羌活挥发油研究进展

1.甘肃省农业科学院中药材研究所，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省中药材种质改良与质量控制工程实验室，甘肃 兰州 730070；3.兰州佛慈制药股份有限公司，甘肃 兰州 730046；4.甘肃佳禾中药科技有限公司，甘肃 兰州 730000

挥发油(essential oil)又称精油，普遍存在于植物的各个部位，包括叶，花，果实，种子，根茎，根和树皮。挥发油在植物的生长中扮演重要的角色，这些成分在保护植物免受有害生物和微生物侵害、吸引授粉昆虫或鸟类、为植物提供光保护和化感作用起到重要作用[1]。挥发油在人类的生产和生活中也得到广泛的应用，挥发油具有抗氧化、抗炎、抗微生物和抗癌等生理活性，从古至今被用于防病治病。此外，因其芳香气味和天然的防腐功效，在化妆品业和食品业中普遍应用。鉴于挥发油重要的应用价值和广泛的用途，关于挥发油的提取、化学成分及其功能成为近年研究的热点。

中药羌活(Rhizoma et Radix Notopterygii)是伞形科羌活属多年生植物羌活(Notopterygiumincisum)或宽叶羌活(Notopterygiumfranchetii)的干燥根及根茎[2]，为常用中藏药材，具镇痛、抗炎、抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗过敏、抗凝血、解热、抗血栓形成、抗心肌缺血、抗心律失常、增强肌体免疫功能等作用[3]。羌活中有多种活性成分，挥发油是其中主要的药效成分，也是《中国药典》中羌活质量控制的指标成分之一[2]。研究挥发油的提取、化学成分、药理作用及挥发油积累的影响因素对于羌活的开发利用有重要的意义。本文对近年来羌活挥发油的化学成分、提取技术、药理作用及生产技术对挥发油含量的影响等方面的研究成果进行总结，并展望了未来的研究方向。

1 羌活挥发油的化学成分

羌活挥发油的化学成分研究始自樊菊芬等[4]通过柱层析和气相-质谱联用共分离鉴定出侧柏烯(α-Thujene)、α-蒎烯(α-Pinene)、β-蒎烯(β-Pinene)、β-罗勒烯(β-Ocimene)、γ-萜品烯(γ-Terpinene)、柠檬烯(Limonene)、α-萜品油烯(α-Terpinolene)、萜品烯醇-4(Terpinen-4-ol)、乙酸冰片酯(Bornyl acetate)、α-胡椒烯(α-Copaene)、反式-β-金合欢烯(Trans-β-farnesene)、油芹子油脑(Apiol)、愈创木醇(Guaiol)及苯甲酸苄酯(Bonzyl benzoate)共14种成分。此后，多位学者对羌活挥发油的化学成分进行了深入的研究[5-9]，分离鉴定出上百种成分。Wu等[10]从羌活的氯仿提取物中分离出两个愈创木烷倍半萜烯成分8β-乙酰氧基-4α,6α二羟基愈创木烯和4α,6α二羟基愈创木烯。乔荣荣等[11]通过水蒸汽蒸馏法提取羌活中的挥发油，用气相色谱-质谱( GC-MS) 仪进行分析鉴定，峰面积归一化法表示各挥发性成分的相对含量，共分离鉴别出195个化学成分，其中含量高于1%成分的有15 个，以α-蒎烯含量最高( 8.90%)，其次是β-蒎烯( 7.16%)、柠檬烯( 5.27%) 、4-萜烯醇( 4.09%) 、D，L-异龙旁酯乙酸酯( 3.53%) 、4-异丙基甲苯( 2.65%) 、桉油烯醇( 2.52%) 、3-蒈烯( 2.30%) 等(化学结构如图1所示)。Wang等[12]比较了中药羌活的两种基原植物挥发油的化学成分，两者在挥发油的组成和成分的相对含量上有差异(表1)，可作为鉴别的依据。

表1 羌活(Notopterygium incisum)和宽叶羌活(N. franchetii)挥发油主要成分比较

2 羌活挥发油药理作用

中医药典籍中有许多关于芳香挥发油类药物防病治病的记载，如芳香开窍、辟秽、化浊、除湿等[13]。清代吴尚先认为芳香挥发油类的作用主要在于“率领群药开结行滞，直达病所，俾令攻决，无不如志，一归于气血流通，而病自已”[14]，阐述了芳香挥发油类药物的作用机理。近年来研究发现多数挥发油对药物有促进皮肤透过作用，马云淑等[15]采用改良Franz扩散池进行体外透皮实验，考察了羌活挥发油对大黄藤素的裸鼠体外促透皮作用，发现5%羌活挥发油对大黄藤素有较强的促透皮作用，有望作为中药透皮促进剂。

陈智煌等[7]研究表明羌活挥发油的高、中、低剂量均可显著抑制二甲苯所致小鼠耳肿胀，具有良好的抗炎作用；羌活挥发油高剂量组可显著减少醋酸所致的小鼠扭体次数，镇痛率可达47. 15%；但羌活挥发油对热板所致小鼠疼痛无明显抑制作用，总挥发油具有明显的抗炎作用和镇痛作用。周毅等[16]的研究表明羌活挥发油能显著抑制醋酸所致小鼠扭体反应，羌活挥发油2.5 g生药/ kg 给药一次即能明显抑制小鼠扭体次数，具有显著的镇痛作用。但两种羌活的水提物镇痛作用均不太明显，证明羌活中起镇痛作用的成分是挥发油而不是水溶性成分。金宏等[17]以左旋多巴(L-DOPA) 为底物，测定羌活挥发油酪氨酸酶的抑制率，考察其美白活性，并绘制Lineweaver-Burk曲线，发现羌活挥发油具有良好的酪氨酸酶抑制活性，其半抑制浓度(IC50) 为1.36 g/mL。羌活挥发油可逆性抑制酪氨酸酶，即其通过降低酶的活力，而非通过降低有效酶量来产生抑制。羌活挥发油对酪氨酸酶活性的抑制能力与熊果苷对酪氨酸酶活性的抑制能力相当，可考虑将其应用于制备具有美白功能的化妆品中。

3 羌活挥发油提取技术

挥发油几乎不溶于水，能够随水蒸气蒸出，易溶于乙醇、正己烷、乙醚、丙酮等多种有机溶剂，通常利用这些性质从植物原料中提取挥发油。由于原料来源、部位不同，植物挥发油的提取方法也有差异，常用的挥发油提取方法有水蒸气蒸馏法、有机溶剂提取法等[13]，新型提取技术如超临界流体萃取、超声波辅助提取、微波辅助提取、酶解辅助提取等技术也被用于挥发油提取[18]。

肖草茂等[19]采用单因素试验和多因素多水平的正交试验方法，分别研究药材的粉碎度、提取浸泡时间、料液比及回流提取时间对羌活挥发油提取率的影响，得出水蒸气蒸馏法提取羌活挥发油的最佳工艺为在羌活饮片中加入6 倍水、不浸泡直接提取4 h，挥发油的提取率可达2.0%以上，所用提取工艺稳定、重复性好，挥发油的提取率高，适合大生产。胡敏敏等[20]采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)比较分析水蒸气蒸馏法和超临界CO2萃取法所提取羌活挥发油的化学成分及其含量，结果显示从超临界CO2萃取法提取的羌活挥发油中共鉴定出137种成分；从水蒸气蒸馏法法提取的羌活挥发油中共鉴定出69种成分。两种提取方法在挥发油成分及含量上均存在一定差异，从提取效能和成本考虑超临界CO2萃取法能显著提高羌活挥发油得率，缩短提取时间，在提取、富集羌活挥发油的工艺中建议采用SFE -CO2法。金宏等[17]采用超临界萃取法对羌活挥发油的提取工艺进行优化，确定羌活挥发油的最佳提取条件是：萃取压力25 MPa，萃取温度45 ℃，CO2气体流量28 L/h。该条件下挥发油的得率可达8.91%。

4 影响羌活挥发油积累的因素

羌活药材商品规格按形态性状分为蚕羌、条羌、竹节羌、大头羌等，一般认为蚕羌的质量最优，竹节羌次之，大头羌、条羌最次[21]。不同商品等级羌活挥发油在得率、化学成分组成及含量上存在一定差异，但主要成分基本一致。除须根外，蚕羌、竹节羌、大头羌和条羌中挥发油含量依次降低，与传统等级划分方法基本一致[22]。在羌活的生产过程中，产地的自然条件[23-25]、羌活种苗的等级[26]、栽培模式[27]、采收时间[28]等都对羌活挥发油含量的积累产生影响。

王珍[29]比较了不同产地羌活挥发油之间的差异，青海、四川产的羌活在指纹图谱上表现出较高的相似性，青海、四川、甘肃产的宽叶羌活在指纹图谱上有差异，相同省份之间的差异不大。各个产地的羌活挥发油的主要含α蒎烯、β蒎烯、4-异丙基-1-甲基-1,4-环己二烯等。除青海班玛、达日、久治、甘德产及四川德格的含量在40%以下，其余10个产地总量均在样品总面积的45%以上。

尹红芳[30]研究显示，随着移栽密度的增加，宽叶羌活挥发油含量呈递减趋势，其中密度83500株/hm2的挥发油含量最高，达0.0117 mL/g。宽叶羌活根中的挥发油的低含量与最高产量相对应，产量和品质有负相关性。

李春丽等[27]通过GC-MS分析了野生和栽培羌活药材挥发油含量及其组分的变化，基于挥发油成分种类及相对含量的聚类分析显示了羌活药材挥发性成分种类及含量的种间差异；相关分析结果表明，海拔高度与挥发油含量存在显著正相关。野生和栽培羌活药材挥发油含量存在差异，总体上野生羌活药材的挥发油含量高于栽培种；羌活药材挥发油含量随海拔升高而增加。胡敏燕等[28]考察了羌活不同采收时间的挥发油含量，发现采收时间不同，挥发油含量区别较大，以秋末采收的含量较高。

5 小结及展望

羌活作为一种重要的中药材，被广泛用于多个处方中，仅《中国药典》(2015版)中收载的含有羌活的处方就有39个，制剂48种。羌活挥发油是羌活的主要活性成分，其化学组分复杂多样，使其具有多种药理活性，但由于不同产地及栽培模式产出的羌活挥发油含量及组分比例均有差异，致使其药理活性也不尽相同[29]。因此，未来的研究中可对不同来源的羌活进行药效试验，筛选确定药效最强的挥发油含量及其组分比例，在此基础上开展羌活的栽培研究，优化其生产选址及栽培管理的相关环节，生产出挥发油含量及组分比例适宜的优质药材，为临床提供疗效更为确切的药品。此外，初步研究发现羌活挥发油具有美白作用，可在此方面进行更深入的研究，使其应用于化妆品中，从而使羌活资源得到充分的开发利用。