蔣志惠，常雪梅，2，張照然，曲毅程，田 燦，谷令彪，張守泉

(1.河南省獸用生物制品研發(fā)與應(yīng)用國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，安陽(yáng)工學(xué)院現(xiàn)代生物技術(shù)研究所，安陽(yáng)河南455000;2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，烏魯木齊830052;3.河南省湯陰縣醫(yī)藥行業(yè)管理辦公室，安陽(yáng)河南455000)

艾草(Artemisia argyi H.Lév.＆ Vaniot)，菊科蒿屬植物，因其全草入藥，具有溫經(jīng)、祛濕、散寒、止血、抑菌、抗蟲(chóng)和抗氧化等功效，藥圣李時(shí)珍稱其為草醫(yī)，也有草中鉆石的稱號(hào)。艾草為一、二年生或多年生草本，少數(shù)為半灌木或小灌木;地下根莖分枝多，株高45～120厘米，莖直立，圓形有棱，外被灰白色軟毛(圖1)，常有濃烈的揮發(fā)性香氣。古籍中將艾分為北艾、海艾、薊艾三類，其中北艾(A.vulgaris Linne)為模式種，主要分布在亞洲、歐洲及北美的溫帶、寒溫帶及亞熱帶地區(qū)。我國(guó)艾草有186種，44變種，隸屬于2亞屬，廣泛分布于我國(guó)的東北、華北、華東、華南和西南等各省區(qū)(圖2A)。艾草含有揮發(fā)油、脂肪、有機(jī)酸及生物堿類，主要活性成分為聚乙炔類、黃酮類和萜類等。艾葉曬干搗碎得“艾絨”，制艾條供艾灸用，又可作“印泥”的原料，全草作殺蟲(chóng)的農(nóng)藥或薰煙作房間消毒、殺蟲(chóng)藥，嫩芽及幼芽也可作菜蔬。艾草因其取材簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、功效顯著等特點(diǎn)已被廣泛研究和使用，其中近10年來(lái)NCBI上發(fā)表的關(guān)于艾草的文章6391篇(圖2B);我國(guó)常見(jiàn)北艾的研究37篇，化學(xué)成分分析的研究11篇，藥理作用18篇(圖2C)，蘄艾的研究111篇，藥理作用34篇;化學(xué)成分分析27篇(圖2D)。

利用Pubmed數(shù)據(jù)庫(kù)公布的艾屬DNA序列構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)，將候選艾草ITS2區(qū)序列用clustalX2軟件(下載自 http://www.arabidopsis.org/)進(jìn)行多重匹配分析，參數(shù)為默認(rèn)，利用 MEGA 4.0軟件中的鄰接(Neighbor－Joining)算法繪制系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)，對(duì)構(gòu)建的樹(shù)進(jìn)行自檢，重復(fù)設(shè)定為1000。結(jié)果表明，北艾(Artemisia vulgaris;kx581829，30，32－34，165435，jk445061)基因與原變種(Artemisia argyi;kx185157－72)和野生艾(Artemisia lavandulifolia;kx219705－17)相似，與蒿屬(Artemisia annua;kx219663－77，79－81，581795，581796，856181)親緣關(guān)系較遠(yuǎn)(圖 2E)。目前，我國(guó)對(duì)沙漠灌木白沙蒿進(jìn)行了二代轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和分析，分別找到了參與不飽和脂肪酸合成途徑的26個(gè)基因以及其他功能的基因(圖3)［1］。

圖1 艾草標(biāo)本及實(shí)圖(摘自中國(guó)數(shù)字植物標(biāo)本館)Fig 1 Artemisia argyi

1 提取方法及化學(xué)成分

艾草的提取主要有傳統(tǒng)的煎煮法、超聲波輔助提取法、冷壓法、亞臨界萃取法和超臨界萃取法等。煎煮法提取得到的有效成分主要是揮發(fā)油，因其操作簡(jiǎn)單、儀器簡(jiǎn)單等特點(diǎn)在生產(chǎn)實(shí)際中被廣泛應(yīng)用，但也存在著提取純度不高的缺點(diǎn)。冷壓法可提取艾草中的揮發(fā)油成分，將揮發(fā)油含量較高的新鮮艾草經(jīng)撕裂、搗碎、冷壓離心分層，既得粗品。冷壓法在常溫下進(jìn)行，所得的揮發(fā)油含有水分、粘液質(zhì)及細(xì)胞組織等雜質(zhì)，需要進(jìn)一步提純，但揮發(fā)油的提取率不高，因此在生產(chǎn)應(yīng)用上具有一定的局限性。超臨界CO2萃取法在接近常溫的條件下提取分離的艾草揮發(fā)油提取率高，可最大限度保留其有效成分，同時(shí)無(wú)有機(jī)溶劑的殘留，因其產(chǎn)品純度高，操作設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)方式綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)被工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用，然而產(chǎn)量與亞臨界萃取相比較低。亞臨界萃取法在低于臨界溫度和壓力的條件下，利用提取物和溶劑相似相溶的原理下保留艾草的活性成分不被破壞，因其環(huán)保無(wú)污染、不氧化、產(chǎn)能大等優(yōu)勢(shì)被工業(yè)化使用進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。

圖2 艾草的分布、研究文章數(shù)量及系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)Fig 2 The distribution of Artemisia argyi and research papers in different aspects of Artemisia argyi with different languages

圖3 白沙蒿基因的GO分類［1］Fig 3 GO categories of the Artemisia sphaerocephala unigenes

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)艾草各部位的化學(xué)成分進(jìn)行了較為廣泛的研究，發(fā)現(xiàn)艾草中化學(xué)成分主要為揮發(fā)油類、黃酮類和多糖三大類。不同種屬、產(chǎn)地、提取方式的艾草的化學(xué)成分之間存在較大差別。研究表明，艾草揮發(fā)油含有豐富的化學(xué)成分和多種的藥理活性，具有抑菌、抗蟲(chóng)、抗氧化等作用。揮發(fā)油的主要成分有60多種，其中含量較多的有胺油精、α－石竹烯、萜品烯、松油烯、樟腦等。如表1所示，從不同地區(qū)的艾種中提取多種揮發(fā)油成分，分別從苦艾、南亞艾、白草艾、龍艾、黃花蒿、褐苞蒿、五月艾、冷蒿、寬葉山蒿、北艾、艾和紅足蒿中提取到 20、6、6、9、3、6、4、6、4、5、4、5 種主要成分［2－18］，利用韋恩圖分析表明(圖 4)，苦艾、南亞艾和白草艾有1組相同成分為側(cè)柏酮(thujone);苦艾和南亞艾有一組相同成分為大根香葉烯(germacrene D);苦艾和白草艾有一組相同的成分為樟腦(camphor)，其中側(cè)柏酮為有毒成分，通過(guò)抑制大腦中的GABA受體和5－HT3受體，引起神經(jīng)興奮或肌肉抽搐［19］。利用超臨界萃取法提取的安徽野生艾草中揮發(fā)油經(jīng)HPLC－MS鑒定主要成分為1，2－苯二羧酸－2－乙基己基脂(17.81%)、1，2，3，4，4a，5，6，8a－8 氫－7－甲基－7－亞甲基－1－(1－亞甲基)－(1a，4a，8a)萘(11.13%)和 9，12－十八碳二烯酸乙酯(7.13%)［20］。對(duì)山東野生艾葉中的揮發(fā)油進(jìn)行鑒定，確定了34種成分，其中含量較高的為檸檬烯、α－側(cè)柏酮、α－水芹烯和香茅醇等。艾草含有總黃酮高達(dá)5.5%，從茵陳蒿中鑒定出異槲皮素 7－O－(6＇－O－pcoumaroyl)－β－吡喃葡萄糖苷，如圖 5A 所示［21］;從韓國(guó)茵陳蒿中提取9種黃酮類成分(圖5B)，其中含量最高的成分為蕓香苷［22］。水提取的艾草含有豐富的糖類成分，荒野蒿經(jīng)水提取后檢測(cè)到果膠成分占干重比例的7.9%，其中糖醛酸61%，半乳糖14%，樹(shù)膠醛醣 11%［23］。

圖4 苦艾、南亞艾、白草艾和龍艾主要成分對(duì)比Fig 4 The ingredients compared among A.absinthium，A.nilagirica，A.herba－alba and A.dracunculus

圖5 艾草中新發(fā)現(xiàn)的活性成分Fig 5 The new components of Artemisia argyi

2 艾草的藥理學(xué)研究

中國(guó)古代已對(duì)艾草有了較深入的認(rèn)識(shí)。明代李時(shí)珍《本草綱目》記載:“艾葉二月宿根生苗成叢，其莖直生，白色，高四五尺。收以灸病，甚驗(yàn)。艾以葉入藥，性溫、純陽(yáng)之性、通十二經(jīng)、具回陽(yáng)、理氣血、逐濕寒、止血安胎等功效。故又被稱為草醫(yī)”。漢末陶弘景《名醫(yī)別錄》著:“艾葉味苦，微溫，無(wú)毒。主炙百病，可作煎，止下痢，吐血，下部匿瘡，婦人漏血，利陰氣，生肌肉，辟風(fēng)寒，使人有子。又，艾，生寒熟熱”。艾葉在經(jīng)過(guò)炮制后能顯著的增強(qiáng)功效，《景岳全書(shū)》中對(duì)艾葉的功效有詳細(xì)的記載:能通十二經(jīng)，而尤為肝脾腎之藥。善于溫中逐冷除濕，行血中之氣、氣中之滯。凡婦人血?dú)夂疁?，最宜用之。生用搗汁，或熟用煎湯;或用久百病，或炒熱敷熨，可通經(jīng)絡(luò);或袋盛包裹，可溫臍膝，表里生熟，俱有所宜。

2.1 艾草抑菌的作用 艾草的提取物可有效抑制細(xì)菌和真菌類物質(zhì)，其中主要的抗菌成分為艾草揮發(fā)油。艾草揮發(fā)油因其廣譜性和天然安全的特征被廣泛研究和應(yīng)用。艾草揮發(fā)油可完全抑制黃曲霉菌絲的生長(zhǎng)，對(duì)黑曲霉菌和赭曲霉的抑菌率分別為0.29 μL/mL 和0.58 μL/mL。當(dāng)艾草揮發(fā)油濃度達(dá)到1.6μL時(shí)可完全抑制黑曲霉菌和赭曲霉的增長(zhǎng)及其毒素AFB1和OTA的分泌。1 kg葡萄上涂抹300μL艾草揮發(fā)油可延長(zhǎng)葡萄的保存期9 d，證明艾草揮發(fā)油可作為防治葡萄真菌腐敗的保護(hù)劑［24］。南亞艾(A.nilagirica)揮發(fā)油可有效抑制植物根的腐爛，對(duì)立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)、菜豆殼球孢(Sclerotium rolfsii)和齊整小核菌(Macrophomina phaseolina) 的 ED50分別為 85.75 mg/L、87.63 mg/L 和 93.23 mg/L［24］。南亞艾揮發(fā)油也可抑制真菌的活性如草莓炭疽病菌(Colletotrichum fragariae)、芒果炭疽病菌(C.gloeosporioides)、枸杞碳疽病菌(C.acutatum)［25－26］。艾灸可治療因感染大腸桿菌致腹瀉的豬，說(shuō)明艾灸對(duì)控制豬早期誘發(fā)大腸桿菌性腹瀉有較好的作用［27］。

研究者從不同的艾草類植物揮發(fā)油中提取到具有抑菌的主要化學(xué)成分。從龍艾(A.dracunculus)中提取的5－苯基－1，3－丙二烯和茵陳素可抵抗植物的真菌，如炭疽菌、膠孢炭疽菌和草莓炭疽菌［28］。從苦艾(A.absinthium)中提取的樟腦、沉香醇、石竹烯氧化物、1，8－桉樹(shù)酚、α－萜品醇－8和冰片等具有抵抗植物病原菌和真菌的作用。其中沉香醇的MIC范圍為50～110 mg/mL，α－萜品醇－8抵抗假單胞菌屬的MIC范圍為60～70 mg/mL。研究表明艾草揮發(fā)油可有效抑制細(xì)菌和真菌，可能與其促進(jìn)菌絲的退化有關(guān)，另外油類可溶解在細(xì)胞膜上，從而增加細(xì)胞膜的通透性，導(dǎo)致細(xì)菌或真菌膜的腫脹和膜功能的退化。此外，油類可滲透到真菌或細(xì)菌的細(xì)胞壁內(nèi)，影響細(xì)胞壁上酶的反應(yīng)，引起細(xì)菌或真菌的形態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致細(xì)胞壁的破裂［29］。

2.2 艾草抗蟲(chóng)的作用 艾草油類可作為殺蟲(chóng)劑抑制農(nóng)作物害蟲(chóng)的生長(zhǎng)，尤其是倉(cāng)庫(kù)存貯產(chǎn)品中的害蟲(chóng)。50μL的木立蘆薈(A.arborescens)揮發(fā)油可抑制谷物中谷蠹［30］。37μL/L濃度的西伯艾草(A.sieberi)在室溫24 h內(nèi)能夠100%消滅四紋豆象、米象和赤擬谷盜，其 LC50分別為 1.45、3.86 和 16.76 μL/L［31］。利用濾紙片法檢測(cè)出北艾(A.vulgaris)揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜具有強(qiáng)的驅(qū)蟲(chóng)作用，其最低有效濃度為0.6μL/L。在煙熏法實(shí)驗(yàn)中，8μL/mL的北艾可殺死成年的赤擬谷盜，但對(duì)幼蟲(chóng)的作用較弱，幼蟲(chóng)死亡率為53%。北艾揮發(fā)油的穩(wěn)定性較好，室溫下96 h內(nèi)仍具有100%的殺卵活性。然而，高濃度(60μL/L)的揮發(fā)油對(duì)蟲(chóng)卵、幼蟲(chóng)和成蟲(chóng)沒(méi)有作用［32］。熏蒸后的揮發(fā)油主要作用在蟲(chóng)的神經(jīng)系統(tǒng)上，阻斷神經(jīng)信號(hào)傳遞，從而起到神經(jīng)麻痹的作用。分離揮發(fā)油經(jīng)鑒定發(fā)現(xiàn)反式肉桂酸乙酯和薄荷酮是其主要的殺蟲(chóng)成分，其中反式肉桂酸乙酯的殺蟲(chóng)效果比薄荷酮更有效，其對(duì)幼蟲(chóng)的LD50分別為0.37 g/幼蟲(chóng)和 500.68 g/幼蟲(chóng)，兩種成分混合(1000μg/mL)使用后可有效抑制成蟲(chóng)的攝食能力［33］。研究發(fā)現(xiàn)混合一些具有殺蟲(chóng)作用的有效成分比單一有效成分更具有殺蟲(chóng)的作用，說(shuō)明揮發(fā)油的有效成分具有協(xié)同作用。

2.3 艾草抗氧化的作用 艾草中的揮發(fā)油和其他的化學(xué)成分具有抗氧化和清除氧自由基的作用，可作為合成抗氧化劑的材料。艾草中的揮發(fā)油成分通過(guò)β－胡蘿卜素漂白(BCB)法、1，1－二苯基－2－三硝基苯肼(DPPH)自由基清除法、硫代巴比妥酸(TBARS)、當(dāng)量抗氧化能力(TEAC I－III)法、總自由基清除抗氧化能力法(TRAP)、N，N－二甲基－對(duì)苯二胺(DMPD)法、2＇－聯(lián)氨－雙－3－乙基苯并噻唑啉－6－磺酸(ABTS)法等驗(yàn)證具有抗氧化和清除自由的能力［34］。南亞艾揮發(fā)油可顯著抑制陽(yáng)離子自由基的形成，其對(duì)β－胡蘿卜素的IC50為13.539μL。同時(shí)南亞艾揮發(fā)油具有強(qiáng)抗氧化的能力，在DPPH實(shí)驗(yàn)中其 IC50為 6.72 μL/mL［35］。其中多酚類物質(zhì)是艾草抗氧化和清除自由基的主要活性成分。另外艾草中的主要成分樟腦和1，8桉樹(shù)腦液也具有抗氧化的能力［36］。在蛋雞飼料中添加艾草粉顯著提高蛋雞體內(nèi)外抗氧化能力，可通過(guò)提高超氧化物歧化酶(SOD)活性抵抗熱應(yīng)激［37］。

2.4 艾灸的作用 艾灸療法是以艾為主要材料，在人體的經(jīng)絡(luò)、穴位或病痛部位進(jìn)行熏酌灸烤，借助灸火的熱力給人體以溫?zé)嵝源碳?，從而激發(fā)經(jīng)氣、溫通氣血，達(dá)到防治疾病目的的一種方法。艾灸的方法很多，如灸柱灸、艾條灸、隔物灸等。艾灸對(duì)免疫系統(tǒng)有重要作用，艾煙可刺激大鼠外周T淋巴細(xì)胞亞群及CD4+CD25+Treg影響機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)作用［38］，主要作用在細(xì)胞免疫和體液免疫兩方面。在細(xì)胞免疫方面，灸法能提高巨噬細(xì)胞的吞噬功能，增強(qiáng)NK細(xì)胞的活性，提高T細(xì)胞的總量，在體液免疫方面，灸法主要對(duì)免疫球蛋白產(chǎn)生影響。通過(guò)對(duì)艾灸防治大鼠佐劑性關(guān)節(jié)炎模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，艾灸參與了外周交感神經(jīng)的免疫調(diào)節(jié)作用，通過(guò)腎上腺皮質(zhì)系統(tǒng)發(fā)揮作用，其中海馬是灸療信息中樞整合的重要環(huán)節(jié);HPA軸是灸療作用中一條重要的神經(jīng)體液性途徑;松果體是艾灸抗免疫的調(diào)節(jié)位點(diǎn)［39］。艾灸可治療高脂血癥，改善血脂代謝和糖代謝，降低高密度脂蛋白膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和總膽固醇的含量，提高周圍組織對(duì)胰島素的敏感性，調(diào)整胰島素分泌功能，改善胰島素抵抗，從而達(dá)到降脂、降糖的作用［40］。在治療關(guān)節(jié)炎中，艾灸療法能減輕該病的癥狀，消腫止痛，改善關(guān)節(jié)晨僵，控制病情發(fā)展，有較好的臨床療效。唐照亮等使用2～3月齡雄性Wistar大鼠，用Freund氏完全佐劑致炎造模，觀察艾灸腧穴對(duì)大鼠的抗炎免疫作用，結(jié)果表明艾灸“腎俞”、“足三里”穴，能減輕大鼠足跖與踝部的關(guān)節(jié)腫脹和炎癥反應(yīng)，起到消腫散瘀作用［41］。在觀察棉球引起的肉芽腫和炎癥模型中，與模型組相比，灸療能顯著消散大鼠炎癥，抑制肉芽組織增生(p＜0.01)。結(jié)果表明灸療對(duì)各期炎癥，尤其是中后期炎癥有明顯的抗炎作用［36］。

2.5 艾草對(duì)畜禽生產(chǎn)性能的作用 熱應(yīng)激條件下，艾草可作為飼料添加劑提高蛋雞產(chǎn)蛋率，增加蛋殼厚度，降低料蛋比率，改善蛋黃顏色，降低膽固醇含量［37，42］。在肉兔飼料中，艾草飼料添加劑可顯著降低飼糧的粗蛋白質(zhì)的表觀消化率和可消化氮，同時(shí)提高飼糧中粗脂肪的表觀消化率［43］。在生長(zhǎng)方面，艾草可通過(guò)提升肉仔雞生長(zhǎng)激素水平、提高消化酶活力并改善腸黏膜形態(tài)和提升營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀代謝率等途徑促進(jìn)機(jī)體的生長(zhǎng)。在肉品質(zhì)方面，其可通過(guò)降低肉色亮度、增加肉色紅度改善肉品質(zhì)［44］。表明艾草可作為飼料添加劑應(yīng)用。

2.6 艾草的其他藥用功能 艾草提取物還對(duì)糖尿病和癌癥疾病有治療和預(yù)防的作用，可抑制細(xì)胞炎癥和凋亡的發(fā)生，抗血小板的生成同時(shí)促進(jìn)血管的舒張［45－47］(圖 6)。艾草可提高雞的免疫力［48］，顯著促進(jìn)其免疫器官的發(fā)育［49］。

圖6 艾草的藥理活性Fig 6 The function of Artemisia argyi

3 艾草非藥用價(jià)值

艾草可作為天然的植物染料，不同季節(jié)生長(zhǎng)的艾草能染出不同的顏色。四月、五月時(shí)節(jié)的艾草莖葉尚嫩，可染出偏嫩綠色或黃色;盛夏季節(jié)的艾草，能染出呈褐色?？衫眉状?、乙醇、丙酮、烷、油脂和堿性水溶液提取?！鞍萑尽笔俏覈?guó)古老的印染工藝，其特點(diǎn)在于其燃料全部為天然植物提取，避免化學(xué)染料的污染問(wèn)題，被廣泛應(yīng)用在真絲綢染色的工藝上。另外，艾絨是印泥中重要的組成成分，艾絨起到吸附劑的作用。

4 艾草的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及應(yīng)用

綠色、健康、高效、安全的畜禽養(yǎng)殖模式成為了養(yǎng)殖企業(yè)首要解決的科學(xué)問(wèn)題。動(dòng)物飼料中禁止添加抗生素，以及治療用抗生素在獸藥行業(yè)從嚴(yán)管理以后，給集約化養(yǎng)殖企業(yè)如何防控動(dòng)物疾病造成很大的困境。艾草作為天然綠色的飼料添加劑可提高飼料轉(zhuǎn)化率、改善雞蛋品質(zhì)，同時(shí)其可提高機(jī)體免疫力和抗氧化力，治療細(xì)菌性感染，表明艾草可作為滿足人類健康所需要的綠色飼料添加劑。隨著“一帶一路”打開(kāi)中醫(yī)走向世界的通道，中草藥艾葉迎來(lái)了快速發(fā)展的機(jī)會(huì)。

表1 艾草揮發(fā)油的主要成分及其含量Tab 1 Main ingredients and contents of Artemisia argyi essential oil

5 展望

艾草在我國(guó)被廣泛應(yīng)用。隨著中南民族大學(xué)萬(wàn)定榮教授團(tuán)隊(duì)制定的艾草國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施(編號(hào):ISO/NP 20759－1)，艾草行業(yè)將按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范步入國(guó)際化，將越來(lái)越被世界各國(guó)所喜愛(ài)。然而艾草對(duì)抑菌、抗蟲(chóng)、抗氧化等藥理作用的機(jī)制研究仍不十分清楚，目前研究只停留在有效劑量水平，對(duì)其調(diào)節(jié)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、作用的靶蛋白等藥理機(jī)制研究方面還需要深入探索。同時(shí)其有效活性成分的篩選鑒定和提取方法的優(yōu)化還有待提高。另外還應(yīng)深入研究艾草的藥物安全性、藥物代謝動(dòng)力參數(shù)和藥物間相互作等，為艾草的推廣應(yīng)用提供全面的數(shù)據(jù)依據(jù)。