含量降低、受試者表現出緊張、不快,時間過長還會產生厭惡的情緒。進一步的研究采用小白鼠曠場分析試驗,不同濃度(枝葉重量和處理時間不同)的香樟枝葉對昆明種小白鼠的行為產生不同的影響,結果顯示高濃度的香樟枝葉所含的揮發物質會抑制小白鼠的興奮性、降低小白鼠的認知能力和探索能力以及降低小白鼠的食欲[44]。

2.5 抗癌作用

有研究表明芳樟葉具有一定的抗癌作用。蘇遠波等[45]采用噻唑藍(MTT)快速比色法和集落形成法研究芳樟葉各提取物對人肺癌95-D細胞、人口腔表皮樣癌細胞和肝癌HepG2細胞增殖的影響,發現芳樟樹葉乙醇提取物具有明顯的體外抗腫瘤作用,且抗癌有效組分很可能在它的石油醚部分、氯仿部分以及乙酸乙酯部分。因此,對芳樟葉中抗癌有效成分的分離、鑒定等方面的研究是下一步研究工作重點。

2.6 殺蟲活性

香樟不同部位的精油對各類昆蟲具有一定的殺蟲驅蟲活性,經過進一步的研究開發,有望成為新型的綠色農藥。Guo等[6]研究了香樟莖皮、葉和果實各部位精油的殺蟲活性,發現所有的精油及單一化合物對赤擬谷盜和煙草甲成蟲均具有很強的熏蒸毒性,香樟精油及其單體化合物可以作為這兩種儲糧害蟲管理的天然資源。Chen等[46]的研究表明香樟葉精油對煙草甲有很強的熏蒸毒性和接觸毒性,其LC50和LD50分別為2.5 mg/L和21.25 μg/個成蟲,其中精油主要成分D-樟腦和芳樟醇具有較強的煙熏毒性(LC50=2.36、18.04 mg/L)和接觸毒性(LD50=13.44、12.74 μg/個成蟲)。有研究表明[47]香樟不同部位(香樟葉、枝條和種子)精油對棉蚜均具有殺蟲和驅蟲活性。在接觸毒性試驗中,三種精油對棉蚜具有較強的殺蟲活性,LC50值分別為245.79、274.99和146.78 mg/L(48 h后處理);在拒食試驗中,種子精油在處理后24 h濃度為20 L/mL,最高拒斥率為89.86%。

2.7 其他活性

研究發現[48-49],香樟籽油能降低健康及肥胖大鼠的體脂沉積,改善血脂,同時能改善高脂飲食導致的肥胖大鼠的炎癥反應和氧化應激。香樟中的植醇作為疫苗配方佐劑可有效喚起機體的抗體反應[50]。

3 結語

我國香樟植物資源豐富,通常用于建筑、家具、雕刻、造船、美化城市等[51]。隨著近年來學者們對其化學成分研究的深入,香樟在抑菌、抗氧化、抗炎等方面的活性逐漸被重視。有學者利用香樟果為原料,制備了抗菌紙包裝材料,具備一定的抗菌效果[52];天然芳樟醇用于香料香精、醫療保健等領域[53]。但香樟在抗炎、抗癌等活性的研究尚停留在動物實驗水平,且藥理作用機制研究薄弱。因此,有必要對香樟的化學成分和藥理活性進行深入研究,闡明其藥效物質基礎及作用機制,為其臨床應用及產品開發提供重要的科學依據,促進香樟產業的健康發展。