豆蔻屬植物化學成分和藥理作用研究進展

咸魁鋒，尹 虹

西北農林科技大學化學與藥學院，楊凌 712100

姜科(Zingiberaceae)約有49屬，分布于全世界熱帶、亞熱帶地區[1]。其中豆蔻屬(Amomum)植物150余種，我國有24種，2變種，產于福建、廣東、廣西、貴州、云南、西藏等省區[2]。本屬植物大多可藥用，具有祛風止痛，健胃消食之功效[2]。國內外對該屬植物的研究主要集中在陽春砂(Amomumvillosum)、縮砂密(A.xanthioides)、海南砂(A.longiligulare)、草果(A.tsaoko)、白豆蔻(A.kravanh)、九翅豆蔻(A.maximum)、疣果豆蔻(A.muricarpum)、香豆蔻(A.subulatum)、非洲豆蔻(A.melequeta)、針形砂仁(A.aculeatum)等。

該屬植物化學成分豐富、結構類型多樣，其中揮發油是最主要成分，還有萜類、雙苯庚烷類、酚類以及螺縮酮類結構。同時，該屬植物的藥理活性也很廣泛，具有胃腸保護、抗氧化、降血糖、抗炎、抗過敏、抗菌、肝臟保護和阿爾茲海默保護等作用。近年來從豆蔻屬植物中發現的化學成分結構新穎、變化豐富，使其成為天然產物化學研究的熱點；該屬植物生物活性多樣，尋找具有藥用價值的藥效成分和有效部位引起越來越多的藥物研發工作者的興趣。豆蔻屬植物的研究在最近幾年受到了國內外學者的廣泛關注，針對目前關于豆蔻屬植物化學成分的歸納分類和藥理活性的系統總結的相關文獻缺乏，本文對該屬植物的化學成分和藥理作用等研究現狀進行綜述，同時也為該屬植物資源的合理開發和綜合利用提供依據。

1 豆蔻屬植物的化學成分

1.1 揮發油類化學成分

揮發油類成分是豆蔻屬植物重要的化學成分之一，也是其主要有效成分。

Zhu等[3]采用水蒸氣蒸餾法提取豆蔻果實中揮發油成分，運用GC-MS分析，發現豆蔻中主要的揮發油成分為桉油精(65.81%)、對傘花稀(3.57%)、檸檬油烯(2.94%)、β-蒎烯(2.54%)、松油醇(2.23%)，除此之外還鑒定出4-亞甲基-1-(1-甲基乙基)雙環[3.1.0]2-己烯、2,6,6-三甲基二環[3.1.1]庚-2-烯、7,7-二甲基-2-亞甲基-二環[2,2,1]庚烷、樟烯、β-水芹烯、β-月桂烯、1-甲基-4-(1-甲基乙基)-環己烯、α-水芹烯、β-羅勒烯、γ-萜烯、4-蒈烯、1,3,3-三甲基雙環[2,2,1]庚烷-2-酮、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇、1-甲基-4-(1-甲基乙基)-環己烯、龍腦、松油烯-4-醇、4-甲基-1-(1-甲基乙基)-環己烯、α,α,4-三甲基-3-環己稀-1-甲醇乙酸。

Li等[4]通過HS-GC-MS方法對砂仁揮發油成分進行研究，發現砂仁中揮發性成分以烯萜類為主，其中乙酸龍腦酯和樟腦是最主要的揮發油，同時還鑒定出β-蒎烯、月桂烯、(-)-莰烯、檜烯、d-檸檬烯、芳樟醇、冰片、白菖烯、β-石竹烯、α-水芹烯、(1S,5S,6R)-2,6-二甲基-6-(4-甲基-3-戊烯-1-基)雙環[3.1.1]庚-2-烯、反式-β-金合歡烯、α-律草烯、(+)-β-芹子烯、β-倍半烯、反式-橙花叔醇、桉油烯醇、(S)-1-甲基-4-(5-甲基-1-亞甲基-4-己烯基)環己烯、蓽澄茄油烯、欖香烯、γ-松油烯。

Gu等[5]報道云南不同產地的草果中含有的揮發油成分很相似，都以單萜揮發油為主，包括桉油精、檸檬醛、香葉醇、α-松油醇、2-癸烯醛、3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、反-2-十二烯醛、橙花叔醇等。

Huong等[6]首次對A.gagnepainii和A.repoense中揮發油成分進行研究，發現A.gagnepainii主要的揮發油為乙酸金合歡(18.5%)、花姜酮(16.4%)和β-石竹烯(10.5%)；A.repoense主要含有β-蒎烯(33.5%)、(E)-β-羅勒烯(9.6%)、γ-松油烯(9.1%)和α-蒎烯(8.4%)。

1.2 萜類化學成分

萜類成分是豆蔻屬植物主要的結構類型，目前發現的萜類有單萜、倍半萜和二萜類。

近年來Luo等[7]從白豆蔻中發現了薄荷烷型單萜，(7S)-p-cymene-2,7,8-triol和(3α,4β,6α)-p-menth-1-ene-3,6,10-triol。Yang等[8]從草果中分離到二環壬烷醛單萜，(1RS,5SR,6RS)-5-hydroxybicyclo[4.3.0]non-2-ene-2-carbaldehyde、6-hydroxyindan-4-carbaldehyde和tsaokoin。Kumar等[9]從香豆蔻中得到非環單萜苷geranil-3(10)-en-9-carboxyl-β-D-arabinopyranoside、geranilan-9-carboxyl-α-L-arabinopyranoside和 geranil-3(10)-en-9-olyl octadec-9-enoate；Choi等[10]從縮砂密中分離到 betulabuside A。

倍半萜類成分僅在縮砂密中發現，包括丁香烷型倍半萜caryophyllene oxide[10]、香木蘭烷型倍半萜spathulenol[10]、纈草烷型倍半萜pygmol[11]、橙花醇型衍生物倍半萜(2S*,2′R*,5′S*)-2-(5′-ethenyltetrahydro-5′-methylfuran-2′-yl)-6-methylhept-5-en-2-ol[12]、(3S,E)-nerolidol[10]和hedychiol A[11]。

Yin等和Luo等從白豆蔻和九翅豆蔻中也發現了多種二萜類化合物，其中半日花烷型為主要的二萜結構類型，同時還發現了新穎的半日花烷型降二萜和異構化的異海綿二萜。報道的半日花烷型二萜有(12Z,14R)-labda-8(17),12-diene-14,15,16-triol[13]、3β,18-dihydroxylabda-8(17),13-dien-15,16-olide[13]、(12E)-3β,18-dihydroxylabda-8(17),12-dien-16,15-olide[13]、amomax A[14]、amomax B[14]、amomax C[14]、isocoronarin D[15]、ottensinin[14]和amoxantin A[16]。Amomaxin A[15]和amomaxin B[15]為新穎的半日花烷型降二萜。異構化的異海綿二萜有kravanhin A[13]、kravanhin B[13]、kravanhin C[13]和kravanhin D[13]。Kim等[11]從縮砂密中發現了二萜苷amoxanthoside A。

1.3 雙苯庚烷類化學成分

雙苯庚烷類化合物也是豆蔻屬植物常見的結構類型之一，近年來Giang等[17]從疣果豆蔻中分離到muricarpin、1-(3′,4′-hydroxyphenyl)-7-(4′′-hydroxyphenyl)-heptan-3-one、(5R)-5-hydroxy-1,7-bis(4-hydroxyphenyl)-3-heptanone、1,7-bis(3,4-dihydroxyphenyl)heptan-3-yl acetate和1-(4′-hydroxyphenyl)-7-(3′′,4′′-dihydroxyphenyl)heptan-3-yl acetate；Yin等[18]從白豆蔻中發現了kravanhol A、kravanhol B和renealtin A；Zhang等[19]從草果中得到2,3-dihydro-2-(4′-hydroxy-phenylethyl)-6-[(3′′,4′′-dihydroxy-5′′-methoxy)phenyl]-4-pyrone和4-dihydro-2-(4′-hydroxy-phenylmethyl)-6-[(3′′,4′′-dihydroxy-5′′-methoxyphenyl)methylene]-pyran-3,5-dione。

1.4 酚類化學成分

酚類化合物是植物中常見的化合物類型，近年來從草果、陽春砂和擬草果中發現了大量的酚類化合物。

Jin等[20]從草果中鑒定出(2R,3R,4R)-3′,5′-dimethoxy-3,4,7,4′-tetrahydroxy-flavan、2-(4-hydroxy-3-methoxybenzoyl)-4-methoxy-benzaldehyde、4′-hydroxy-4-methoxychalcone、4′-hydroxy-2′-methoxychalcone、4,4′-dimethoxychalcone、1,3-dimethoxybenzene、4′,7-dihydroxy-3′,6-diprenylflavone、1,7-bis(4-hydroxyphenyl)-4(E)-hepten-3-one、4-hydroxy-2,5-dimethoxy-benzaldehyde、3′,7-dihydroxy-4′-methoxy-flavan、2-methoxy-hydroquinone、2′,4′-dihydroxy-4-methoxychalcone、5-indancarbaldehyde、4-methoxybenzaldehyde、hydroquinone、4-indancarbaldehyde、(-)-catechin、anisole、2′,4,4′-trimethoxychalcone、4-(1-hydroxypropyl)phenol-ethyl-4-hydroxy-(S′)-benzenemethanol、abyssinoflavanone VII、4-hydroxy-4′-methoxychalcone、4-hydroxy-2′-methoxychalcone、2-methoxy-benzaldehyde、3-methoxy-benzaldehyde、3-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde、6,7-dihydroxy-4-indancarbaldehyde、3-methoxy-4-hydroxy-benzaldehyde、6-hydroxy-4-aldehydeindene、3-methoxy-catechol、2-methoxyresorcinol、3,5-dihydroxybenzoic acid、4-(2-hydroxypropyl)phenol、3-hydroxybenzoic acid和4-methoxy-catechol。此外，草果中還含有2-methoxy-1,4-biphenol-1-O-[6-O-(3-methoxy-4-hydroxybenzoyl)]-β-D-glucopyranoside[21]、catechol[22]、amotsaokonal A[23]、amotsaokonal B[23]和amotsaokonal C[23]。

Chen等[24]在陽春砂中分離到3-ethoxy-hydroxy benzoic acid、vanillic acid-1-β-D-glucopyranosyl ester、isorhamnetin-3-β-D-glucoside、flavanocoumarin、isoflavanocoumarin。Fu等[25]報道陽春砂中含有香草酸、原兒茶酸、3,3′,4,4′-四羥基聯苯、對甲氧基桂皮酸、對羥基桂皮酸。An等[26]分離到quercetin、quercitroside、isoquercitroside、vanillic acid、3,4-di-hydroxy-benzoic acid。

Chai等[27]在擬草果中發現了3,5-dihydroxy-7,4′-dimethoxyflavone、rhamnocitrin、kaempferol、rhamnetin、kaempferol-3,7,4′-O-trimethylether、ombuin、quercetin、kumatakenin、octyl ferulate、(E)-decyl-3-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)propenoate和trans-p-hydroxycinnamic acid。

1.5 螺縮酮類化學成分

螺縮酮類化合物是從針形砂仁中發現的新穎結構，有aculeatol A[28]、aculeatol B[28]、aculeatol C[28]、aculeatol D[28]、aculeatol E[29]、aculeatin E[29]和aculeatin F[29](見圖1)。

圖1 針形砂仁中螺縮酮類結構Fig.1 Structures of dioxadispiroketals from A.aculeatum

2 豆蔻屬植物的藥理作用

2.1 胃腸保護作用

豆蔻屬植物大多具有健胃消食的傳統藥理功效，用于胃腸相關疾病，有利于胃腸保護。高等[30]用海南砂仁水煎液對胃潰瘍大鼠給藥后測定潰瘍指數和進行大鼠胃黏膜TFF1和TFF1mRNA蛋白表達，結果表明海南砂仁可能通過上調TFF1及TFF1mRNA進行胃黏膜的重建和修復，從而對胃黏膜產生保護作用。曹等從臨床水平研究砂仁對胃手術患者術后胃腸功能恢復，通過和腸內營養(EN)組比較，發現砂仁給藥組手術后外周血胃動素(MLT)、P物質(SP)水平都明顯高于EN組患者，同時手術后腸鳴音恢復時間和排氣排便時間也都明顯早于EN組，表明砂仁能促進胃術后患者胃腸功能的恢復[31]。文獻報道砂仁水提物在5-氟尿嘧啶(5-FU)誘導的大鼠腸粘膜損傷模型中可以顯著抑制大鼠小腸中NF-κB、TNF-α、MPO的升高，增加腸緊密連接蛋白occludin、抑制細胞凋亡蛋白酶caspase-3的表達，抑制腸源性LPS易位，對腸粘膜屏障具有保護作用[32]。

2.2 抗氧化作用

Zhong等[33]通過1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH·)和羥基自由基(·OH)體外清除實驗發現春砂仁總黃酮提取物的抗氧化作用隨著其質量濃度增大而增強，自由基清除能力強于陽性對照維生素C。Lu等[34]報道九翅豆蔻的石油醚、三氯甲烷、甲醇和水提取部位對DPPH和ABTS自由基表現出不同程度的清除能力，且具有濃度依賴性，其中甲醇部位活性最強，石油醚部位活性最弱。Yuan等[35]報道草果總黃酮有較強的DPPH自由基清除力，清除率為80.5%，抗氧化性高于對照品維生素C。

2.3 降血糖作用

Chen等[36]以白豆蔻揮發油作為研究對象，建立鏈脲佐菌素致糖尿病腎病模型，連續21天灌胃給藥，每周檢測1次血糖并檢測胰島素樣生長因子2(IGF-2)的表達，結果顯示與模型組比較，各給藥組大鼠血糖均降低，其中白豆蔻高劑量組血糖下降顯著，同時各給藥組使IGF-2蛋白表達上調。Lu等[34]報道九翅豆蔻石油醚和甲醇提取部位對α-葡萄糖苷酶表現出顯著的抑制活性，抑制強度與陽性對照阿卡波糖相當，三氯甲烷提取部位表現出中等強度的抑制活性，水提取部位則沒有抑制活性。

2.4 抗炎作用

Chai等[37]報道擬草果乙酸乙酯部位顯著降低醋酸致小鼠毛細血管通透性、抑制大鼠羧甲基纖維素囊白細胞游走和棉球肉芽組織增生，減輕大鼠角叉菜膠足腫脹，對早期、中期和晚期炎癥表現出良好的抑制作用，同時減少炎癥介質前列腺素E2(PGE2)、白細胞介素-1β(IL-1β)以及腫瘤壞死因子(TNF-α)的分泌，降低大鼠體內一氧化氮(NO)和丙二醛(MDA)的堆積，進一步發揮其抗炎作用。Lu等[34]報道九翅豆蔻石油醚和三氯甲烷提取部位均能顯著降低脂多糖(LPS)誘導的RAW267.4巨噬細胞NO釋放。柴等通過二甲苯致小鼠耳廓腫脹法和毛細血管通透性實驗研究擬草果甲醇提取物的抗炎作用，發現它能減輕小鼠耳廓腫脹作用，降低小鼠毛細血管通透性，具有較好的抗炎活性[38]。

2.5 抗過敏作用

近年來，韓國學者發現從縮砂密中獲得的有效成分具有抗過敏作用。

Kim等[39]從縮砂密中分離得到的2-羥基-3-甲氧基苯甲酸(o-VA)，在小鼠過敏模型中，通過o-VA口服給藥，研究卵清蛋白誘導的活動性全身過敏反應、IgE介導的被動皮膚過敏反應和化合物48/80誘導全身過敏反應，結果表明o-VA對全身和皮膚過敏反應具有預防和保護作用。通過對體外肥大細胞RBL-2H3和離體大鼠腹腔肥大細胞研究，發現o-VA能調節細胞內鈣水平降低肥大細胞脫顆粒作用，抑制促炎細胞因子TNF-α、IL-4和NF-κB的表達，調節肥大細胞表面的高親和力IgE受體(FcεRI)下游信號通路，進而發揮抗過敏作用。

Je等[40]報道從縮砂密甲醇提取部位發現的1,2,4,5-四甲氧基苯(TMB)能通過抑制鈣離子內流劑量依賴性地減輕肥大細胞的脫顆粒作用；在轉錄水平和翻譯水平對促炎細胞因子TNF-α、IL-4的表達有抑制作用；NF-κB移位到細胞核引起細胞因子表達增加，阻礙IκB激酶活化。此外，還通過卵清蛋白誘導全身過敏反應和IgE介導皮膚過敏反應體內實驗證實了TMB的抗過敏作用。

Jin等[41]建立粉塵螨(DFE)致過敏性炎癥小鼠模型、HaCaT和3PC細胞模型研究縮砂密中得到的1,2,4,5-四甲氧基苯(TMB)的抗過敏性炎癥作用。TMB能降低血清組胺水平以及炎癥細胞肥大細胞和嗜酸性粒細胞的組織滲透，抑制CD4+IFN-γ+，CD4+IL-4+，和CD4+IL-17A+淋巴細胞擴張，同時抑制Th2細胞因子在耳組織中的表達。TMB通過顯著抑制細胞因子和趨化因子的表達達到改善DFE誘導的過敏性炎癥作用。

2.6 抗菌作用

Zhang等[42]采用瓊脂二倍稀釋法研究砂仁、豆蔻和草果中揮發油的體外抗菌活性，結果顯示砂仁對金黃色葡萄球菌、白色念珠菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌標準株及其耐藥菌的MIC值為1.25～5 mg/mL；豆蔻對金黃色葡萄球菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、大腸桿菌標準株、白色念珠菌標準株及其耐藥菌有效，MIC值為4～10 mg/mL；草果對白色念珠菌、金黃色葡萄球菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大腸桿菌表現出抑菌活性，MIC值為0.625～5 mg/mL。Zhong等[33]采用濾紙片法，以75%乙醇和蘆丁作為對照品，研究春砂仁總黃酮提取物的抑菌作用，發現黃酮提取物對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的抑制作用隨著濃度的增大而增強，并且其對大腸桿菌的抗菌活性略強于枯草芽孢桿菌，與對照品蘆丁抑菌趨勢一致。

2.7 肝臟保護作用

Wang等[43]報道縮砂密水提物在二甲基亞硝胺(DMN)致大鼠亞型慢性肝損傷模型中能顯著降低丙氨酸氨基轉移酶、天冬氨酸轉氨酶、堿性磷酸酶、總膽紅素、羥脯氨酸和丙二醛的過度釋放；顯著改善總抗氧化能力、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽、過氧化氫酶活性。通過病理學和免疫學實驗顯示縮砂密水提取物明顯減少肝臟組織炎癥和壞死、膠原積聚以及肝星狀細胞活化。上述結果表明縮砂密有良好的保肝作用。Lee等[44]和Kim等[45]分別建立二甲基亞硝胺(DMN)誘導的肝纖維化大鼠模型和膽管結扎(BDL)誘導的大鼠肝纖維化模型來研究縮砂密乙酸乙酯萃取部位對肝臟的抗纖維化保護作用，結果顯示縮砂密乙酸乙酯萃取部位可能是一種有效的肝纖維化抑制劑，主要是通過調節促纖維化細胞因子發揮其抗肝纖維化作用。

2.8 阿爾茲海默保護作用

Lin等[46]建立崗田酸(OA)誘導阿爾茲海默癥(AD)細胞模型，通過檢測PC12細胞中p-tau含量水平和觀察細胞形態變化研究砂仁有效成分乙酸龍腦酯的抗AD作用，結果顯示乙酸龍腦酯能顯著降低AD模型的 p-tau 水平，減少PC12 細胞的乳酸脫氫酶水平，對細胞損傷具有緩解作用，表明砂仁中有效成分乙酸龍腦酯具有一定AD保護作用。

3 結語

豆蔻屬植物資源豐富，大部分可藥用。該屬植物主要的化學成分為揮發油類成分，二萜類(主要包括半日花烷型降二萜和異構化的異海綿二萜)和螺縮酮類化合物為該屬植物中結構新穎成分，除此之外還含有雙苯庚烷類和酚類成分。隨著近年來對豆蔻屬植物藥理活性的研究，除了傳統的胃腸保護、抗氧化、抗炎、抗菌活性外，還發現該屬植物具有降血糖、抗過敏、保肝和阿爾茲海默保護等與人類健康密切相關的藥理活性，但其作用機制有待進一步深入系統地研究。未來應該對該屬所含的天然活性成分有目的性地開展降血糖、保肝和阿爾茲海默保護等方面的藥理研究，發現具有確切生物活性的藥效物質成分，同時對活性天然產物單體進行結構修飾，為研發高效低毒的新藥和臨床應用提供藥學基礎。此外，豆蔻屬植物的藥用價值還需進一步挖掘，將藥用價值和化學成分有效結合作為該屬植物資源研究和開發的一個重要方向，具有廣闊的前景。