艾草抗氧化活性成分研究進(jìn)展

梁 峰，王巧利，王一飛

(1. 廣州暨南生物醫(yī)藥研究開發(fā)基地有限公司，廣東 廣州 510632； 2. 暨南大學(xué) 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510632)

近年來，隨著自由基學(xué)說迅速發(fā)展，衰老和多種疾病的發(fā)生已被證實(shí)與自由基的過量產(chǎn)生有密切關(guān)聯(lián)[1]。機(jī)體補(bǔ)充外源性的抗氧化劑或給予有助于機(jī)體內(nèi)源性抗氧化物質(zhì)恢復(fù)的物質(zhì)對(duì)衰老和一些疾病的治療起到輔助作用[2]。傳統(tǒng)的抗氧化劑一般來源于化學(xué)合成，存在穩(wěn)定性差、毒副作用強(qiáng)等缺點(diǎn)，而來自植物的天然抗氧化劑具有安全無毒、穩(wěn)定性強(qiáng)、天然等優(yōu)勢(shì)更符合消費(fèi)者要求，有些得到極大的開發(fā)利用。因此，天然抗氧化劑的研發(fā)已成為食品、中醫(yī)藥及化妝品領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

艾草(ArtemisiaargyiH. Lév. & Vaniot)為菊科蒿屬多年生草本植物，又稱為艾蒿、家艾、艾葉、醫(yī)草(名醫(yī)別錄)，植株有濃烈香氣。主根明顯，直徑可達(dá)1.5 cm。莖直立，單生或少數(shù)簇生，高80～150 cm，基部大部分木質(zhì)化，上部草質(zhì)，被灰白色軟毛。葉厚紙質(zhì)，上面被灰白色短柔毛，并有白色腺點(diǎn)與小凹點(diǎn)，背面密被灰白色蛛絲狀密絨毛；基生葉具長(zhǎng)柄，花期枯萎；莖下部葉近圓形或?qū)捖研?，羽狀深裂，裂片橢圓形或倒卵狀長(zhǎng)橢圓形；中部葉具短柄，卵形、三角狀卵形或近菱形；頂端葉無柄，為橢圓形或披針形；花序總狀，頂生，由多數(shù)頭狀花序集合而成。瘦果長(zhǎng)卵形或長(zhǎng)圓形，花果期7-10月[3]。

艾草主要分布于亞洲東部，如朝鮮半島、日本、蒙古和中國，其適應(yīng)性強(qiáng)，除極干旱與高寒地區(qū)外，幾乎都有分布[4]。艾草在我國的應(yīng)用歷史至少有3000多年，有詳細(xì)的藥用、食用的文獻(xiàn)記載。近年來，隨著人們健康意識(shí)的提升，艾草的開發(fā)利用逐漸受到重視。其使用價(jià)值主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：(1)藥用價(jià)值。作為名醫(yī)名方，艾草以葉入藥，具有溫經(jīng)止血、祛濕散寒、護(hù)肝利膽、平喘、抑菌、消炎、抗病毒、降血壓血脂等功效[5]，許多方劑被收錄在中國藥典中。(2)保健價(jià)值。最常用的就是艾絨制成的艾條，多用于艾灸養(yǎng)生，除此以外還有艾草枕頭、艾草足浴包、艾草香皂、艾草精油等日用品的開發(fā)。(3)食用價(jià)值。繼承古法技藝而又賦時(shí)尚元素的艾草茶、艾草面、艾草糕點(diǎn)、艾草湯、艾草酒等新型養(yǎng)生食品問世不斷推陳出新，人們?cè)谙硎苊牢兜耐瑫r(shí)，又對(duì)健康有益。(4)文化價(jià)值。自古以來，國人就有端午插艾的習(xí)俗，以驅(qū)鬼辟邪，祛百病，祈平安。這種文化習(xí)俗仍流傳至今，尤其是廣大農(nóng)村地區(qū)。

現(xiàn)代化學(xué)成分研究表明，艾草中主要活性成分為揮發(fā)油類、黃酮類、多糖類、三萜類、桉葉烷類、甾體類、鞣質(zhì)類、苯丙素類和微量元素等。這些活性成分與艾草發(fā)揮各種藥理作用有密切關(guān)系，其中揮發(fā)油類、黃酮類和多糖類是當(dāng)今階段的研究熱點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，艾草揮發(fā)油類具有抑菌、抗病毒、平喘、抗炎、鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜[6]、抗氧化[7]等藥理作用；黃酮類具有抗氧化、抗腫瘤、抗炎、抑菌、抗病毒、抗血栓等藥理作用[8]；多糖類具有抑菌[9]、降血糖[10]、增強(qiáng)免疫[11]、抗腫瘤[12]、護(hù)肝[13]、抗氧化[14]等藥理作用。本文綜述了艾草抗氧化活性成分、提取方法、體內(nèi)外抗氧化等方面的研究現(xiàn)狀，探討了艾草在抗氧化活性研究開發(fā)中存在的主要問題和艾草基于抗氧化功能的產(chǎn)品應(yīng)用前景，旨在為艾草資源在食品、藥品及化妝品等領(lǐng)域的開發(fā)利用提供參考依據(jù)，從而提高艾草潛在的營養(yǎng)價(jià)值、藥用價(jià)值及商業(yè)價(jià)值。

1 艾草抗氧化活性成分

1.1 揮發(fā)油類

揮發(fā)油又稱為精油，是一類具有芳香氣味，在室溫易揮發(fā)，不與水混溶的油狀液體總稱[15]。揮發(fā)油是艾草的主要有效成分，主要為單萜類、倍半萜類化合物及其衍生物[16]。目前揮發(fā)油常用的提取方法主要有水蒸氣蒸餾法、微波輔助法、超臨界流體萃取法、超聲波輔助法、有機(jī)溶劑法、壓榨法等[17]。不同的提取方法得到的艾草揮發(fā)油含量有較大的差別。何正有等采用水蒸氣蒸餾法、超臨界二氧化碳萃取法及石油醚提取法提取艾草精油，它們的得率分別為0.86%、2.11%、2.08%。水蒸氣蒸餾法提取的艾草揮發(fā)油樣品以小分子的揮發(fā)性萜類為主，而超臨界CO2萃取法提取的艾草揮發(fā)油樣品以長(zhǎng)鏈酯類化合物為主，石油醚提取法則多為芳香族化合物[18]。水蒸氣蒸餾法因加工成本低，是目前實(shí)驗(yàn)室及生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的一種提取方法。

劉藝秀采用水蒸氣蒸餾法提取艾草精油，最佳工藝條件為提取6 h，料液比1:12，浸泡2.5 h，最終得率為1.00%。通過艾草揮發(fā)油清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基、羥基自由基、2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)自由基及總還原能力的考察，在一定濃度范圍內(nèi)，艾草揮發(fā)油具有良好的體外抗氧化活性。通過構(gòu)建小鼠衰老模型，檢測(cè)生理生化指標(biāo)及組織形態(tài)學(xué)觀察，結(jié)果表明艾草精油能明顯提高衰老小鼠心、肝、腎的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutasem,SOD)和谷胱甘肽(Glutathionem r-glutawyl cysteingl+glycine,GSH)含量，有效降低丙二醛(Malondialdehyde,MDA)和蛋白質(zhì)羧基含量。組織形態(tài)學(xué)觀察，艾草精油組小鼠較衰老模型組，臟器損傷得到一定的保護(hù)和緩解[19]。

許俊潔等采用水蒸氣蒸餾法，浸泡艾草2 h，料液比1∶10，按2015版《中國藥典》通則2204揮發(fā)油測(cè)定法提取艾草揮發(fā)油，抽提5 h，最終得率為0.98%。體外抗氧化試驗(yàn)表明，清除DPPH自由基能力從強(qiáng)到弱順序?yàn)槎』u基甲苯>蘄艾揮發(fā)油>維生素E，結(jié)果表明蘄艾揮發(fā)油有較好的體外抗氧化活性[20]。

吳桂花采用水蒸氣蒸餾法聯(lián)合提取艾草揮發(fā)油和多糖，最佳工藝條件為浸泡3 h，提取6.9 h，料液比1∶18.3，揮發(fā)油得率為0.43%。體外抗氧化試驗(yàn)結(jié)果表明，艾草揮發(fā)油對(duì)DPPH自由基、羥基自由基、超氧陰離子自由基的清除能力都隨濃度增加而增強(qiáng)，且鮮艾揮發(fā)油清除效果均強(qiáng)于陳艾[7]。

1.2 黃酮類

黃酮類化合物是植物代謝過程中產(chǎn)生的一類重要天然有機(jī)活性化合物，其基本母核為2-苯基色原酮，分子式中有一個(gè)具有堿性的酮式羧基，能與強(qiáng)酸成鹽?，F(xiàn)在泛指兩個(gè)具有酚羥基的苯環(huán)通過中央三碳原子相互連結(jié)而成的一類化合物。天然的黃酮多是其基本結(jié)構(gòu)的衍生物，與糖類結(jié)合形成糖苷，少部分以游離態(tài)的形式存在。黃酮類化合物具有抑菌、抗腫瘤、抗炎、鎮(zhèn)痛、抗氧化、抗衰老和免疫調(diào)節(jié)等多種生物活性[21]。

Tan等從艾草中分離得到四種黃酮類化合物，分別為5,7-二羥基-6,3′,4′-三甲氧基黃酮(異澤蘭黃素)、5-羥基-6,7,3′,4′-四甲氧基黃酮、柚皮素和槲皮素[22]。Seo等從艾草的甲醇提取物中分離得到6種黃酮類物質(zhì)，包括5-羥基-3′,4′,6,7-四甲氧基黃酮、5,6-二羥基-7,3′,4′-三甲氧基黃酮、5,7,3′-三羥基-6,4′,5′-三甲氧基黃酮、5,6,4,-三羥基-7,3,-二甲氧基黃酮、高車前素、5,6-二羥基-7,4′-二甲氧基黃酮[23]。吳娜等采用色譜和質(zhì)譜技術(shù)確定艾草中含有芹菜素、槲皮素、香葉木素為苷元的黃酮[24]。2010年之后，艾草黃酮類物質(zhì)的分離和結(jié)構(gòu)鑒定逐漸增多。學(xué)者馬麟[25]、魏海勝[26]、王曉琴[27]等在各自的研究中利用不同的方法，新發(fā)現(xiàn)了艾草中存在洋芹素、異鼠李素、苜蓿素、芒柄花素、金圣草黃素等黃酮。黃酮類化合物提取方法主要有有機(jī)溶劑提取法、酶解法、超臨界二氧化碳萃取法、超聲波提取法、微波提取法、熱水提法。不同的黃酮提取方法，提取到的黃酮含量及成分差異較大。

何姿等采用溶劑提取法提取艾草黃酮類，最佳工藝條件為60%乙醇，90℃提取1.5 h，料液比為1:45，得率為17.75%。體外清除DPPH自由基和ABTS自由基試驗(yàn)的IC50分別為38.05 μg/mL和31.08 μg/mL，試驗(yàn)結(jié)果表明艾草總黃酮有較強(qiáng)的抗氧化活性[28]。衛(wèi)星星等使用70%乙醇，料液比為1:35，80℃提取3 h，總黃酮得率為3.85%[29]。吳娜等通過乙醇提取并經(jīng)乙酸乙酯及葡萄糖凝膠分別純化后得艾草總黃酮，進(jìn)行超氧陰離子自由基清除、羥基自由基清除、過氧化氫清除、抑制DNA損傷四個(gè)測(cè)試中均顯示出優(yōu)異的抗氧化活性。小鼠體內(nèi)抗氧化結(jié)果表明，艾草總黃酮顯著降低小鼠肝臟MDA含量，提高血清SOD活性[24]。

龔珍林等采用超聲波助提法提取艾草總黃酮，最佳工藝條件為60%乙醇浸泡艾草粉末24 h，超聲功率200 W，超聲40 min，總黃酮得率為13.42%[30]。熊子文正交優(yōu)化最佳工藝提取艾草總黃酮條件為70%乙醇，75℃超聲提取30 min，料液比為65 g/mL，總黃酮得率為2.80%。通過體外抗氧化活性測(cè)試，不同月份的艾草總黃酮總抗氧化能力和DPPH自由基清除能力有明顯差別，4-5月份醇提物抗氧化活性最強(qiáng)[31]。

水提法僅適用于黃酮苷類物質(zhì)含量較高的原料，且水提過程易把蛋白質(zhì)、糖類等溶于水的成分浸提出來，還需進(jìn)一步的純化。艾草總黃酮含量較低，不適用于此法。

1.3 多糖類

植物多糖是由10個(gè)以上的單糖組成糖苷鍵連接聚合而成的高分子化合物。植物多糖具有多種生物活性，它最主要功能是調(diào)節(jié)機(jī)體免疫，還可以在抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、降血糖、抗輻射等方面發(fā)揮廣泛的藥理作用[32]。已有相關(guān)報(bào)道艾草多糖具有抗氧化活性。艾草多糖分離的一般工藝路線是乙醇脫脂—熱水提得到粗多糖成分—去除蛋白和色素—濃縮后乙醇醇沉——離子交換柱分離不同的艾草多糖組分—凝膠過濾法純化得到均一多糖組分。近年來新增了一些方法來輔助艾草粗多糖的提取，如超聲波、微波、磁共振、高壓脈沖等物理強(qiáng)化，加速細(xì)胞破裂，縮短提取時(shí)間。添加酸或者堿改變提取pH值，有利于酸性多糖或堿性多糖的提取。添加酶輔助，加速細(xì)胞破裂及糖蛋白水解，反應(yīng)條件溫和，雜質(zhì)易除，得率高。

吳桂花用乙醇脫脂艾草，以熱水醇沉得到的艾草粗多糖，去除蛋白后用DEAE-52層析柱分離0.2 mol/L NaCl洗脫艾葉精制多糖，得到均一多糖組分WAYSP00和WAYSP02，平均分子量分別為5220 Da和2636 Da。核磁共振波譜和紅外光譜分析均證明二者都為β-糖苷鍵鏈接的吡喃糖[7]。

戴喜末等響應(yīng)面優(yōu)化艾草多糖超聲波提取最佳條件為超聲35 min，提取溫度70℃，料液比1:40 g/mL，粗制多糖得率為6.44%。經(jīng)Sevag法除蛋白，活性炭脫色后得到精制多糖，用于抗氧化活性測(cè)定。通過普魯士藍(lán)法測(cè)定總抗氧化能力及DPPH自由基清除試驗(yàn)，結(jié)果表明艾草多糖具有一定的抗氧化活性[33]。

胡崗等以無水乙醇80℃脫脂艾草1.5 h，去離子水90℃回流提取1.5 h，提取兩次，過濾后合并提取液，濃縮醇沉，Sevag法除蛋白得到艾草多糖。體外抗氧化活性測(cè)試結(jié)果表明，艾草多糖能有效的清除羥基自由基、超氧陰離子自由基及DPPH自由基，且隨多糖劑量的增加，抑制率明顯上升，呈量效關(guān)系[14]。

尹彬彬通過響應(yīng)面法優(yōu)化艾草多糖水提醇沉法提取條件，最佳工藝為料液比1:10，浸泡時(shí)間5 h，提取3 h，多糖得率為6.20%。得到的粗多糖通過對(duì)DPPH自由基、ABTS自由基、羥基自由基清除試驗(yàn)，結(jié)果表明艾草多糖具有一定的體外抗氧化活性[21]。

1.4 其他活性成分

Lü等運(yùn)用層析分離了艾蒿中三個(gè)咖啡酸酯類成分，根據(jù)物化性質(zhì)及波譜方法鑒定其結(jié)構(gòu)分別為咖啡酸三十七烷酯、咖啡酸二十二烷酯、咖啡酸十八烷酯。通過DPPH自由基和ABTS自由基清除試驗(yàn)，結(jié)果表明艾草咖啡酸酯類成分具有一定的體外抗氧化活性[34]。

鞣酸類化合物又稱為單寧，是指分子量500～3000的水溶性多酚類化合物。多酚類結(jié)構(gòu)易與蛋白質(zhì)、多糖、生物堿及金屬離子結(jié)合，從而表現(xiàn)出較強(qiáng)的生物活性。易筠等優(yōu)化艾草鞣酸類化合物最佳條件為浸泡1 h，萃取溶劑丙酮:水=4:6，料液比1:25，超聲時(shí)間20 min，超聲溫度60℃，超聲功率150 W，最終得率為13.29%。通過體外試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)艾草鞣酸類化合物濃度為8 mg/mL時(shí)，對(duì)超氧陰離子自由基清除率高達(dá)70.90%，對(duì)羥基自由基清除率高達(dá)74.20%，清除效果均強(qiáng)于甘露醇[35]。

2 艾草抗氧化活性研究開發(fā)中的主要問題

2.1 艾草原料問題

艾草資源豐富，不同產(chǎn)地不同時(shí)間的艾草提取物成分、含量有差異。必須對(duì)原料的產(chǎn)地、采收季節(jié)、原料加工、儲(chǔ)存時(shí)間及條件、運(yùn)輸條件等予以明確規(guī)定，保證批次間的穩(wěn)定性。

2.2 提取工藝問題

文獻(xiàn)研究中關(guān)于艾草各組分的提取方法各異，所得到的成分、含量及生物活性有一定差異。并且目前研究?jī)H停留在實(shí)驗(yàn)室階段，是否適用于大規(guī)模工業(yè)化尚不可知。目前實(shí)驗(yàn)室研究多用傳統(tǒng)的水提法，工藝耗時(shí)且提取率低。亟待研發(fā)新工藝，開發(fā)新設(shè)備，才能加速產(chǎn)品的開發(fā)，適應(yīng)市場(chǎng)日益擴(kuò)大的需求。

2.3 純化鑒定問題

艾草提取物各組分成分復(fù)雜，許多研究沒有通過有效的方法純化獲得均一的有效成分，而是以粗制品或精制品去測(cè)試抗氧化活性，試驗(yàn)結(jié)果的正確性和精確性值得懷疑。因此，用于抗氧化性實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的艾草提取物樣品需要進(jìn)一步鑒定單一活性成分，才能明確其抗氧化活性有效組分及作用濃度。

2.4 抗氧化活性測(cè)試問題

綜合文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，大部分抗氧化活性測(cè)試僅進(jìn)行體外測(cè)試，檢測(cè)方法易受干擾，反應(yīng)條件與實(shí)際人體生理環(huán)境有較大區(qū)別，不過體外檢測(cè)有快速、高通量、成本低等優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)果可作為深入研究的參考。動(dòng)物測(cè)試周期較長(zhǎng)，成本高，但其結(jié)果最接近人體測(cè)試效果。綜合考慮應(yīng)加強(qiáng)細(xì)胞模型的建立，既能快速高通量檢測(cè)，又很大程度上模擬體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果較為可靠。

3 艾草基于抗氧化功能的產(chǎn)品應(yīng)用前景

3.1 艾草揮發(fā)油類

艾草揮發(fā)油的傳統(tǒng)應(yīng)用是作為一種香薰按摩精油，因其舒筋活絡(luò)、安神醒腦之功效而流行于各養(yǎng)生館。隨著對(duì)艾草揮發(fā)油抗氧化功能的深入研究，揮發(fā)油類可添加到潔面乳、面膜、眼霜、防曬油等化妝品中，能有效改善因射線、環(huán)境污染或飲食等因素產(chǎn)生的過量自由基導(dǎo)致的各種皮膚問題，如黃褐斑、黑眼圈、皺紋、痤瘡等。飲食不規(guī)律、壓力焦慮、熬夜、空氣污染、燙發(fā)染發(fā)等多種生活方式易造成頭皮亞健康狀態(tài)，導(dǎo)致毛囊炎癥、萎縮及脫發(fā)。因此，艾草揮發(fā)油可作為主要功效成分添加到抗氧化的洗發(fā)護(hù)發(fā)產(chǎn)品中。除了應(yīng)用于化妝品，艾草揮發(fā)油亦可作為天然保鮮防腐劑，有效的防止果蔬腐敗變質(zhì)。

3.2 艾草多糖類

艾草多糖是一類天然活性物質(zhì)，最主要功能是調(diào)節(jié)機(jī)體免疫，同時(shí)具有抗氧化、抑菌、抗輻射等生物活性，可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。作為保健品功效成分，對(duì)于特定人群可改善人體代謝和增強(qiáng)人體抗氧化能力；作為食品添加劑，可改善食品的色、香、味及營養(yǎng)價(jià)值等，防止或延緩食品腐敗變質(zhì)，延長(zhǎng)貨架期；作為藥物，可降低人體氧化應(yīng)激，保護(hù)組織器官不收侵害，對(duì)糖尿病、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病等有一定防治作用；艾草多糖良好的生物相容性能為皮膚提供保濕效果，其抑菌、抗輻射和抗氧化活性能防止紫外線損傷，美白皮膚，避免痤瘡產(chǎn)生，起到延緩皮膚衰老的作用，是一種新型的功效性化妝品添加劑。

3.3 艾草黃酮類

艾草黃酮也是一類重要的天然活性物質(zhì)，具有抗氧化、抑菌、抗病毒等生物活性，相比較于艾草多糖，艾草黃酮的抗炎活性更為突出。研究顯示，艾草黃酮主要活性成分異澤蘭黃素(Eupatilin)和棕矢車菊素(Jaceosidin)具有良好的抗炎活性[36, 37]。無論是作為抗皮炎、抗痤瘡、抗過敏、抗氧化的藥物，或者作為皮膚日常護(hù)理，防止皮膚衰老的化妝品，或是作為預(yù)防炎癥性疾病，糖尿病，神經(jīng)退行性疾病等的保健品，艾草黃酮都有很高的使用價(jià)值。

4 結(jié)語

醫(yī)學(xué)研究及臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)過量的自由基易引起脂質(zhì)過氧化、蛋白質(zhì)變性、DNA損傷等有害作用，從而加速皮膚等組織衰老，導(dǎo)致心腦血管疾病、自身免疫性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病及癌癥等多種疾病的發(fā)生。為預(yù)防或抑制自由基引起的這些生理改變，除了正常的均衡膳食及使用安全規(guī)范的化妝品外，在某些藥物、食品及化妝品中添加外源性的抗氧化劑也是一種有效的措施。艾草作為當(dāng)前中醫(yī)藥及化妝品領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)其具有較強(qiáng)的抗氧化活性，可作為一種安全有效的天然抗氧化劑，避免人工合成的抗氧化劑毒副作用、不穩(wěn)定性、適用范圍窄等限制。隨著對(duì)艾草安全性及抗氧化活性的深入研究，加強(qiáng)艾草的應(yīng)用開發(fā)和市場(chǎng)推廣顯得尤為迫切，經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)生可以反哺科研投入，加速利用我國豐富的艾草資源，帶來整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃發(fā)展。