艾葉揮發(fā)油化學(xué)成分和藥理作用研究進(jìn)展

趙秀玲,黨亞麗

1黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 黃山 245021；2寧波大學(xué)海洋學(xué)院， 寧波 315211

艾葉為菊科植物艾(ArtemisiaargyiLevi.et Vant)的干燥葉，性溫，味苦、辛，歸肝、脾、腎經(jīng)，具有散寒止痛、溫經(jīng)止血、鎮(zhèn)咳平喘、殺蟲止癢及安胎的作用[1]。艾葉富含多種生物活性成分，其中揮發(fā)油是艾葉的主要有效成分群[2]，艾葉揮發(fā)油含量為1.23%，并且艾葉揮發(fā)油已成為當(dāng)階段的研究熱點(diǎn)[3]。艾葉揮發(fā)油具有抗菌、抗炎、消毒驅(qū)蟲、美白、止血、平嗜、抗過敏、鎮(zhèn)嚏、止癢等功效[4- 9]，是食品、香料及化學(xué)工業(yè)的重要原料。現(xiàn)對近幾年艾葉揮發(fā)油的提取方法、化學(xué)成分、藥理作用、臨床應(yīng)用及安全性做一概述，為艾葉揮發(fā)油的進(jìn)一步開發(fā)利用提供借鑒。

1 艾葉揮發(fā)油的提取

有效的提取方法和工藝是揮發(fā)油質(zhì)量和臨床療效的保證，艾葉揮發(fā)油的研究主要從提取工藝的比較及其成分鑒別方面展開，對于艾葉資源的開發(fā)利用也具有重要意義。艾葉揮發(fā)油的提取方法可分為水蒸汽蒸餾法、微波輔助法、超臨界流體萃取法、超聲波輔助法、溶劑法、壓榨法、半仿生法、活性離子水法、酶法、荷電法等[10- 12]。

其中以水蒸汽蒸餾法提取應(yīng)用較多，提取所得揮發(fā)油中化學(xué)成分種類較少，能特征性的反映艾葉的種屬特性，但揮發(fā)油得率低。在水蒸汽蒸餾的基礎(chǔ)上添加了超聲、微波協(xié)同水蒸氣蒸餾純化的裝置，使用水作為溶劑。酶法提取則在溫和的條件下使有效成分充分溶解、混懸于溶劑中從而達(dá)到提高提取率。Bao[13]采用微波輔助水蒸汽蒸餾法提取艾葉揮發(fā)油，具有綠色、環(huán)保、操作便捷和節(jié)省時間等優(yōu)點(diǎn)[14,15]，還提高了艾葉揮發(fā)油的商業(yè)價值。Xie等[16]利用半仿生法提取艾葉揮發(fā)油，與水蒸氣蒸餾法相比盡管提取率提高了43.84%，但還需改進(jìn)提取工藝條件以提高提取率和避免活性組分進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。Wang[17]優(yōu)選CO2超臨界萃取法提取艾葉揮發(fā)油的工藝(比水蒸氣蒸餾法[18]提取的得率提高了97.67%)，此法對有效成分進(jìn)行選擇性提取及分離純化，但所得揮發(fā)油并不純凈，導(dǎo)致處理過程揮發(fā)油易損失。Liang等[19]、Zhang等[20]建立了HS- SPME- GC- MS法測定艾葉揮發(fā)性成分，此法簡單、快捷、所需樣品量小，能全面快速獲得樣品中揮發(fā)性物質(zhì)的組成信息等。

2 艾葉揮發(fā)油的化學(xué)成分

艾葉具有濃烈香氣，揮發(fā)性成分較復(fù)雜，由于環(huán)境、氣候條件的差異，不同產(chǎn)地、不同品種、不同提取方法的艾葉揮發(fā)油化學(xué)成分的類型與種類及其相對百分含量都有較大差異。工業(yè)化生產(chǎn)時應(yīng)充分考慮這個因素?，F(xiàn)將不同條件下艾葉揮發(fā)油的成分特點(diǎn)綜述如下。

2.1 不同提取方法所得艾葉揮發(fā)油成分

不同提取方法艾葉揮發(fā)油成分特點(diǎn)如下表。

表1 不同提取方法艾葉揮發(fā)油中的化學(xué)成分

超臨界CO2萃取法所得成分較少，且以酮類和醇類居多，而水蒸氣蒸餾法得到的成分以醇類和烯類居多。石油醚對植物的細(xì)胞壁滲透性較差，超聲法雖然能夠破損一部分細(xì)胞，但是還是不能很好的提取化合物，而用微波法卻能比較好的對植物的細(xì)胞壁破損從而提取得到比較全的化合物。半仿生法實驗時間較早，且選擇考察的指標(biāo)成分和設(shè)備陳舊，其實驗結(jié)果對艾葉揮發(fā)油制備工藝工業(yè)化生產(chǎn)有一定的局限性。

2.2 不同產(chǎn)地艾葉揮發(fā)油的化學(xué)成分

通過對產(chǎn)自湖北、湖南、廣東、甘肅、河北、山西等12個不同產(chǎn)地的品種及移栽品種的艾葉揮發(fā)油的GC- MS分析得知：各產(chǎn)地艾葉揮發(fā)油主要共有成分為樟腦、桉油精、松油醇、龍腦、側(cè)柏酮、石竹烯等；樟腦、側(cè)柏酮等毒性成分較低的為安徽六安、甘肅蘭州及山西五城的五月艾的艾葉揮發(fā)油；蘄春移栽至山西的艾葉揮發(fā)油含量(1.25%)、化學(xué)成分種類(37個)及毒性成分(樟腦和側(cè)柏酮比均較低)在含量均優(yōu)于Jin[24]。Zhao[25]試驗結(jié)果表明艾葉揮發(fā)油中主要含有醇類、烯類、醛酮類、酯類等化合物，與文獻(xiàn)報道中用GC- MS方法分析中的艾葉揮發(fā)油所的成分相一致。設(shè)定相關(guān)系數(shù)閾值0.950 0以區(qū)分河南產(chǎn)地與其它產(chǎn)地艾葉藥材。因此，植物生長環(huán)境如海拔高度、溫度、濕度、日照等，都直接影響揮發(fā)油的化學(xué)成分，不同產(chǎn)地的艾葉揮發(fā)油成分也存在明顯差異[26]，在其使用上需要注意產(chǎn)地因素。此后應(yīng)進(jìn)一步開展該藥材的規(guī)范化種植、化學(xué)成分與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究，以指導(dǎo)艾葉在不同領(lǐng)域的合理應(yīng)用。

2.3 不同采摘時間艾葉揮發(fā)油的化學(xué)成分

由于植物處于不同的生長期，生物合成與代謝的累積受各種生物酶、光照、溫度、水分、不同土壤肥力以及植物個體差異、大田等因素影響，使得成分種類和含量不斷發(fā)生變化。采集艾葉樣本時間的變化規(guī)律同揮發(fā)性組分主成分含量累積表現(xiàn)呈現(xiàn)正向的相關(guān)性[27]。不同采集時間構(gòu)成艾葉揮發(fā)性主要的特征性成分(R)- 4- 甲基- 1- (1- 異丙基)- 3- 環(huán)己烯- 1- 醇、莰烯、1- 甲基- 3- (1- 異丙基- 苯)、C- 松油烯、龍腦、桉油精等成份含量較高，其中前14種成分具有明顯的上升趨勢，最后兩種則呈現(xiàn)相對波動下降的趨勢?？梢姲~最佳采摘時間為端午節(jié)前后1～2周[27]。此結(jié)論與Hong[28]的研究結(jié)果大致一致。

2.4 陳化或炮制前后艾葉揮發(fā)油的化學(xué)成分

研究發(fā)現(xiàn)艾葉陳化前后其揮發(fā)油成分的種類及含量會發(fā)生比較明顯的變化，還有新的成分出現(xiàn)[29]。如陳化后β- 蒎烯、乙酸菊烯酯、4,4′- 二甲基聯(lián)苯、澳白檀醇等成分的色譜峰增加；桉油精、1- 甲基萘、2,5,8- 三甲基萘酚等色譜峰降低；順- 松油醇、沉香醇、側(cè)柏醇等為新鮮艾葉沒有的色譜峰，而陳化后艾葉出現(xiàn)了這些色譜峰[29]。Song[30]將生艾葉炮制成醋艾炭后，發(fā)現(xiàn)揮發(fā)油含量由0.35%(生艾葉)降為0.015%(醋艾炭)，艾葉揮發(fā)油莰烯、鄰異丙基甲苯等成分消失，α- 蒎烯絕對含量降低了8倍，合成右旋龍腦含量由7.95%降至0.38%，桉樹腦由18.22%降至0.82%，這可能與艾葉炮制后刺激性、毒性降低有關(guān)。

2.5 存儲條件對艾葉揮發(fā)油的化學(xué)成分的影響

Miao[31]對儲存條件對艾葉揮發(fā)油成分影響的研究，結(jié)果表明影響艾葉儲存效果的因素主次排序為：儲存溫度>儲存濕度>儲存時間，艾葉在最佳儲存條件下(儲存溫度40 ℃，儲存濕度40%，儲存時間為8個月)艾葉揮發(fā)油的香氣特征豐富、明顯，主要成分為桉葉油醇(31.54%)、右旋龍腦(8.94%)、左旋樟腦(6.12%)和石竹烯(6.09%)，可見由于受不同生長環(huán)境及儲藏條件等因素影響，其有效成分含量及功效均存在一定差異。

3 艾葉揮發(fā)油的藥理作用

3.1 抗病毒和抑菌作用

Feng等[32]研究結(jié)果表明艾葉揮發(fā)油及納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體(Naostructured lipid carrier,NLC)均對鴨肝組織中乙肝病毒有抑制作用，高劑量抑制作用更明顯，且艾葉揮發(fā)油做成NLC制劑后抑制作用比原料藥更加顯著。原因可能是艾葉揮發(fā)油NLC納米粒粒子較小，比表面積較大，增加了艾葉揮發(fā)油的溶解，利于吸收；艾葉揮發(fā)油NLC延長在體內(nèi)的滯留時間，可增強(qiáng)與體內(nèi)粘膜組織的黏附性，進(jìn)而發(fā)揮更強(qiáng)的藥性[33]。

艾葉的抑菌實驗表明，艾葉揮發(fā)油對金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、大腸桿菌的抑菌效果都很好[18]，作用機(jī)理可能是由于破壞了細(xì)胞膜的通透性從而阻礙了細(xì)菌的呼吸作用[34]。Yang等[35]采用三聚氰胺甲醛包裹艾葉揮發(fā)油，運(yùn)用傅里葉變換紅外光譜和熱重分析鑒定，評估了微膠囊的抗菌活性，結(jié)果表明包裹物性能良好，為開發(fā)新的具殼結(jié)構(gòu)找到一種新方法。Shi等[36]研究艾葉揮發(fā)油誘導(dǎo)白念珠菌凋亡的活性，結(jié)果顯示艾葉揮發(fā)油對白念珠菌SC5314的MIC為0.5 mL/L,大于0.5 mL/L的艾葉揮發(fā)油干預(yù)后，白念珠菌SC5314細(xì)胞內(nèi)活性氧水平顯著升高、線粒體膜電位顯著降低、凋亡比例顯著增加、metacaspase活性顯著升高、細(xì)胞核固縮，為艾葉揮發(fā)油治療皮膚常見真菌感染的作用機(jī)制研究提供了重要的實驗基礎(chǔ)。

3.2 平喘作用

Wang等[37]研究艾葉油的平喘作用，艾葉油具有舒張支氣管平滑肌的作用，所以能明顯舒緩氯化鋇引起的離體豚鼠氣管平滑肌的痙攣；通過霧化給藥能明顯延長豚鼠的引喘潛伏期，對乙酰膽堿和組胺誘發(fā)的豚鼠哮喘具有抑制作用。Wei等[38]研究艾葉油的平喘活性，結(jié)果艾葉油高劑量組對卵蛋白引起的小鼠哮喘，能明顯減少BAL下中白細(xì)胞總數(shù)(P<0.05)和嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)(P<0.01)，得出艾葉油具有平喘作用的結(jié)論。艾葉揮發(fā)油中含有α- 萜品烯醇，此成分能夠作用于中樞，通過調(diào)節(jié)氣管達(dá)到祛痰、平喘、鎮(zhèn)咳的作用，從而治療藥物性哮喘，使組胺和乙酰膽堿引起哮喘的潛伏期延長，從而減少抽搐。

3.3 抗炎作用

Zhao等[39]探討艾葉油對小鼠耳腫脹急性炎癥的抗炎作用，結(jié)果表明，艾葉揮發(fā)油高劑量、低劑量組對二甲苯致炎的小鼠腫脹均有顯著的抑制作用，當(dāng)艾葉揮發(fā)油10 mL/kg劑量時，對小鼠耳腫脹急性炎癥發(fā)揮較強(qiáng)的抗炎活性；二甲苯的最佳作用時間為40 min左右。Tian[40]研究艾葉提取組分艾葉輕油(揮發(fā)油類成分占60%)的抗炎作用。在體內(nèi)實驗中，觀察到在熒光顯微鏡下斑馬魚炎癥模型中經(jīng)熒光標(biāo)記的巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞都有一定數(shù)量減少，證明了其具有一定的抗炎作用。Real- time PCR 方法檢測發(fā)現(xiàn)提取組分能有效降低RAW 264.7細(xì)胞在LPS刺激后IL- 6、JL- lβ和TNF- α炎癥因子的表達(dá)和分泌。Griess方法檢測發(fā)現(xiàn)艾葉提取物能顯著減少在LPS刺激下巨噬細(xì)胞NO的釋放量，并呈濃度依賴性降低。因此，艾葉提取物可以作為有效治療炎癥疾病的有效藥物。

3.4 鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜作用

Fu等[41]探討了艾葉溫經(jīng)儀(結(jié)構(gòu)中間是艾葉揮發(fā)油層，用以保存艾葉揮發(fā)油)在治療痛經(jīng)中的療效，結(jié)果艾葉溫經(jīng)儀具有行氣消瘀，散寒止痛的功效，對治療痛經(jīng)有良好的效果。Sun等[42]的研究結(jié)果表明艾葉揮發(fā)油發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用主要與降低血中PGE2含量，調(diào)節(jié)體內(nèi)SOD、MDA、NO水平有關(guān)，而且艾葉揮發(fā)油功效的發(fā)揮與揮發(fā)油劑量、用藥時間密切相關(guān)，呈現(xiàn)一定的劑量依賴關(guān)系。有研究發(fā)現(xiàn)將艾葉油從低到高一系列濃度對家兔腹腔注射，觀察艾葉油對小鼠戊巴比妥鈉睡眠時間的影響，研究發(fā)現(xiàn)艾葉油可以延長小鼠的睡眠時間；同時家兔表現(xiàn)出從鎮(zhèn)靜到呼吸減慢最后死亡的不同階段反應(yīng)，表明艾葉油具有鎮(zhèn)靜作用。

3.5 對藥物透皮吸收的促滲作用

采用天然產(chǎn)物中的有效成分作為滲透促進(jìn)劑是目前透皮領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。Pan[43]研究艾葉揮發(fā)油對雙氯芬酸鈉透皮吸收的促進(jìn)作用。結(jié)果在完整皮膚中，艾葉油對雙氯芬酸鈉有促透作用，滲透作用比氯酮的強(qiáng)(P<0.05);在去角質(zhì)層皮膚中，氯酮對雙氯芬酸鈉12 h促透作用顯著，與艾葉油差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。這是因為艾葉中含有較多烯萜類化合物能夠改變角質(zhì)層細(xì)胞內(nèi)的角蛋白構(gòu)象、性質(zhì)、松弛角蛋白之間的結(jié)合力，形成微孔通道，增加藥物通過細(xì)胞內(nèi)途徑的滲透性[44]。Gao[45]的研究結(jié)果表明0.8%的艾葉揮發(fā)油的β- 環(huán)糊精包合物對鹽酸環(huán)丙沙星有顯著的透皮吸收促進(jìn)作用。

3.6 其他作用

He等[46]的研究結(jié)果表明艾葉揮發(fā)油能夠刺激紅細(xì)胞的生成，具有抗自由基損傷的作用，可以提高血液中吞噬細(xì)胞的活性的作用，從而提高機(jī)體抗感染作用，促進(jìn)機(jī)體免疫保護(hù)功能。用艾葉油給卵蛋白致敏的鼠灌胃后，對再次因卵蛋白引起的過敏性休克有顯著的保護(hù)作用，能有效抑制組胺及慢反應(yīng)物質(zhì)的釋放[47]。

4 臨床應(yīng)用

臨床上，艾葉揮發(fā)油主要用于治療瘡瘍、鼻炎、肩背腰部軟組織疼痛，可用于有效抑制室內(nèi)空氣中的細(xì)菌生長，還可用于治療慢性支氣管炎和哮喘等癥疾。目前，臨床使用的艾葉揮發(fā)油的劑型包括乳膏劑、油劑、膠囊、氣霧、注射劑等。艾葉資源豐富，價值低廉，是菊科多年生草本植物艾的干燥葉，揮發(fā)油的提取制作方便，值得大范圍推廣應(yīng)用。

5 艾葉揮發(fā)油的安全性

研究者對艾葉揮發(fā)油毒性認(rèn)識和研究結(jié)論不一致，在臨床應(yīng)用時要引起重視。Huang等[48]研究艾葉水提組分和揮發(fā)油對小鼠肝毒性“量- 時- 毒”關(guān)系，結(jié)果二者均可造成明顯的肝毒性損傷，并且肝毒性作用程度揮發(fā)油>水提組分。Wang等[49]研究艾葉油霧化吸入對大鼠的長期毒性研究表明艾葉油連續(xù)給藥3個月后和6個月及停藥1個月后，提示艾葉油長期霧化吸入給藥無明顯毒性，是安全的。Liu等[22]分析不同提取方法得到的揮發(fā)油的急性肝毒性并進(jìn)行比較，結(jié)果表明：水蒸汽蒸餾法(小分子萜類、部分苯類物質(zhì)為主)的急性肝毒性最大，超臨界CO2提取法的(以長鏈酯類化合物為主)為輕，石油醚法(以芳香族化合物為主)的未顯示明顯毒性。艾葉揮發(fā)性組分是其功效和毒性大小的重要物質(zhì)組成，可以將毒性成分如側(cè)柏酮、樟腦、丁子香酚含量的降低作為艾葉采摘的主要依據(jù)[27]。現(xiàn)代實驗方法中艾葉是生艾葉沒經(jīng)過任何預(yù)處理，而且用量是臨床應(yīng)用的十幾倍甚至幾百倍。而臨床應(yīng)用艾葉揮發(fā)油應(yīng)該將艾葉配伍、炮制(甚至蒸煮煎炸)，嚴(yán)把用藥劑量，正確針對適應(yīng)癥，控制煎煮時間。應(yīng)用艾葉揮發(fā)油時還應(yīng)注意揮發(fā)油的提取方法，肝毒性是其物質(zhì)基礎(chǔ)，避免采用水蒸汽蒸餾法提取，宜采用有機(jī)溶劑法提取(如石油醚)，這樣就避開了有急毒性或亞毒性的物質(zhì)被萃取出來。

6 結(jié)論

艾葉揮發(fā)油的藥理作用廣泛，其作用機(jī)制的研究已深入到分子和細(xì)胞水平，是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)，并在其提取工藝、化學(xué)成分、藥理作用、臨床應(yīng)用及其安全性方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，證實了艾葉揮發(fā)油具有抗菌譜廣、抗菌活性強(qiáng)、臨床療效好、不良反應(yīng)少而輕微的一種的天然抗菌藥物，但進(jìn)一步開拓市場還需解決一系列問題。首先，艾葉揮發(fā)油易揮發(fā)，且易受外界影響而改變成分，在一般制劑中性質(zhì)不穩(wěn)定、不易溶于水、配制成水溶液濃度低，降低了藥效。因此，后續(xù)研究中，需要運(yùn)用新技術(shù)(如包合技術(shù))研究出新劑型并注重其構(gòu)效關(guān)系，提高血藥濃度，充分發(fā)揮其藥效及易于給藥的途徑。其次，需加強(qiáng)對艾葉揮發(fā)油化學(xué)成分質(zhì)量控制的研究，針對艾葉揮發(fā)油中有活性的化學(xué)成分開發(fā)出新的劑型與高效低毒的新藥，以充分發(fā)揮艾葉揮發(fā)油的市場潛力與應(yīng)用潛力，將會產(chǎn)生重大的社會意義與經(jīng)濟(jì)效益。