香樟化学成分及药理作用研究进展

张笮晦,童永清,钱信怡,李石兰

(1.广西中医药大学药学院,广西南宁 530200; 2.广西中药药效研究重点实验室,广西南宁 530200; 3.广西庚源香料有限责任公司,广西东兴 538100)

香樟(CinnamomumcamphoraL. Presl)为樟科樟属植物,又名芳樟、樟木、番樟、乌樟等,主要分布于长江流域及南部[1]。植物资源丰富,是我国传统中药材,以根、果、枝和叶入药,具有抗血栓、动脉硬化、肿瘤、氧化衰老等作用,民间主要用于治疗风湿痹痛、水火烫伤、疮疡肿毒、疥癣、皮肤瘙痒、毒虫咬伤等。现代药理表明,香樟具有抗菌、抗氧化、止痛、杀虫、抗癌等多种药理活性。以其木材及根、枝、叶提取的樟脑和樟油,可作为原料在食品、化工、医药卫生及香料工业应用广泛[2]。此外,香樟还有一定程度的抵抗及吸收净化大气污染物[3]、滞纳重金属(Pb、Cd、Ni)及滞尘能力[4],可作为城市行道树,美化环境,具有较高的观赏和生态价值。本文在前人研究的基础上,对国内外2006～2018年有关香樟化学成分和药理作用两方面的研究进行归纳总结,为更深层次的研究香樟及提高其利用价值提供参考。

1 香樟化学成分

1.1 挥发油

提取香樟挥发油可采用水蒸气蒸馏法[5-10]、固相微波萃取法[9]、同时蒸馏萃取法[11]等。成分鉴定主要通过气相色谱法(GC)[5]、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)[5-7,9-12]、吹扫捕集-热脱附-气相色谱-质谱(P&T-TD-GC-MS)[8]、静态顶空-气相色谱-质谱联用法(SHS-GC-MS)[13]、动态顶空吸附法和自动热脱附-气相色谱/质谱联用(ATD-GC-MS)分析技术等[14]。香樟挥发油主要来源于枝叶,根和果中亦含挥发油,且不同部位挥发油成分组成及含量也有差异[15]。国内外学者分析鉴定出330种化学成分,其中包括烯类132种(表1)、醇类70种(表2)、醛酮类43种(表3)、烷烃类22种(表4)、酸和酯类33种(表5)、芳香类17种(表6)、其他类12种(表7)、倍半萜类1种(图1)。

表1 香樟挥发油中烯类化合物Table 1 Alkenes from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

续表

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表2 香樟挥发油中醇类化合物Table 2 Alcohols from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

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表3 香樟挥发油中醛酮类化合物Table 3 Aldehydes and ketones from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

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表4 香樟挥发油中烷烃类化合物Table 4 Alkanes from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

表5 香樟挥发油中酸及酯类化合物Table 5 Acids and esters from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

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表6 香樟挥发油中芳香类化合物Table 6 Aromatics from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

表7 香樟挥发油中其他类化合物Table 7 Others from volatile oil of Cinnamomum camphora L. Presl

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图1 香樟中分离得到的倍半萜类成分Fig.1 Sesquiterpene isolated from Cinnamomum camphora L. Presl

倍半萜类化合物是天然产物化学中极为活跃的研究领域之一,很多倍半萜是芳香油高沸点部分的主要成分,对芳香油的香味起着重要作用。有抗菌、抗肿瘤、免疫抑制、昆虫拒食剂等活性。

1.2 黄酮类化合物

黄酮类化合物是一类具有抗氧化活性的天然化合物,广泛存在于植物体内。对香樟总黄酮的研究多集中于香樟根[16-17]、香樟叶[18]、香樟果[19-20]总黄酮的提取工艺方面,而对香樟中黄酮类化合物的成分研究较少。Li等[21]采用色谱法纯化化学成分,通过光谱分析确定其结构,从香樟叶的乙醇提取物分离鉴定出5个黄酮类化合物(331～335),成分见表8,其化学结构见图2。其中化合物333～335能显著抑制LPS刺激的NO生成,最大抑制率(MIR)≥80%,从而证实是该提取物的抗炎物质。

表8 香樟中的黄酮类成分Table 8 Flavonoids from Cinnamomum camphora L. Presl

图2 香樟中分离得到的黄酮类成分Fig.2 Flavonoids isolated from Cinnamomum camphora L. Presl

1.3 木脂素类化合物

木脂素类化合物是樟属植物中的一类主要化学成分,近年来对香樟叶中木脂素类化合物研究逐渐深入,学者们从香樟叶中分离鉴定出多种木脂素类化合物(图3)。徐晶[12]从香樟叶中分离鉴定得到5个木脂素类化合物(336～340),从香樟树皮及香樟树枝中均得到相同的木脂素类化合物(338)。其中化合物340尚未见文献报道,为新结构化合物,化合物336和化合物338为首次从樟科樟属植物中分离得到。孙崇鲁等[22]采用硅胶色谱柱层析、聚酰胺色谱柱层析、制备薄层色谱及其它分离手段从香樟叶70%乙醇提取中分离得到9个化合物,其中2个为木脂素类化合物:1-细辛脂素(341)和(8R,8R′)-3,3′,4,4′-四甲氧基-9-氧代-8-8′,9-O-9′-木脂素(342)。Li等[21]从香樟叶的乙醇提取物分离鉴定出两个木脂素类化合物:piperitol(343)和(+)-episesaminone(SMO,344)。从香樟中分离得到的木脂素类化合物结构式见图3。

图3 香樟中分离得到的木脂素类化合物Fig.3 Lignans isolated from Cinnamomum camphora L. Presl

1.4 糖苷类

糖苷类化合物广泛分布于植物的根、茎、叶、花和果实中,为某些药用植物的有效成分,具有重要的生理功能。孙崇鲁等[22]从香樟叶中分离鉴定5个糖苷类化合物:槲皮素3-O-β-D-葡萄糖苷(345)、山奈酚3-O-β-芸香糖苷(346)、山柰酚3-O-(-L-吡喃鼠李糖苷(347)、槲皮素3-Ο-α-L-鼠李糖苷(348)和异鼠李素3-O-β-芸香糖苷(349)。王春霞[23]采用采用溶剂浸泡法提取香樟果色素和精油,然后采用双水相和大孔树脂吸附法协同作用对香樟果色素进行纯化,得到的天然色素中主要含矢车菊二糖苷(350)和矢车菊单葡萄糖苷(351)两种结构,结构图如图4所示。

图4 香樟中分离得到的糖苷类成分Fig.4 Glycosides isolated from Cinnamomum camphora L. Presl

1.5 其他类

除上述成分外,香樟还含有香豆素、醚、蒽醌以及萜类等多种类别化合物[21,24](表9)。

表9 香樟中的其他类化合物Table 9 Others in Cinnamomum camphora L. Presl

2 药理作用

2.1 抑菌活性

研究表明,香樟叶中的黄酮类化合物、香樟精油中的芳樟醇、β-芳樟醇、β-石竹烯均具有抑菌作用。袁琼等[25]采用超声波辅助水提法对香樟叶中的抑菌成分进行研究,结果表明在超声时间30 min、温度43 ℃、料液比1∶20 g·mL-1的条件下,水提物对枯草芽孢杆菌具有抑制作用,抑菌圈达到16.12 mm。香樟叶石油醚提取物对草莓灰霉病具有一定的防治作用[26]。戴群等[27]研究香樟叶中黄酮类化合物的抑菌活性,结果表明:香樟叶提取物对大肠杆菌、北京棒杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌均有抑制活性,且对大肠杆菌的抑菌作用最强,而防腐剂山梨酸钾对四种细菌均无明显的抑制作用;香樟叶提取物对霉菌具有一定的抑制效果,其效果强弱顺序为:根霉>青霉>曲霉。秦海燕等[28]采用体外抑菌及建立小白鼠肺炎模型的方法研究香樟精油对肺炎小白鼠的保护作用,结果表明香樟精油能抑杀空气中约32.79%的细菌,与空白对照组相比,香樟精油能使肺炎小鼠的存活率提高47.20%,其中精油中的β-芳樟醇具有抗菌抗病毒作用。香樟叶精油能明显抑制产毒菌株生产黄曲霉毒素B1,其抑制作用与香樟叶挥发油的浓度呈量效关系,在香樟叶挥发油浓度为750 ppm时甚至能完全抑制黄曲霉素B1的产生[29]。杨英铎等[30]采用抑菌圈实验和试管二倍稀释法对香樟精油的抑菌活性和最低抑菌浓度进行测定,结果表明香樟精油能对金黄色葡萄球菌的细胞膜通透性产生破坏,导致内渗物渗透,从而起到抑制作用,且最低的抑菌浓度为12.5%。香樟精油中的芳樟醇和β-石竹烯具有明显的抑菌作用[31]。王进等[8]的研究发现不同产地香樟叶精油中芳樟醇的含量不同,导致不同产地香樟叶精油抑菌效果存在差异,广西香樟叶精油对番茄灰霉菌、苹果炭疽菌的抑菌活性强于安徽和江西,香樟叶精油中的芳樟醇成分对其抑菌活性具有重要贡献。冯伟等[32]的研究发现R-和S-芳樟醇对金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大肠杆菌均具有抗菌活性,且R-芳樟醇对部分细菌抗菌活性稍强于S-芳樟醇。Zhou等[33]研究发现62.5 μg/mL香樟叶提取物松脂醇能完全抑制沙门菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌的生长。全沁果等[34]研究了香樟叶叶绿素对存在于液态食品里的金黄色葡萄球菌的抑菌效果,结果显示,香樟叶叶绿素浓度为10 mmol/L且在盐水环境中时的抑菌作用最好。

2.2 抗氧化活性

香樟具有抗氧化衰老的作用,有文献表明抗氧化能力与其所含黄酮类化合物有关。孙崇鲁等[35]用60%乙醇提取香樟叶中黄酮类化合物,采用烘箱贮存法测定了其对猪油的抗氧化作用,结果表明香樟叶内黄酮类化合物对猪油具有明显的抗氧化作用,且作用能力与质量分数呈量效关系。孙崇鲁等[36]采用DPPH自由基清除法对香樟叶的水、石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇提取物清除DPPH自由基的作用进行研究,得到各提取物对DPPH的IC50(半抑制浓度)分别为:5.0870、6.0038、1.3298、0.3987、0.3467 mg/mL,可见正丁醇提取物的作用最强,正丁醇提取物中含有大量不同种类的黄酮类化合物,其抗氧化活性可能与这些黄酮类化合物有关。罗世惠等[37]研究了香樟、天竺桂、蜀桂和香桂4种樟属植物叶片精油的清除DPPH自由基的能力,结果显示这4种樟属植物叶片精油均具有一定的抗氧化活性,清除DPPH自由基的能力强弱顺序及EC50(半最大效应浓度)分别为:香桂(<1.0 mg/mL)>蜀桂(11.99 mg/mL)>香樟(23.86 mg/mL)>天竺桂(34.11 mg/mL)。耿敬章等[38]对香樟籽油还原能力和DPPH自由基清除能力进行研究分析,结果表明其具有较好的还原能力,明显高于对照组VC,而且对DPPH有较强的清除能力,随着香樟籽油浓度的增加,其清除能力逐渐增强,明显高于对照组VC。昝丽霞[39]采用水杨酸比色法和DPPH法测定香樟果皮花色苷的抗氧化能力,结果表明香樟果皮花色苷对羟自由基及DPPH自由基有清除作用,在一定的浓度范围内清除作用随浓度增高而增强,但香樟果皮花色苷结构不稳定,较易受到光、pH、温度等因素影响而发生降解。此外,香樟内生细菌的发酵产物亦具有较强的抗氧化活性[40]。长期使用人工合成抗氧化剂所导致的残留毒性、诱发疾病、致癌等健康问题,使从植物中找到活性强、安全性好的天然抗氧化物质的需求越来越迫切,香樟可作为原料开发天然抗氧化物质,具有很大的开发潜力。

2.3 抗炎活性

对香樟的药理活性研究发现其具有较好的抗炎活性。吴先辉[41]通过小鼠毛细血管通透性抗炎实验、小鼠热板镇痛实验、小鼠醋酸扭体实验观察不同直径樟树茎枝与樟树根提取物对小鼠的抗炎作用和镇痛作用,发现同等剂量的樟树茎枝与樟树根提取物在抗炎、镇痛等方面的作用有较大相似性,且直径越大的樟树茎枝抗炎、镇痛作用效果可能还强于樟树根。叶小玲等[42]采用角叉菜胶致大鼠足跖炎症模型评价梅州香樟挥发油及其脂质体凝胶的抗炎活性,结果表明梅州香樟挥发油及其脂质体凝胶对大鼠足肿胀抑制率分别为26.92%和33.75%,而其脂质体凝胶肿胀抑制率高于市售红花油(32.03%)。

2.4 神经系统活性

香樟中挥发性成分对神经系统具有一定的影响。杨锦强等[9]采用对照法,将大鼠C6胶质瘤细胞分为正常对照组、含0.1%二甲基亚砜的DMEM培养液的溶液对照组及25、100 μg/mL的香樟果油给药组,培养24 h后经过计算得到脑源性神经营养因子(BDNF)水平。结果表明,100 μg/mL的香樟果油能够增强神经细胞的活性。王艳英等[43]以人作为实验对象,受试者在铺有香樟枝叶的测试室待1 h,前后测定生理指标,结果显示香樟的挥发性气味能使受试者的平均心率变化不大、心电RR间期值极显著升高、手指温度和血氧含量降低、受试者表现出紧张、不快,时间过长还会产生厌恶的情绪。进一步的研究采用小白鼠旷场分析试验,不同浓度(枝叶重量和处理时间不同)的香樟枝叶对昆明种小白鼠的行为产生不同的影响,结果显示高浓度的香樟枝叶所含的挥发物质会抑制小白鼠的兴奋性、降低小白鼠的认知能力和探索能力以及降低小白鼠的食欲[44]。

2.5 抗癌作用

有研究表明芳樟叶具有一定的抗癌作用。苏远波等[45]采用噻唑蓝(MTT)快速比色法和集落形成法研究芳樟叶各提取物对人肺癌95-D细胞、人口腔表皮样癌细胞和肝癌HepG2细胞增殖的影响,发现芳樟树叶乙醇提取物具有明显的体外抗肿瘤作用,且抗癌有效组分很可能在它的石油醚部分、氯仿部分以及乙酸乙酯部分。因此,对芳樟叶中抗癌有效成分的分离、鉴定等方面的研究是下一步研究工作重点。

2.6 杀虫活性

香樟不同部位的精油对各类昆虫具有一定的杀虫驱虫活性,经过进一步的研究开发,有望成为新型的绿色农药。Guo等[6]研究了香樟茎皮、叶和果实各部位精油的杀虫活性,发现所有的精油及单一化合物对赤拟谷盗和烟草甲成虫均具有很强的熏蒸毒性,香樟精油及其单体化合物可以作为这两种储粮害虫管理的天然资源。Chen等[46]的研究表明香樟叶精油对烟草甲有很强的熏蒸毒性和接触毒性,其LC50和LD50分别为2.5 mg/L和21.25 μg/个成虫,其中精油主要成分D-樟脑和芳樟醇具有较强的烟熏毒性(LC50=2.36、18.04 mg/L)和接触毒性(LD50=13.44、12.74 μg/个成虫)。有研究表明[47]香樟不同部位(香樟叶、枝条和种子)精油对棉蚜均具有杀虫和驱虫活性。在接触毒性试验中,三种精油对棉蚜具有较强的杀虫活性,LC50值分别为245.79、274.99和146.78 mg/L(48 h后处理);在拒食试验中,种子精油在处理后24 h浓度为20 L/mL,最高拒斥率为89.86%。

2.7 其他活性

研究发现[48-49],香樟籽油能降低健康及肥胖大鼠的体脂沉积,改善血脂,同时能改善高脂饮食导致的肥胖大鼠的炎症反应和氧化应激。香樟中的植醇作为疫苗配方佐剂可有效唤起机体的抗体反应[50]。

3 结语

我国香樟植物资源丰富,通常用于建筑、家具、雕刻、造船、美化城市等[51]。随着近年来学者们对其化学成分研究的深入,香樟在抑菌、抗氧化、抗炎等方面的活性逐渐被重视。有学者利用香樟果为原料,制备了抗菌纸包装材料,具备一定的抗菌效果[52];天然芳樟醇用于香料香精、医疗保健等领域[53]。但香樟在抗炎、抗癌等活性的研究尚停留在动物实验水平,且药理作用机制研究薄弱。因此,有必要对香樟的化学成分和药理活性进行深入研究,阐明其药效物质基础及作用机制,为其临床应用及产品开发提供重要的科学依据,促进香樟产业的健康发展。