香樟化學(xué)成分及藥理作用研究進(jìn)展

張?bào)谢?童永清,錢信怡,李石蘭

(1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,廣西南寧 530200; 2.廣西中藥藥效研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西南寧 530200; 3.廣西庚源香料有限責(zé)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(zhǎng)江流域及南部[1]。植物資源豐富,是我國(guó)傳統(tǒng)中藥材,以根、果、枝和葉入藥,具有抗血栓、動(dòng)脈硬化、腫瘤、氧化衰老等作用,民間主要用于治療風(fēng)濕痹痛、水火燙傷、瘡瘍腫毒、疥癬、皮膚瘙癢、毒蟲咬傷等?，F(xiàn)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(yī)藥衛(wèi)生及香料工業(yè)應(yīng)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(huán)境,具有較高的觀賞和生態(tài)價(jià)值。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,對(duì)國(guó)內(nèi)外2006～2018年有關(guān)香樟化學(xué)成分和藥理作用兩方面的研究進(jìn)行歸納總結(jié),為更深層次的研究香樟及提高其利用價(jià)值提供參考。

1 香樟化學(xué)成分

1.1 揮發(fā)油

提取香樟揮發(fā)油可采用水蒸氣蒸餾法[5-10]、固相微波萃取法[9]、同時(shí)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(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)[5-7,9-12]、吹掃捕集-熱脫附-氣相色譜-質(zhì)譜(P&T-TD-GC-MS)[8]、靜態(tài)頂空-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(SHS-GC-MS)[13]、動(dòng)態(tài)頂空吸附法和自動(dòng)熱脫附-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用(ATD-GC-MS)分析技術(shù)等[14]。香樟揮發(fā)油主要來(lái)源于枝葉,根和果中亦含揮發(fā)油,且不同部位揮發(fā)油成分組成及含量也有差異[15]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者分析鑒定出330種化學(xué)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(fā)油中烯類化合物Table 1 Alkenes from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

續(xù)表

續(xù)表

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

續(xù)表

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

續(xù)表

表4 香樟揮發(fā)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(fā)油中酸及酯類化合物Table 5 Acids and esters from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

續(xù)表

表6 香樟揮發(fā)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(fā)油中其他類化合物Table 7 Others from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

續(xù)表

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(chǎn)物化學(xué)中極為活躍的研究領(lǐng)域之一,很多倍半萜是芳香油高沸點(diǎn)部分的主要成分,對(duì)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(nèi)。對(duì)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(duì)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(xué)成分,通過光譜分析確定其結(jié)構(gòu),從香樟葉的乙醇提取物分離鑒定出5個(gè)黃酮類化合物(331～335),成分見表8,其化學(xué)結(jié)構(gòu)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(shí)是該提取物的抗炎物質(zhì)。

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(xué)成分,近年來(lái)對(duì)香樟葉中木脂素類化合物研究逐漸深入,學(xué)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(gè)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(xiàn)報(bào)道,為新結(jié)構(gòu)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?shù)萚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(gè)化合物,其中2個(gè)為木脂素類化合物:1-細(xì)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(gè)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(jié)構(gòu)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(shí)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?shù)萚22]從香樟葉中分離鑒定5個(gè)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(xié)同作用對(duì)香樟果色素進(jìn)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(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)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(duì)香樟葉中的抑菌成分進(jìn)行研究,結(jié)果表明在超聲時(shí)間30 min、溫度43 ℃、料液比1∶20 g·mL-1的條件下,水提物對(duì)枯草芽孢桿菌具有抑制作用,抑菌圈達(dá)到16.12 mm。香樟葉石油醚提取物對(duì)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(jié)果表明:香樟葉提取物對(duì)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(duì)大腸桿菌的抑菌作用最強(qiáng),而防腐劑山梨酸鉀對(duì)四種細(xì)菌均無(wú)明顯的抑制作用;香樟葉提取物對(duì)霉菌具有一定的抑制效果,其效果強(qiáng)弱順序?yàn)?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(duì)肺炎小白鼠的保護(hù)作用,結(jié)果表明香樟精油能抑殺空氣中約32.79%的細(xì)菌,與空白對(duì)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(chǎn)毒菌株生產(chǎn)黃曲霉毒素B1,其抑制作用與香樟葉揮發(fā)油的濃度呈量效關(guān)系,在香樟葉揮發(fā)油濃度為750 ppm時(shí)甚至能完全抑制黃曲霉素B1的產(chǎn)生[29]。楊英鐸等[30]采用抑菌圈實(shí)驗(yàn)和試管二倍稀釋法對(duì)香樟精油的抑菌活性和最低抑菌濃度進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果表明香樟精油能對(duì)金黃色葡萄球菌的細(xì)胞膜通透性產(chǎn)生破壞,導(dǎo)致內(nèi)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(jìn)等[8]的研究發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地香樟葉精油中芳樟醇的含量不同,導(dǎo)致不同產(chǎn)地香樟葉精油抑菌效果存在差異,廣西香樟葉精油對(duì)番茄灰霉菌、蘋果炭疽菌的抑菌活性強(qiáng)于安徽和江西,香樟葉精油中的芳樟醇成分對(duì)其抑菌活性具有重要貢獻(xiàn)。馮偉等[32]的研究發(fā)現(xiàn)R-和S-芳樟醇對(duì)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(duì)部分細(xì)菌抗菌活性稍強(qiáng)于S-芳樟醇。Zhou等[33]研究發(fā)現(xiàn)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(zhǎng)。全沁果等[34]研究了香樟葉葉綠素對(duì)存在于液態(tài)食品里的金黃色葡萄球菌的抑菌效果,結(jié)果顯示,香樟葉葉綠素濃度為10 mmol/L且在鹽水環(huán)境中時(shí)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(xiàn)表明抗氧化能力與其所含黃酮類化合物有關(guān)。孫崇魯?shù)萚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(cè)定了其對(duì)豬油的抗氧化作用,結(jié)果表明香樟葉內(nèi)黃酮類化合物對(duì)豬油具有明顯的抗氧化作用,且作用能力與質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈量效關(guān)系。孫崇魯?shù)萚36]采用DPPH自由基清除法對(duì)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(jìn)行研究,得到各提取物對(duì)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(qiáng),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(guān)。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(jié)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(qiáng)弱順序及EC50(半最大效應(yīng)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(duì)香樟籽油還原能力和DPPH自由基清除能力進(jìn)行研究分析,結(jié)果表明其具有較好的還原能力,明顯高于對(duì)照組VC,而且對(duì)DPPH有較強(qiáng)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(qiáng),明顯高于對(duì)照組VC。昝麗霞[39]采用水楊酸比色法和DPPH法測(cè)定香樟果皮花色苷的抗氧化能力,結(jié)果表明香樟果皮花色苷對(duì)羥自由基及DPPH自由基有清除作用,在一定的濃度范圍內(nèi)清除作用隨濃度增高而增強(qiáng),但香樟果皮花色苷結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,較易受到光、pH、溫度等因素影響而發(fā)生降解。此外,香樟內(nèi)生細(xì)菌的發(fā)酵產(chǎn)物亦具有較強(qiáng)的抗氧化活性[40]。長(zhǎng)期使用人工合成抗氧化劑所導(dǎo)致的殘留毒性、誘發(fā)疾病、致癌等健康問題,使從植物中找到活性強(qiáng)、安全性好的天然抗氧化物質(zhì)的需求越來(lái)越迫切,香樟可作為原料開發(fā)天然抗氧化物質(zhì),具有很大的開發(fā)潛力。

2.3 抗炎活性

對(duì)香樟的藥理活性研究發(fā)現(xiàn)其具有較好的抗炎活性。吳先輝[41]通過小鼠毛細(xì)血管通透性抗炎實(shí)驗(yàn)、小鼠熱板鎮(zhèn)痛實(shí)驗(yàn)、小鼠醋酸扭體實(shí)驗(yàn)觀察不同直徑樟樹莖枝與樟樹根提取物對(duì)小鼠的抗炎作用和鎮(zhèn)痛作用,發(fā)現(xiàn)同等劑量的樟樹莖枝與樟樹根提取物在抗炎、鎮(zhèn)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(zhèn)痛作用效果可能還強(qiáng)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(píng)價(jià)梅州香樟揮發(fā)油及其脂質(zhì)體凝膠的抗炎活性,結(jié)果表明梅州香樟揮發(fā)油及其脂質(zhì)體凝膠對(duì)大鼠足腫脹抑制率分別為26.92%和33.75%,而其脂質(zhì)體凝膠腫脹抑制率高于市售紅花油(32.03%)。

2.4 神經(jīng)系統(tǒng)活性

香樟中揮發(fā)性成分對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)具有一定的影響。楊錦強(qiáng)等[9]采用對(duì)照法,將大鼠C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞分為正常對(duì)照組、含0.1%二甲基亞砜的DMEM培養(yǎng)液的溶液對(duì)照組及25、100 μg/mL的香樟果油給藥組,培養(yǎng)24 h后經(jīng)過計(jì)算得到腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)水平。結(jié)果表明,100 μg/mL的香樟果油能夠增強(qiáng)神經(jīng)細(xì)胞的活性。王艷英等[43]以人作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,受試者在鋪有香樟枝葉的測(cè)試室待1 h,前后測(cè)定生理指標(biāo),結(jié)果顯示香樟的揮發(fā)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(xiàn)出緊張、不快,時(shí)間過長(zhǎng)還會(huì)產(chǎn)生厭惡的情緒。進(jìn)一步的研究采用小白鼠曠場(chǎng)分析試驗(yàn),不同濃度(枝葉重量和處理時(shí)間不同)的香樟枝葉對(duì)昆明種小白鼠的行為產(chǎn)生不同的影響,結(jié)果顯示高濃度的香樟枝葉所含的揮發(fā)物質(zhì)會(huì)抑制小白鼠的興奮性、降低小白鼠的認(rèn)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(yuǎn)波等[45]采用噻唑藍(lán)(MTT)快速比色法和集落形成法研究芳樟葉各提取物對(duì)人肺癌95-D細(xì)胞、人口腔表皮樣癌細(xì)胞和肝癌HepG2細(xì)胞增殖的影響,發(fā)現(xiàn)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(duì)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(diǎn)。

2.6 殺蟲活性

香樟不同部位的精油對(duì)各類昆蟲具有一定的殺蟲驅(qū)蟲活性,經(jīng)過進(jìn)一步的研究開發(fā),有望成為新型的綠色農(nóng)藥。Guo等[6]研究了香樟莖皮、葉和果實(shí)各部位精油的殺蟲活性,發(fā)現(xiàn)所有的精油及單一化合物對(duì)赤擬谷盜和煙草甲成蟲均具有很強(qiáng)的熏蒸毒性,香樟精油及其單體化合物可以作為這兩種儲(chǔ)糧害蟲管理的天然資源。Chen等[46]的研究表明香樟葉精油對(duì)煙草甲有很強(qiáng)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(gè)成蟲,其中精油主要成分D-樟腦和芳樟醇具有較強(qiáng)的煙熏毒性(LC50=2.36、18.04 mg/L)和接觸毒性(LD50=13.44、12.74 μg/個(gè)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(duì)棉蚜均具有殺蟲和驅(qū)蟲活性。在接觸毒性試驗(yàn)中,三種精油對(duì)棉蚜具有較強(qiáng)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(yàn)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(fā)現(xiàn)[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(shí)能改善高脂飲食導(dǎo)致的肥胖大鼠的炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激。香樟中的植醇作為疫苗配方佐劑可有效喚起機(jī)體的抗體反應(yīng)[50]。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)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(lái)學(xué)者們對(duì)其化學(xué)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(xué)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(yī)療保健等領(lǐng)域[53]。但香樟在抗炎、抗癌等活性的研究尚停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)水平,且藥理作用機(jī)制研究薄弱。因此,有必要對(duì)香樟的化學(xué)成分和藥理活性進(jìn)行深入研究,闡明其藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及作用機(jī)制,為其臨床應(yīng)用及產(chǎn)品開發(fā)提供重要的科學(xué)依據(jù),促進(jìn)香樟產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。