沉香精油提取方法、化學(xué)成分和生物活性研究進(jìn)展

檀小輝，蒙明東，龍凌云，黃秋偉，王麗萍，黃惠芳，張繼，龐新華

（廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所，廣西南寧 530001）

沉香是瑞香科（Thmelaeaceae）沉香屬（Aquilariaspp.）植物在自然環(huán)境或人工干預(yù)條件下形成的有樹脂的木材部分，具有芳香味，其樹脂形成的過程稱為結(jié)香。沉香具有納氣平喘、行氣止痛等功效，廣泛用于治療關(guān)節(jié)炎、哮喘、風(fēng)濕病及痛風(fēng)等[1，2]，是中國名貴中藥材。目前已知的沉香植物有32 種[3]，我國沉香以白木香為主，主要產(chǎn)地為廣西、廣東、臺灣、海南。沉香精油是沉香中最具價(jià)值的生物活性物質(zhì)之一，具有促進(jìn)睡眠、抗炎、降血脂、抗腫瘤等功效。不同產(chǎn)地、不同提取工藝直接影響沉香精油的質(zhì)量和效率[4]，從而對沉香精油的化學(xué)成分造成一定影響。近年來，關(guān)于沉香的研究較多，本文總結(jié)了沉香精油提取工藝、化學(xué)成分和生物活性等方面的研究進(jìn)展，為沉香研究提供一定依據(jù)。

1 沉香精油的提取方法

提取工藝直接影響沉香精油的質(zhì)量和效率[4]，主要包括有機(jī)溶劑萃取法、水蒸餾法、微波輔助萃取法、超臨界萃取法等。

1.1 有機(jī)溶劑萃取法

有機(jī)溶劑萃取法的原理為利用低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑通過冷浸、熱提、連續(xù)回流提取，所得提取液經(jīng)減壓蒸餾去除溶劑，最終獲得沉香精油，該法的優(yōu)點(diǎn)是精油獲得率高，但精油中往往還有樹脂、蠟質(zhì)及殘留溶劑等雜質(zhì)，后期需精煉處理[5]。改進(jìn)提取工藝，使用低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑萃取法并結(jié)合水蒸餾法，可提高沉香獲得率，降低雜質(zhì)[6]。王燦紅等[7]利用95%的乙醇提取沉香精油，通過灌胃給藥的方式處理小鼠免疫抑制模型，發(fā)現(xiàn)沉香醇提物可顯著提高供試小鼠的免疫功能，為臨床應(yīng)用提供了理論依據(jù)。向盼等[8]以乙醚為溶劑，提取了8 份沉香樣品的精油，并利用GC-MS 方法測定乙醚提取物的化學(xué)組分，共鑒定出64 個(gè)倍半萜類化合物和25 個(gè)色酮類化合物，為沉香資源更好的開發(fā)和利用提供了科學(xué)依據(jù)。戴偉杰等[9]利用水、乙醇和石油醚等溶劑提取沉香精油，發(fā)現(xiàn)乙醇提取法的精油得率最高（10.70%）。

1.2 水蒸餾法

水蒸餾法是將提取材料放入蒸餾器，在蒸餾器的底部加熱，萃取時(shí)，水與精油形成共沸物，且共沸物的沸點(diǎn)與水的沸點(diǎn)接近，當(dāng)溫度接近共沸物沸點(diǎn)時(shí)會(huì)將共沸物蒸餾出來，通過冷凝器冷凝，因精油不溶于水，冷凝后會(huì)精油與水會(huì)分層，得到精油[10]。該法具有無毒無害、設(shè)備簡單優(yōu)點(diǎn)，但因精油得率及效率低，提取時(shí)間較長，導(dǎo)致精油在高溫環(huán)境下的一些關(guān)鍵成分發(fā)生變化，使有效成分因高溫造成揮發(fā)破壞[11]等原因，在名貴植物精油提取時(shí)，水蒸餾法的應(yīng)用越來越少。耿天佑等利用水蒸餾法從螞蟻結(jié)香沉香木中提取出沉香精油，經(jīng)氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法分析所提沉香精油成分，發(fā)現(xiàn)共51種成分，其中有15 種芳香族類物質(zhì)、12 種脂肪酸類物質(zhì)、9 種倍半萜類物質(zhì)和6 種色酮類物質(zhì)[12]。

1.3 微波輔助萃取法

微波輔助萃取法的原理是用微波加熱與樣品接觸的溶劑，將樣品內(nèi)含物從樣品中分離出來與溶劑混合，微波輔助萃取具有快速高效、加熱均勻、選擇性加熱、生物效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在萃取天然產(chǎn)物時(shí)得到了廣泛的應(yīng)用[13-16]。該法在螞蟻結(jié)香的沉香木中共獲得70 種物質(zhì)，其中芳香族類物質(zhì)20 種、倍半萜類物質(zhì)19 種、脂肪酸類物質(zhì)13 種、色酮類物質(zhì)7 種[12]。耿天佑[12]等對比了不同提取方法對沉香精油制備的影響，發(fā)現(xiàn)微波輔助萃取法制備的沉香精油內(nèi)含的物質(zhì)種類最多，提取率也最高，因此認(rèn)為微波輔助萃取法是沉香精油提取最佳方法。

1.4 超臨界萃取法

超臨界萃取法的原理為利用不同的壓力和溫度對超臨界流體溶解能力不同，在超臨界狀態(tài)下，將待分離物質(zhì)與超臨界流體接觸，使有選擇的把極性不同、沸點(diǎn)不同、分子量不同的成分依次提取出來，該方法具有無污染、能耗低、分離能力強(qiáng)且操作簡單等優(yōu)點(diǎn)[17]。王健松[18]等利用超臨界萃取法提取了沉香木精油，其精油得率為1.05%，并從中鑒定出35 個(gè)化學(xué)組分。李響等[17]利用超臨界萃取法考察了浸泡時(shí)間、溫度、萃取壓力、萃取時(shí)間和液料比等對國產(chǎn)沉香精油提取率的影響，認(rèn)為國產(chǎn)沉香精油最佳提取工藝條件為：萃取壓力28 MPa，浸泡時(shí)間83 h，溫度46 ℃，萃取時(shí)間2 h，料液比1∶1.2。

2 沉香精油化學(xué)成分

沉香的生物活性物質(zhì)主要分為芳香族類化合物、倍半萜類化合物、色酮類化合物、脂肪酸類化合物等[19-21]，這些物質(zhì)對沉香精油的香氣和功效具有重要影響。

2.1 芳香族化合物

沉香精油中含有少量具有揮發(fā)性的芳香族化合物，主要包括4-甲基-2，6-二叔丁基苯酚、苯基丙酸、茴香基丙酮等[22]，這些化合物大多具有特殊的香氣，這一香氣與沉香精油的特殊香氣有關(guān)，但有效芳香族化合物具有一定毒性，不能確定這些是屬于沉香精油還是提取過程中裂解[23-25]。不同結(jié)香技術(shù)對芳香族化合物成分有一定影響，人工結(jié)香技術(shù)所得沉香成分與天然結(jié)香所得沉香中芳香族化合物的成分不同，其中，刀砍法中的芳香族化合物與天然結(jié)香中芳香族化合物的成分更接近[26]。

2.2 倍半萜類化合物

倍半萜大多是植物次生代謝產(chǎn)物，其分子中包含15 個(gè)碳原子，大多以醇、酯、酸、醛以及烷烴的形式存在于植物體內(nèi)，是沉香精油的重要組成部分[27]，其具有抗腫瘤、抗炎、抗菌等特殊生物活性，在生物醫(yī)藥中具有很高的應(yīng)用價(jià)值，已逐漸成為植物天然產(chǎn)物研究熱點(diǎn)。

目前，國產(chǎn)沉香精油中主要有愈創(chuàng)木烷類、沉香呋喃類、沉香螺旋醇類等，共計(jì)200 種以上倍半萜化合物[28-30]。不同沉香、不同產(chǎn)地，以及不同的結(jié)香方法，均對沉香中的倍半萜類化合物有影響，天然結(jié)香的倍半萜類物質(zhì)含量顯著高于人工結(jié)香[31]，砍傷法所得沉香中倍半萜類物質(zhì)含量低于鑿洞法和打釘法[32]。田程飄[33]等對比了超臨界和水蒸氣蒸餾法對沉香精油成分的影響，發(fā)現(xiàn)水蒸餾法制備的沉香精油的主要成分為倍半萜類（68.68%），而超臨界法制備的沉香精油的主要成分為色酮類（29.42%）和倍半萜類（23.78%），并首次發(fā)現(xiàn)沉香精油具有抑制枯草芽孢桿菌的活性。

2.3 色酮類化合物

色酮是重要的含氧雜環(huán)類黃酮類物質(zhì)，是沉香的主要活性成分，且只在沉香的結(jié)香部位出現(xiàn)[13]，色酮及其衍生物可提高免疫力[34]、治療潰瘍[35]、抗HIV 病毒[36]等廣泛的藥理活性。迄今為止，研究人員已從不同沉香木中發(fā)現(xiàn)了80 種色酮類物質(zhì)[25，31，37，38]。

產(chǎn)地不同，沉香精油的主要成分葉不同，楊錦玲等[39]對比了不同產(chǎn)地的海南皮油沉香的揮發(fā)性成分，發(fā)現(xiàn)瓊海和臨高的皮油沉香中主要成分是色酮類（相對含量分別為73.38%和72.20%），而文昌產(chǎn)皮油沉香中倍半萜類相對含量最高（相對含量為63.78%）。另外，結(jié)香技術(shù)對沉香中的色酮含量有較大影響，人工結(jié)香法的色酮類物質(zhì)含量高于天然結(jié)香的沉香，但是刀砍法獲得的沉香成分與天然結(jié)香成分更相近[26]。

2.4 脂肪酸類化合物

脂肪酸是由氫、氧、碳組成的有機(jī)化合物，可分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸。白木香含有大量脂肪酸類物質(zhì)，結(jié)香后脂肪酸類物質(zhì)會(huì)減少，但色酮類物質(zhì)、倍半萜類物質(zhì)的含量會(huì)增加。在沉香精油中，脂肪酸類物質(zhì)一般被視為雜質(zhì)，一般認(rèn)為，沉香精油中的脂肪酸類物質(zhì)含量越低，則沉香精油的品質(zhì)越好[12]。耿天佑等[12]對比水蒸餾法、超聲輔助萃取及微波輔助萃取法等對沉香精油質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)微波輔助萃取法獲得脂肪酸類物質(zhì)最少、而倍半萜類物質(zhì)和芳香族類物質(zhì)的種類最高，所得精油品質(zhì)最佳，為沉香精油進(jìn)一步提取、開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。

3 沉香提取物的生物活性

3.1 促進(jìn)睡眠

睡眠是幾乎所有生命活動(dòng)的基本過程，人類一生中三分之一的時(shí)間用于睡眠，睡眠不足會(huì)引起注意力無法集中、認(rèn)知能力減弱、警覺性下降、心血管功能失調(diào)、免疫力低下等[40-42]。因此，充足的睡眠就顯得非常必要。王帥等[43]對同通體結(jié)香技術(shù)所產(chǎn)沉香的水提物、醇提物、揮發(fā)油等進(jìn)行鎮(zhèn)靜、催眠方面的藥理功效，發(fā)現(xiàn)醇提物和揮發(fā)油均能顯著延長小鼠睡眠時(shí)間，具有鎮(zhèn)靜催眠的作用。李樹根等[44，45]利用對-氯苯丙氨酸（P-chlorophenylalanine）誘導(dǎo)大鼠失眠，構(gòu)建了藥物誘導(dǎo)的大鼠失眠模型，開展了沉香水提物促進(jìn)失眠大鼠睡眠的研究，發(fā)現(xiàn)沉香水提物處理后大鼠下丘腦五羥色胺和γ-氨基丁酸含量高于對照組，認(rèn)為沉香水提物對藥物誘導(dǎo)的大鼠失眠模型具有一定的鎮(zhèn)靜、催眠作用。上述研究雖然發(fā)現(xiàn)了沉香提取可以促進(jìn)睡眠，但并未深入探討促進(jìn)睡眠的具體化學(xué)組分，下一步對促進(jìn)睡眠組分的研究有助于揭示沉香精油促進(jìn)睡眠的具體機(jī)制，為臨床應(yīng)用提供科學(xué)數(shù)據(jù)。Hiroaki[46]等發(fā)現(xiàn)腺苷和咖啡因誘導(dǎo)的失眠小鼠吸入沉香精油香氣后，其自發(fā)活動(dòng)顯著降低，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)沉香精油中的卞丙酮和水菖蒲烯具有鎮(zhèn)靜作用。Wang 等[47]發(fā)現(xiàn)沉香濃度為15 mg/kg、30 mg/kg和60 mg/kg 時(shí)，可顯著促進(jìn)戊巴比妥誘導(dǎo)的失眠小鼠的睡眠，其效果優(yōu)于安定（一種常用于治療失眠的藥物）。

3.2 抗炎功效

炎癥是導(dǎo)致很多疾病的根本原因，炎癥標(biāo)志物含量與焦慮癥和抑郁癥呈正相關(guān)，在臨床上，抗炎藥物常用于治療抑郁癥[48，49]。李紅念[50]用二甲苯誘導(dǎo)小鼠耳廓腫脹、0.7%醋酸鈉只小鼠腹腔毛細(xì)血管增高等構(gòu)建了小鼠炎癥模型，利用沉香葉醇提物開展了抗炎實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)沉香葉醇提物對炎癥早期的毛細(xì)血管的擴(kuò)張、通透性亢進(jìn)、水腫及滲出等具有明顯的抑制作用。劉園園等[51]用對越南紅土沉香醇提物開展了體外抗炎實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)越南紅土沉香提取物具有一定的抗炎活性。姚誠等[52]利用二甲苯誘發(fā)小鼠耳廓腫脹法、醋酸致小鼠扭體法誘導(dǎo)出小鼠炎癥模型，發(fā)現(xiàn)不同結(jié)香方法所得的沉香提取物均可極顯著抑制耳廓腫脹度，但天然結(jié)香方法所得沉香的抗炎效果最好。

3.3 抗腫瘤功效

腫瘤是目前臨床常見疾病，嚴(yán)重威脅人類健康及生命安全，但腫瘤治療新藥費(fèi)用昂貴且具有一定的副作用，從植物天然產(chǎn)物中篩選抗腫瘤組分，已成為很多學(xué)者的研究方向。陳曉穎等[53]發(fā)現(xiàn)沉香的三氯甲烷提取物對HepG-2、MCF-7、SF-268、NCI-H460 等4 種腫瘤細(xì)胞增殖均有顯著的抑制作用，且人工結(jié)香的抗腫瘤活性稍高于天然結(jié)香。

3.4 降血脂功效

高脂血是引起腦中風(fēng)和冠心病等心腦血管疾病的主要原因之一，嚴(yán)重威脅到人類的健康，開發(fā)降血脂藥物，挖掘降血脂組分一直是研究熱點(diǎn)?；魰?huì)霞[54]構(gòu)建了兩種高脂血?jiǎng)游锬Ｐ?，開展了沉香提取物降血脂的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沉香提取物不僅可以降低金黃地鼠血漿中的總膽固醇和甘油三脂的含量，還可以降低ApoE-/-小鼠中的總膽固醇含量，認(rèn)為沉香提取物具有潛在的改善非酒精性脂肪肝的作用。陳地靈等[55]發(fā)現(xiàn)沉香茶提取物可顯著降低高血脂小鼠血清內(nèi)的總膽固醇、甘油三酯和高密度脂蛋白膽固醇的含量，其效果強(qiáng)于辛伐他丁。

4 討論

20 世紀(jì)60 年代已有學(xué)者開始研究沉香的化學(xué)成分，發(fā)現(xiàn)沉香精油主要成分為倍半萜類、色酮類、少量芳香族物質(zhì)及脂肪酸等[56]。然而關(guān)于沉香精油主要研究集中于不同提取方法獲得沉香精油的化學(xué)成分鑒定、分析及對比（包括不同產(chǎn)地、不同提取方式、不同結(jié)香方式、不同樹齡之間沉香精油組分的對比），其藥理活性的研究較少。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，關(guān)于沉香精油生物活性的研究較多，其促進(jìn)睡眠、降血脂、抗炎、抗腫瘤等生物活性的研究越來越多，但其作用機(jī)制及發(fā)揮功效的具體成分尚需進(jìn)一步研究，幾乎無法進(jìn)行臨床應(yīng)用。原因之一可能是沉香屬于名貴中藥，其高昂的實(shí)驗(yàn)成本限制了沉香精油研究及應(yīng)用?？梢灶A(yù)見的是，隨著沉香屬人工結(jié)香技術(shù)、精油提取工藝的不斷發(fā)展，沉香精油研究的不斷深入，沉香精油深入開發(fā)的研究將越來越多。