亞菊屬植物揮發(fā)油的化學(xué)成分及其生物活性研究進(jìn)展

崔小梅，德 吉(西藏大學(xué)理學(xué)院，拉薩 850000)

菊科春黃菊族亞菊屬(Ajaniapoljak)植物為多年生草本、小半灌木，約有30種，主要分布在我國除東南半壁以外的廣大地區(qū)。該屬的許多植物有較高的藥用價值，具有祛風(fēng)鎮(zhèn)靜、清熱解毒、清肺止咳、消腫止血、消炎止癢和驅(qū)蚊殺蟲等功效[1-2]。亞菊屬植物的現(xiàn)代研究始于20世紀(jì)70年代，從亞菊屬植物中可以分離得到160多個化合物，主要包括倍半萜類、黃酮類、苯丙素類、香豆素類化合物以及單萜、三萜、酚類、甾體和揮發(fā)油等[3]。其中揮發(fā)油是植物的次生代謝產(chǎn)物，化學(xué)成分多種多樣，相互作用較復(fù)雜，其藥用價值早在古代就被引起注意，包括解熱鎮(zhèn)痛、抗菌消炎、平喘止咳等，是天然的抗菌劑和抗氧化劑，也可用作防腐劑和保鮮劑[4-7]。亞菊屬植物一般具有較強(qiáng)的芳香性，藏醫(yī)用藥中也常把香味濃烈的亞菊屬植物用于熱癥治療。國內(nèi)外針對亞菊屬植物揮發(fā)油的研究主要集中在化學(xué)成分和生物活性方面，本文通過綜述近年來的相關(guān)研究進(jìn)展，旨在為亞菊屬植物藥用價值的進(jìn)一步開發(fā)利用提供研究基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

1 亞菊屬植物揮發(fā)油的化學(xué)成分

1.1萜類化合物 單萜、倍半萜等萜類化合物是亞菊屬植物揮發(fā)油的主要組成成分，國內(nèi)外學(xué)者從亞菊屬植物分離得到了多種萜類揮發(fā)油成分，不同種的亞菊屬植物的化學(xué)成分不同。

王思敏等[8]通過水蒸氣蒸餾法從采集于甘肅省的鋪散亞菊揮發(fā)油中鑒定出25種萜類化合物，占揮發(fā)油總成分的98.44%，主要成分為樟腦(13.20%)、桉葉油醇(13.16%)、百里香酚 (10.96%)、β-水芹烯(9.66%)、傘柳酮(9.40%)、4-乙基-1-(1-甲基乙基)-二環(huán)[3.1.0]-2-戊烯(7.60%) 和側(cè)柏酮(6.18%)。張興旺等[9]采用水蒸氣蒸餾法提取青海的鋪散亞菊揮發(fā)油，運(yùn)用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)鑒定出30個化合物，主要成分是[1S-(1α,4β,5α)]-4-甲基-1-[1-甲基乙基]-二環(huán)[3.1.0]己烯-3-酮(32.418%)、樟腦(15.733%)、[1S]-3，7，7-三甲基-二環(huán)[4.1.0]-3-庚烯(9.394%)、1-甲基-4-甲基乙基-1,4-環(huán)己二烯(7.987%)、4-甲基-1-[1-甲基乙基]-二環(huán)[3.1.0]-3-已烯-2-酮(6.495%)、α-側(cè)柏酮(6.086%)、[Z]-1,2,4-三甲氧基-5-[1-丙烯基]-苯(5.971%)、1-甲基4-甲基乙基苯(1.592%)、[Z]-3，7-二甲基-1,3,6-辛三烯(1.536%)、莰烯(1.380%)、4-亞甲基-1-[1-甲基乙基]-二環(huán)[3-1-0]-2-己烯(1.105%)和α-蒎烯(1.011%)等。二者共有的成分為樟腦，其他主要成分差別較大。

劉偉新等[10]在新疆亞菊揮發(fā)油化學(xué)成分研究中分離鑒定出32個化合物，主要成分有桉樹腦(38.53%)、松油醇-4(10.31%)、樟腦(7.94%)、2，6，6，-三甲基-2-環(huán)己烯-1-羰醛(7.94%)、甲氧基乙烯(7.68%)、菊烯基乙酸酯(5.72%)、2-松油醇(2.93%)、對傘花素(2.61%)以及桃金娘烯基乙酯、β-側(cè)柏酮和γ-萜品烯等。Sharipova F S等[11]從新疆亞菊的揮發(fā)油中得到的萜類化合物包括檸檬烯 (0.4%)、香芹酚(1.0%)、異龍腦(3.6%)、莰烯(4.0%)、β-蒎烯(4.1%)、α-蒎烯(4.2%)、γ-萜品烯(6.0%)、對傘花素(7.0%)、樟腦(14.8%)和龍腦(41.0%)。同種亞菊的揮發(fā)油成分種類和含量有一定差異，可能與采樣地點(diǎn)、時間、提取加工方式以及分析處理方法有關(guān)。其中植物所處的外界地理環(huán)境對植物化學(xué)成分的影響較大，如紫外線輻射會對藥用植物次生代謝物如酚類、黃酮類、萜類及揮發(fā)油、生物堿等及其有效成分的合成和積累產(chǎn)生影響[12]。

楊揚(yáng)[13]對細(xì)葉亞菊的花、枝和葉分別進(jìn)行了揮發(fā)油成分的分析，其中細(xì)葉亞菊花的揮發(fā)油中含有1,8-桉葉素(25.73%)、莰烯(16.05%)、α-蒎烯 (10.78%)、檜烯(8.95%)和β-蒎烯(6.38%)等52種化合物。細(xì)葉亞菊枝的揮發(fā)油中含有1,8-桉葉素 (11.56%)、反式-β-合金歡烯(10.78%)、大牻牛兒烯D (10.28%)、樟腦(6.85%)和β-桉葉烯 (5.74%)等51種化合物，占總揮發(fā)油的92.84%。細(xì)葉亞菊葉的揮發(fā)油中含有1,8-桉葉素(22.30%)、樟腦(17.24%)、大牻牛兒烯D(10.37%)、β-欖香酮(3.39%)和檀香烯(3.09%)等。結(jié)果表明，同種植物不同采集部位揮發(fā)油所含化學(xué)組分及其含量均有差異。張畢陽[14]也對細(xì)葉亞菊全草的化學(xué)成分進(jìn)行分析鑒定，其中單一成分含量最高的是萜品烯-4-醇，匹配度達(dá)97%，占總揮發(fā)油的8.023%。

張永紅等[15]利用氣相色譜-質(zhì)譜-計算機(jī)聯(lián)用技術(shù)從甘肅的灌木亞菊的揮發(fā)油中共鑒定出44種成分，包括占總揮發(fā)油42.39%的單萜類化合物和占總揮發(fā)油27.09%的倍半萜類化合物。在以上組分中含量居前3位的成分分別是1,7,7-三甲基-雙環(huán)庚-2-酮(12.83%)、桉葉油素(9.94%)和十氫-α,α,4α-三甲基-8-亞甲基-2-甲醇萘(6.46%)。灌木亞菊揮發(fā)油的其他主要化合物有月桂烯(19.1%)、α-蒎烯(9.4%)、(+)樟腦(32.10%)和桃金娘烯醇(8.15%)[16-17]。

亞菊屬其他種研究相對較少，細(xì)裂亞菊全草揮發(fā)油中共鑒定出1,8-桉葉素(25.99%)、莰烯(21.05%)、α-蒎烯(10.56%)、β-傘花烴(5.59%)和β-蒎烯(4.63%)等42種化合物[13]。黃花亞菊的揮發(fā)油中共鑒定出44種化合物，其中主要成分是芳樟醇氧化物，占總揮發(fā)油的75.8%[18]。Li Y等[19]通過GC-MS技術(shù)分析得到光苞亞菊揮發(fā)油的主要成分是樟腦(20.76%)、側(cè)柏酮 (18.64%)、桉油精 (13.42%)和龍腦 (8.32%)，得到絲裂亞菊揮發(fā)油的主要成分是β-蒎烯(34.72%)、桉油精(24.97%)和馬鞭草烯醇(20.39%)。

1.2其他化合物 相較于萜類化合物，目前亞菊屬植物揮發(fā)油中得到的其他種類化合物較少，其中Sharipova F S等[11]研究發(fā)現(xiàn)，新疆亞菊的揮發(fā)油中含有有機(jī)酸(3.5%)和酚類(0.5%)。張畢陽[14]從細(xì)葉亞菊化學(xué)成分中確定了39種化合物，其中含量較高的是烷烴類化合物，占總揮發(fā)油的11.30%；其次，含萘結(jié)構(gòu)的化合物占總揮發(fā)油的9.11%。

2 亞菊屬植物揮發(fā)油的生物活性

2.1抑菌作用 達(dá)洛嘉等[20]采用濾紙片瓊脂平板擴(kuò)散法考察了鋪散亞菊揮發(fā)油成分對13種常見致病菌的抑菌活性。結(jié)果表明，鋪散亞菊揮發(fā)油對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌均有明顯的抑菌活性，質(zhì)量與抑菌效果成正比，其中乙型副傷寒沙門菌、產(chǎn)氣腸桿菌、藤黃微球菌、肺炎克雷伯菌的最低抑菌質(zhì)量濃度值(MIC)為0.50 mg·mL-1，金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸埃希氏桿菌、乙型溶血性鏈球菌和白色假絲酵母菌的MIC值為1.00 mg·mL-1，由此可知，鋪散亞菊揮發(fā)油有廣譜、高效的抗菌活性。細(xì)裂亞菊全草揮發(fā)油對大腸埃希氏桿菌、乙型溶血性鏈球菌和金黃色葡萄球菌有較強(qiáng)的抑菌作用，抑菌圈直徑分別為9.71，17.89,24.98 mm[13]。Wangchuk P等[18]研究表明，黃花亞菊全草的揮發(fā)油對枯草芽孢桿菌顯示出較強(qiáng)的抗菌活性，對白色假絲酵母菌有溫和的抗真菌活性，最小抑菌圈直徑分別是13，11 mm。揮發(fā)油的抗菌活性是其主要化合物與次要化合物協(xié)同作用的結(jié)果[21]。

2.2殺蟲作用 植物揮發(fā)油因安全可靠且無污染常被用作昆蟲引誘劑或驅(qū)避劑[22]。王思敏等[8]研究發(fā)現(xiàn)，鋪散亞菊揮發(fā)油成分對馬鈴薯莖線蟲有較好的毒殺作用，半數(shù)致死質(zhì)量濃度(LC50)為3.83 mg·mL-1。梁俊玉等[23]研究發(fā)現(xiàn)，川甘亞菊的揮發(fā)油對赤擬谷盜蟲與煙草甲蟲這2種常見倉儲害蟲具有一定的驅(qū)殺活性和熏蒸活性，同時對赤擬谷盜成蟲具有一定的驅(qū)避效果。該課題組還研究發(fā)現(xiàn)，灌木亞菊揮發(fā)油對煙草甲具有一定的防治作用[24]。光苞亞菊揮發(fā)油對赤擬谷盜蟲和煙草甲成蟲的觸殺活性LD50分別為30.10，17.51 μg·頭-1，熏蒸活性測試中LC50值分別為21.07，11.23 mg·L-1。絲裂亞菊揮發(fā)油對赤擬谷盜蟲和煙草甲成蟲的LD50分別為102.29，53.43 μg·頭-1，熏蒸活性測試中對赤擬谷盜蟲的LC50值為69.45 mg·L-1，對煙草甲成蟲無明顯的熏蒸作用[19]。此外，細(xì)葉亞菊揮發(fā)油對赤擬谷盜蟲和煙草甲蟲也具有較強(qiáng)的熏蒸活性，LC50值分別為15.88，25.67 mg·L-1；對2種昆蟲表現(xiàn)出一定的觸殺活性，LD50值分別為52.37，17.56 μg·頭-1[25]。

2.3化感作用 化感作用是指植物產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物在植物生長過程中抑制其他植物的生長、發(fā)育并加以排除的現(xiàn)象，最常見的是酚類和萜類化合物[26]。甄潤德等[27-28]對細(xì)葉亞菊揮發(fā)油進(jìn)行分離鑒定得到α-蒎烯、樟腦和桉葉油精等化合物，在垂穗披堿草初期生長抑制機(jī)制探究過程中發(fā)現(xiàn)，這些化合物可以導(dǎo)致種子胚乳中的α淀粉酶活性降低從而抑制種子萌發(fā)，還可以使幼苗葉片中硝酸還原酶活性降低，從而影響植株對氮的吸收和利用，導(dǎo)致植物生長發(fā)育失調(diào)，其中實驗組株高比對照組分別降低22.2%，27.0%，7.70%。細(xì)葉亞菊揮發(fā)油成分也可以使根系中的過氧化酶活性降低而抑制根系生長，質(zhì)量濃度越大，對垂穗披堿草種子萌發(fā)、幼苗生長發(fā)育等的抑制作用越強(qiáng)，從而推測細(xì)葉亞菊揮發(fā)油對多年生垂穗披堿草人工草地自然退化有促進(jìn)作用。這也為植物源除草劑的開發(fā)和應(yīng)用提供參考，目前在植物中發(fā)現(xiàn)的具有除草活性的化合物就包括萜類[29]。

2.4抗瘧原蟲作用 黃花亞菊全草的揮發(fā)油對P系惡性瘧原蟲株TM4/8.2(氯喹和抗葉酸制劑敏感性野生型植株)和K1CB1(多藥耐藥植株)表現(xiàn)出溫和的抗瘧原蟲活性，IC50值分別為66.1，70.6 μg·mL-1 [18]。相關(guān)研究表明，單萜成分1,8-桉葉油素對惡性瘧原蟲氯喹抗性株和敏感株的生長發(fā)育均有明顯的抑制作用，IC50值為0.12 mg·mL-1 [30]，作用機(jī)制可能是破壞膜結(jié)構(gòu)，也可能對寄生蟲生長、發(fā)育和重要物質(zhì)的運(yùn)輸、吸收有一定的抑制作用[31]。檸檬烯也可抑制惡性瘧原蟲環(huán)狀體生長，普遍認(rèn)為是抑制蛋白質(zhì)的異戊二烯化作用[32-33]。目前從細(xì)葉亞菊、細(xì)裂亞菊和新疆亞菊的揮發(fā)油中已經(jīng)分離得到這2種成分，因此，可進(jìn)一步研究其對瘧原蟲的作用機(jī)制。

2.5其他作用 許多亞菊屬植物揮發(fā)油中含有樟腦、龍腦和異龍腦，這些成分是外用制劑常用的透皮吸收促進(jìn)劑，因此亞菊屬植物可用于促滲藥物的研發(fā)[34]。相關(guān)研究表明，α-蒎烯可以通過磷酸化增加一系列細(xì)胞周期相關(guān)蛋白，誘導(dǎo)DNA損傷，激活細(xì)胞周期檢驗點(diǎn)從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖[35]。莰烯可用于合成香料中間體，α-蒎烯也是合成香料的主要成分[36-37]，因此亞菊屬植物揮發(fā)油可以進(jìn)行抗腫瘤研究，并用于日化品的香劑開發(fā)。此外，芳香中藥精油含有多種作用于心血管的成分，尤其是單萜類化合物有助于改善心血管功能[38-39]，例如香芹酚可以抑制細(xì)胞凋亡蛋白Bax的合成，提高抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)，進(jìn)而減小心肌缺血再灌注(I/R)后心肌梗死面積[40]。新疆亞菊揮發(fā)油含有香芹酚，可以作為心血管疾病研究的一個方向。

3 總結(jié)與展望

亞菊屬植物由于其豐富的藥用價值可用于多種疾病的治療，具有廣闊的應(yīng)用前景，我國是該屬植物的分布中心。其揮發(fā)油化學(xué)成分多為具有重要生理活性的萜類化合物，這無疑是天然產(chǎn)物開發(fā)和新藥研制的重要來源。目前,國內(nèi)外針對亞菊屬植物揮發(fā)油的生物活性作用研究主要集中在抑菌和殺蟲等方面，其利用價值未得到充分開發(fā)，且該屬植物中很多其他種的揮發(fā)油研究尚未見報道。此外，由于揮發(fā)油是多種成分混合組成，具體的藥效物質(zhì)和作用機(jī)制尚不明確，因此未來需要對該屬植物的揮發(fā)油成分進(jìn)行全面深入地探索，同時針對具體的化學(xué)成分與藥理作用及相應(yīng)構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步明確，來確定相應(yīng)的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)。