纈草揮發(fā)油的化學(xué)成分及藥理作用研究進(jìn)展

孟繁旭 李美陽

(延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002)

纈草(Valeriana officinalis L.)屬敗醬科，多年生草本植物，全世界約有250余種,生長環(huán)境為溫和潮濕的地區(qū)，遍及歐洲、亞洲、南美洲。中國約有30種，主要分布于東北以及西南西北地區(qū)。纈草含有豐富的化學(xué)成分，如揮發(fā)油、木脂素、生物堿、環(huán)烯醚萜等，大都分布在纈草的營養(yǎng)器官中，有著巨大的藥理作用。近年來纈草的巨大藥理作用吸引了大量科研人員對其藥理活性進(jìn)行研究，主要集中在生理活性研究方面。近些年，在纈草藥理機(jī)制方面的研究較為深入，其中神經(jīng)系統(tǒng)、抗腫瘤方面較為集中。近20a的研究發(fā)現(xiàn)，纈草的藥理作用主要包括鎮(zhèn)靜助眠、抗焦慮、抗腫瘤、解痙等，經(jīng)試驗(yàn)證明，纈草無毒副作用，安全性高。本文主要闡述纈草揮發(fā)油的化學(xué)成分及藥理作用研究進(jìn)展，以期為纈草的進(jìn)一步研究提供參考。

1 纈草揮發(fā)油的化學(xué)成分

纈草中揮發(fā)油含量通常在0.5%～2%，Ain Raal等[1]測得5種樣品根中含有揮發(fā)油含量在0.28%～1.16%。纈草中揮發(fā)油主要成分基本分為單萜類和倍半萜類化合物。單萜類主要是龍腦及其異戊酸脂和醋酸酯；倍半萜類含量相對較低但種類較多，超過30種，主要為纈草烷型倍半萜和愈創(chuàng)木烷型倍半萜[2]。其它成分還有莰烯(camphene)、α—蒎烯(α—pinene)、1—檸檬烯(1—limonene)、水芹烯(phellandrene)、龍腦(borneol)、d—松油醇(d—terpineol)、α—葑烯(α—fenchene)等。由于品種、采摘時(shí)間、產(chǎn)地不同等因素影響，揮發(fā)油所含成分及含量也有所不同。如，纈草揮發(fā)油含量與存放時(shí)間成反比，時(shí)間越久揮發(fā)油含量越低；一年生的纈草和多年生的纈草相比，揮發(fā)油含量較低；種植在肥沃的沙質(zhì)土壤中的纈草揮發(fā)油含量高于種植在其它土壤條件的纈草，9—11月栽培的纈草揮發(fā)油含量較高。Abdollah等[3]對比伊朗纈草地上部分和地下部分精油發(fā)現(xiàn)，纈草地下部分精油含量遠(yuǎn)高于地上部分。另外，歐纈草揮發(fā)油中含有的纈草烯酸(valerenic acid)等成分是國產(chǎn)纈草屬植物揮發(fā)油中所沒有的，這可能是兩者間的主要區(qū)別所在。

2 纈草揮發(fā)油化學(xué)成分的研究

吳筑平等采用GC-MS法進(jìn)行鑒定，通過對歐洲纈草揮發(fā)油成分的分析，共鑒定出36種化合物，其中，萜烯類有19種，醇類7種，酮類2種，酯類6種，酸類2種。其中乙酸龍腦酯含量最高[4]。纈草屬中纈草、毛節(jié)纈草以及寬葉纈草揮發(fā)油中乙酸龍腦酯含量超過30%，部分寬葉纈草中含量甚至達(dá)到60%。實(shí)驗(yàn)測定蜘蛛香揮發(fā)油的結(jié)果表明，乙酸龍腦酯是蜘蛛香的重要組成部分，然而在蜘蛛香中只有4%～10%，隨后又獲得了3個(gè)新的倍半萜類化合物，通過分析得到76個(gè)組分和6個(gè)未知的新化合物。都曉偉等[5]采用GC-MS法測定黑水纈草揮發(fā)油的化學(xué)成分，首次發(fā)現(xiàn)了4種具有鎮(zhèn)靜作用的化學(xué)成分，分別為纈草酮、芳樟醇、異戊酸龍腦酯和檸檬烯。樊浩等[6]首次從纈草中分離得到8-acetoxylpathchouli alcohol、木蠟酸以及月桂酸，并且首次在纈草屬中分離得到n-hexacos-5，8，11-trienoic acid,4-epipenlanbutenolide和xylariamide 3種化合物。

3 不同因素對纈草揮發(fā)油含量的影響

3.1 種苗分級

聶鮮鈺、陸春云等通過分析寬葉纈草的種苗特征以及農(nóng)藝性狀，制定了纈草種苗的質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)，得出種苗分級對于寬葉纈草的產(chǎn)量、出苗率以及揮發(fā)油提取率的影響皆為Ⅰ級苗>Ⅱ級苗>Ⅲ級苗，且Ⅰ級苗和Ⅱ級苗的揮發(fā)油提取率明顯高于Ⅲ級苗[7]。

3.2 栽培措施

栽培密度對纈草有效成分的積累有一定的影響，通過設(shè)置不同的栽培密度發(fā)現(xiàn)，高密度不適合纈草植株的生長發(fā)育以及有效成分的積累。研究發(fā)現(xiàn)，纈草種植最適密度為株距25～30cm，行距40～50cm，低含水量不利于寬葉纈草揮發(fā)油的積累，充分的含水量有利于根系生長以及揮發(fā)油的積累。

3.3 種植地

寬葉纈草適宜種植在陰涼、濕潤的環(huán)境下且高耐寒。最佳海拔為1000～1200m，晝夜溫差大對于地下根莖以及根部物質(zhì)的積累更有利，可使含油量升高。有研究通過觀察不同海拔生長的寬葉纈草揮發(fā)油的指紋圖譜發(fā)現(xiàn)，其成分基本相同且乙酸龍腦酯含量與海拔高度成正比例關(guān)系。

3.4 采收時(shí)間

纈草采收時(shí)間過早精油量不足，采收時(shí)間過晚精油容易揮發(fā)，所以最佳采收時(shí)間為7月下旬—8月初，此時(shí)葉片變?yōu)辄S色，根系為黃黑色。研究資料顯示，冬播次年秋后采收的纈草產(chǎn)量以及含油量最高。多年生纈草前1a的須根大多枯萎壞死，產(chǎn)量降低。

3.5 提取方法

水蒸氣蒸餾法生產(chǎn)成本低且設(shè)備簡易，但提取率低。超臨界CO2萃取揮發(fā)油操作溫度低，提取率高，且不會影響纈草熱敏性物質(zhì)的生物活性，得到纈草揮發(fā)油的香氣接近天然，但生產(chǎn)成本高，目前主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室研究中。此外，還有溶劑萃取法、冷壓法等方法，但適應(yīng)性以及可行性與水蒸氣蒸餾法相比較低。

4 纈草揮發(fā)油的藥理作用

4.1 對中樞神經(jīng)作用

金昶等[8]通過向小鼠灌胃不同劑量北纈草揮發(fā)油，觀察對小鼠自主活動(dòng)的影響以及在戊巴比妥鈉協(xié)同作用下對小鼠睡眠作用的影響，發(fā)現(xiàn)不同劑量組的揮發(fā)油均能顯著減少小鼠活動(dòng)次數(shù)，增加小鼠睡眠指數(shù)，且高劑量揮發(fā)油效果明顯高于低劑量，這說明北纈草揮發(fā)油有鎮(zhèn)靜作用。有研究通過對85例肛腸術(shù)后患者進(jìn)行精油穴位按摩干預(yù)并與標(biāo)準(zhǔn)照護(hù)的觀察組進(jìn)行對比，結(jié)果表明，精油穴位按摩干預(yù)下的患者睡眠時(shí)間明顯長于對照組，且清醒次數(shù)明顯減少。Filip Bellon等[9]通過在護(hù)理干預(yù)對住院患者睡眠的影響研究中也證實(shí)，使用精油穴位按摩可以顯著改善患者睡眠質(zhì)量。此外，纈草揮發(fā)油可促進(jìn)小鼠入睡效率，延長睡眠時(shí)間且效果明顯優(yōu)于其水提物。

4.2 抗驚厥、抗抑郁、抗癲癇作用

研究通過考察黑水纈草揮發(fā)油對硫代基脲誘發(fā)小鼠驚厥的影響，得出黑水纈草揮發(fā)油具有顯著的抗驚厥作用。小鼠強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)證實(shí)了纈草揮發(fā)油具有抗抑郁作用，其作用機(jī)理可能是揮發(fā)油中存在的烯萜調(diào)節(jié)一氧化氮信號通路而發(fā)揮的抗抑郁作用。趙麗輝等[10]分析了毛節(jié)纈草蒸餾獲得的水提液活性組分，通過小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)檢測抗抑郁活性組分，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，纈草水提物具有抗抑郁的活性。小鼠強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)證明了纈草醇提物以及水提物均可縮短小鼠抑郁狀態(tài)，具有抗抑郁作用且無中樞興奮性作用，可作為新型抗抑郁藥物來源。通過抗抑郁活性跟蹤篩選得出纈草揮發(fā)油中具有抗抑郁活性的2種物質(zhì)為愈創(chuàng)木烷型倍半萜kessanol和cyckokessyl acetate。

有學(xué)者通過觀察纈草揮發(fā)油治療過的癲癇小鼠與對照組體內(nèi)GABA和Glu含量的變化發(fā)現(xiàn)，纈草可調(diào)節(jié)癲癇小鼠大腦內(nèi)的興奮性與抑制性氨基酸的平衡，因此纈草揮發(fā)油可起到抗癲癇的作用。

4.3 在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

乙酸龍腦酯和莰烯是纈草揮發(fā)油的主要成分，研究表明，纈草屬植物中的莰烯和乙酸龍腦酯的二元混合物對3種儲藏害蟲有觸殺和趨避效果，證實(shí)了纈草可以作為植物殺蟲劑的來源。胡還甫等[11]使用纈草精油作為保鮮劑噴灑常溫保存的夏黑葡萄，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，纈草精油具有抑制呼吸、提高好果率以及延長果實(shí)保鮮期的作用，是天然的保鮮防腐劑，在果蔬的貯藏保鮮上有重大價(jià)值。

4.4 抗菌抗氧化作用

趙兵等[12]對纈草和蜘蛛香揮發(fā)油進(jìn)行抗菌抗氧化研究，通過紙片擴(kuò)散法等測定抑菌圈大小以及最小濃度，并用DPPH法研究其抗氧化能力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩者揮發(fā)油均具有一定的抗菌抗氧化能力，纈草揮發(fā)油抗菌能力弱于蜘蛛香揮發(fā)油。實(shí)驗(yàn)證明，纈草精油對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌和大腸桿菌有明顯的抑制作用，且抑菌效果由強(qiáng)到弱依次為枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌。

4.5 預(yù)防肺部炎性疾病

Chen Na等[13]通過使用脂多糖誘導(dǎo)小鼠急性肺損傷，并在誘導(dǎo)前1h使用乙酸龍腦酯預(yù)處理。結(jié)果顯示，乙酸龍腦酯在體內(nèi)外下調(diào)促炎細(xì)胞因子的水平，減少BALF總細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的數(shù)量，減弱肺的組織學(xué)變化，降低BALF的干濕重量比；并抑制NF-κB抑制劑α、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶、c-JunN末端激酶、p38絲裂原活化蛋白激酶的激活。這些結(jié)果表明，乙酸龍腦酯是治療急性肺損傷的潛在治療藥物。

4.6 對心血管系統(tǒng)的作用

李穎等[14]觀察纈草揮發(fā)油不同劑量對小鼠腦微循環(huán)灌流量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各劑量組小鼠大腦放射計(jì)數(shù)及腦/血比值均高于對照組，這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，纈草揮發(fā)油可以改善小鼠腦細(xì)胞供血不足，增加腦組織血流灌注。此外，寬葉纈草揮發(fā)油可改善心絞痛癥狀，康復(fù)心肌缺血，其作用機(jī)制可能是擴(kuò)張冠脈血管，降低心肌耗氧量。

4.7 其它作用

研究表明，纈草油通過調(diào)脂、下調(diào)rGF—p表達(dá)、抑制腎小球系膜細(xì)胞及腎小管上皮細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化等作用起到保護(hù)腎臟的作用。有學(xué)者通過水迷宮實(shí)驗(yàn)觀察患有阿爾茨海默病的小鼠，對比黑水纈草提取物治療前后的小鼠，發(fā)現(xiàn)干預(yù)后小鼠學(xué)習(xí)記憶及空間探索能力得到明顯提升，這說明黑水纈草提取物具有改善認(rèn)知能力的功能[15]。

5 發(fā)展前景

纈草應(yīng)用歷史悠久，國內(nèi)最早記載于明代李時(shí)珍《本草綱目》中，古希臘人和古羅馬人很早就意識到纈草的鎮(zhèn)靜安神作用，1983年纈草作為鎮(zhèn)靜劑被列入《歐洲藥典》，后又列入美國、德國、英國等國家藥典。纈草藥用價(jià)值自被開發(fā)以來，由于幾乎沒有任何副作用，其制劑在國際上供不應(yīng)求，銷售額列植物藥前10位。在我國GB2760—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中允許在食品中添加使用纈草揮發(fā)油和纈草根提取物作為天然香料。目前，蜘蛛香已被我國藥典收載，但纈草尚未列入《中國藥典》中。國內(nèi)對纈草揮發(fā)油的研究較少，處于臨床應(yīng)用和研究階段，我國對纈草的開發(fā)相對落后。隨著生活壓力的增大，越來越多的人容易產(chǎn)生焦慮、失眠等癥狀，影響工作狀態(tài)的同時(shí)更影響健康，大量患者增加的同時(shí)導(dǎo)致抗失眠藥物的需求不斷上升。纈草作為天然藥物，安全性高且毒副作用小，具有很好的市場前景。