薰衣草挥发油的化学成分及药理作用研究进展

欧 文， 张海燕， 汪镇朝， 杨 明， 刘英孟

(江西中医药大学 现代中药制剂教育部重点实验室，江西 南昌 330000)

薰衣草LavandulaangustifoliaMill.为唇形科薰衣草属植物[1]，味辛，性凉，具有清热解毒、散风止痒的功效[2]，可以治疗心悸气短、感冒头痛、咽喉红肿、口舌生疮等病症[3]。薰衣草源于法国，地中海一带、西班牙、北欧等地区多有种植，中国20世纪50年代开始从法国引种，目前我国已在新疆、甘肃、内蒙古、陕西等地进行较大面积栽培，其中新疆伊犁地区的质量最好，品种主要是狭叶薰衣草[4]，已经成为世界第二大产区[5]，被称为“中国的薰衣草之乡”[6]。薰衣草挥发油成分以萜类、乙酸酯类、醇类化合物为主，比如芳樟醇、乙酸芳樟酯、薰衣草醇[7]，也含有其他酮类、醛类、酚类、胺类化合物。现代药理研究表明，薰衣草挥发油主要有抗焦虑、抗氧化、抗菌、抗炎、抗痴呆等药理作用，芳樟醇、乙酸芳樟酯、1,8-桉叶素是主要活性成分。

目前,薰衣草的药用价值越来越受到重视，近年来许多学者在其栽培技术[8-10]、化学成分[11-13]、药理作用[14-15]及作用机制[16-17]等方面进行了研究，但不够全面，很少有将其挥发油的化学成分和药理作用进行总结。因此，本文从提取工艺、产地、部位、种类4个方面对薰衣草挥发油化学成分进行分析，对药理作用进行归纳，以期为该植物未来研发提供参考。

1 化学成分

1.1 提取工艺

1.1.1 水蒸气蒸馏法 水蒸气蒸馏法是提取薰衣草挥发油最常用的一种方法，把薰衣草和水共同蒸馏，薰衣草挥发油会扩散到水蒸气中，形成精油和水的共沸物，将其冷却后分离就得到了挥发油。李双明等[18]分别用水蒸气蒸馏法、改良的超声强化水蒸气蒸馏法对新疆产薰衣草花进行了挥发油提取，并用气相色谱-质谱联用分析(GC-MS)法对其进行分析，分别鉴定出32、31种成分，发现这2种方法提取出的化学成分无明显差别。芳樟醇、α-松油醇、乙酸薰衣草酯、异龙脑、芳樟醇氧化物等为其共同的主要成分。其中，氧化石竹烯、顺式芳樟醇氧化物、芳樟醇等成分含量有较大的差异。此外,超声强化水蒸气蒸馏法比传统的水蒸气蒸馏法的精油提取率要高出2.07倍。Périno-Issartier等[19]用水蒸气蒸馏法和微波蒸气蒸馏提取到薰衣草挥发油共同的主要成分为芳樟醇、1,8-桉叶素、樟脑、4-松油醇、α-松油醇、乙酸芳樟醇，微波方法对挥发油成分的影响不大，但对提取过程有较大的加速作用，可提高效率。解成喜等[20]用水蒸气蒸馏法对薰衣草进行提取，再将馏出液用乙醚萃取，处理得到无色挥发油，用毛细管色谱法测量其化学成分，得到21种成分，类型以乙酸酯、醇、烯烃化合物为主，主要为芳樟醇(37.60%)、乙酸芳樟酯(35.79%)、乙酸薰衣草酯(4.11%)，均可达到世界级薰衣草挥发油含量的标准，表明新疆伊犁的薰衣草的质量高，存在大力发展空间。

1.1.2 超临界二氧化碳萃取法 高压或低温状态下的CO2具有很强的溶解能力，当薰衣草与其接触时，薰衣草挥发油就会溶于这种流体之中，然后通过减压或升温的方法，就可以把芳香成分最终分离出来。龚钢明等[21]用超临界CO2萃取薰衣草挥发油，得率3.26%～4.50%，GC-MS分析显示薰衣草挥发油的主要成分为乙酸芳樟脂(25.40%)、芳樟醇(14.53%)、乙酸薰衣草酯(7.93%)、顺式氧化芳樟醇(2.75%)、薰衣草醇(2.0%)、丁酸己酯(1.44%)、龙脑(1.05%)、反式氧化芳樟醇(0.75%)、桉叶素(0.4%)等。车国勇等[22]用自己制作的超临界装置进行萃取，最后得到橙状的流动液体,出油率约为2.5%，经GC-MS分析得到34种成分，主要为醇类和酯类物质，以芳樟醇(28.64%)、乙酸芳樟酯(26.49%)、薰衣草醇(7.51%)、乙酸薰衣草酯(5.03%)、异丁酸叶醇酯(4.78%)为主。

1.1.3 固相萃取法 固相萃取法(SPTE)是近年来发展起来的一种技术，是利用选择性吸附与选择性洗脱的液相色谱法分离原理，把薰衣草挥发油洗脱下来并搜集。Da Porto等[23]采用固相萃取法对薰衣草挥发油中的挥发性成分进行了分析，发现较为丰富的化合物为1,8-桉叶素、芳樟醇、樟脑、(E)-石竹烯、乙酸芳樟酯，主要成分为乙酸芳樟酯(38.5%)、芳樟醇(19.5%)。Kim等[24]用固相萃取法测得薰衣草样品中的主要成分为乙酸芳樟酯(35.44%)、芳樟醇(18.70%)，用GC-MS从4种薰衣草中鉴定出43个化合物。在4种不同种类的薰衣草中，发现乙酸芳樟酯和芳樟醇含量越高，樟脑含量越低，质量越优。

综上所述，不同方法提取到的薰衣草挥发油成分有一定差异，但是主要成分大致相同，都含芳樟醇、乙酸芳樟酯、1,8-桉叶素、乙酸薰衣草酯、樟脑、松油醇等。对于3种提取方法，水蒸气蒸馏法操作简单,而且不使用化学溶剂,但是缺点是耗时长，由于需要长时间进行高温操作，可能造成薰衣草挥发油的部分有效物质热分解或者水解，导致得油率相对较低；超临界CO2萃取法耗能小，产品的天然活性可以得到较好的保护，并且得油率高，但是由于成本较高，发展受到阻碍；固相萃取法操作简单，无特殊装置，但是比较费时，而且需要消耗大量的有机溶剂，成本高还可能对环境造成污染。目前，水蒸气蒸馏法是提取薰衣草挥发油最经典的方法，但是从得油率以及环保来看，超临界CO2萃取法更适合提取薰衣草挥发油，应该寻找更廉价的装置以降低成本。

1.2 产地 在不同产地种植的薰衣草可能由于地理位置、海拔高度、土壤成分、光照的不同而导致挥发油的化学成分不同[25]。李敏等[26]对来自新疆伊犁和山东青岛的薰衣草进行提取分析，伊犁薰衣草香味浓郁，青岛薰衣草香味较为温和，虽然其主要成分都为芳樟醇、乙酸芳樟酯、乙酸薰衣草酯，但是挥发油含量差距显著，伊犁产薰衣草以上成分含量分别为22.94%、44.39%、1.58%，青岛产薰衣草分别为27.62%、22.38%、1.90%，乙酸芳樟醇的含量相差巨大，而且青岛产薰衣草的乙酸芳樟醇含量未达到国家标准。廖祯妮等[27]对中国南方不同地区(昆明、厦门、濮院)薰衣草花精油成分进行分析，得油率分别为3.17%、3.07%、6.60%，分别检出44、59、50个化合物，3个地区的薰衣草的主要成分都相同，为桉叶素、α-红没药醇、樟脑、芳樟醇，但是成分的含量有所不同，且精油的组成成分也存在差异，这可能与我国南方地区的特殊气候环境及地理有关，也与品种不同有关。

1.3 部位 薰衣草的花、叶、茎都可以提取挥发油，目前薰衣草挥发油的提取主要是从薰衣草花中提取，虽然叶茎也有浓烈的香味，但是一般都作为废料处理，叶茎中的薰衣草挥发油具有很大的发展空间[28]。王强等[29]对狭叶薰衣草的花、叶、茎中挥发油成分进行提取分析，挥发油含量在花、叶、茎中依次递减，以萜烯类及其含氧衍生物类为主，主要成分都相同，如芳樟醇、乙酸芳樟酯、1,8-桉叶素、龙脑等，花中的含量最高，是最适合提取挥发油的部位，同时叶也有开发潜力，具有潜在的应用价值。王新玲等[30]对薰衣草花、叶茎的挥发油进行提取分离，薰衣草花、叶茎的收油率分别为2.67%、12.25%。薰衣草花的挥发油具有浓烈的香气，而叶茎提取的挥发油却有一股令人不舒服的味道。薰衣草花中鉴定出30个化合物，主要化学成分为芳樟醇(54.42%)、α-松油醇(11.37%)、乙酸芳樟酯(10.29%)等，化合物类型以乙酸酯、醇、烯烃为主。薰衣草花的香味主要由芳樟醇、乙酸芳樟醇决定的，而叶茎的挥发油里这两种物质含量相对较少，这可能就是叶茎挥发油没有香气的原因。从叶茎中鉴定出33个化合物，主要为乙酸乙酯(28.74%)、香豆素(14.24%)、壬烷(9.11%)等，化合物类型以分子量较小的烷烃类为主，所以薰衣草花和叶茎的挥发油成分不仅在含量上差别很大，在种类上也不尽相同，薰衣草叶茎挥发油是否有药用开发价值仍需进一步探究。

1.4 种类 薰衣草有非常多的种类，其挥发油不仅成分组成有所不同，而且共有成分在相对含量上也有差异[31]。陆琳等[32]对从国外引进的7个品种(优雅冰雪、法国蓝、莱文丝、优雅雪白、优雅紫色、优雅天蓝色、迷你蓝)的精油进行提取，含油量分别为0.632%、1.225%、0.289%、1.522%、0.767%、0.581%、0.356%，主要成分大致相同，以芳樟、乙酸芳樟酯为主，但是总含量差距较大，含量为43.8%～74.4%，其中优雅白雪的含量最高，所以品质最好，其次是法国蓝，从各项含量可以得出结论，优雅白雪和法国蓝适宜作为精油型品种。蔡永智等[33]在新疆伊犁河谷收集太空蓝灰、太空蓝、70-1号、法国蓝、蓝白花、杂花薰衣草共6个品种,通过提取分析，新疆伊犁薰衣草挥发油化学成分主要为芳樟醇、乙酸芳樟醇、樟脑、α-松油醇等，根据中国和法国薰衣草挥发油标准，芳樟醇、乙酸芳樟酯的含量均不得低于25%[34]，本次检测的薰衣草的挥发油理化性质均达到标准，除了杂花薰衣草未达到标准，其余5种都在标准以上，其中太空蓝灰、太空蓝、70-1号3个薰衣草品种的芳樟醇含量超出国家标准的范围，行业标准有待改进。

1.5 挥发油种类 挥发油种类有酰胺类、醛类、醇类、酯类、酮类、烯烃、烷烃类、醚类、酸类、酚类等，详见表1、图1。刘贵有等[35]采用乙酸乙酯萃取薰衣草，分离得到11个化合物，包含糖苷类，烯类、醇类3种类型。徐洁华等[36]研究常温条件下薰衣草精气的化学成分及含量，常温下检出的成分有所减少，化合物类型以乙酸酯、醇、烯烃化合物为主。黄梅桂等[37]通过水蒸汽蒸馏法对新疆5种薰衣草花中精油进行提取，挥发性成分主要为萜烯类、酯类、醛类、酮类、醇类。

表1 薰衣草挥发油成分种类

图1 薰衣草挥发油成分结构

2 药理作用

2.1 抗焦虑抑郁 焦虑是过去几十年兴起的精神疾病之一，焦虑症被认为在全球普通人群中发病率高达15%，女性患病率是男性的两倍,一般而言,焦虑症具有过度恐惧和焦虑以及相关行为障碍的共同特征[38]。薰衣草挥发油中的2种主要萜类成分芳樟醇和乙酸芳樟醇是与薰衣草挥发油的抗焦虑作用最相关的化合物[39]，它们可能通过抑制电压门控钙通道、降低5-HT1受体活性和增加副交感神经张力而共同产生抗焦虑作用。研究证实薰衣草挥发油在减轻抑郁和焦虑行为、增加神经新生和树突复杂性方面的积极作用，薰衣草挥发油的挥发性化合物被嗅觉组织上皮吸收，信号通过嗅球到达边缘系统和下丘脑，由于嗅球在海马体中有与情绪和记忆相关的边缘输入，从而影响情绪[40]。另外，薰衣草挥发油治疗可增加海马和脑室下区中BrdU阳性细胞的数量，逆转皮质酮诱导的神经发生抑制，这表明神经发生可能是潜在的机制。Chioca等[41]发现吸入5%薰衣草挥发油对小鼠产生了类似解除焦虑的效果，但增加剂量不能引起效果的提升。发现可能是5-HT1受体介导的5-羟色胺神经传递参与薰衣草挥发油发挥抗焦虑作用的药理机制，而不是GABAA/BDZ复合物参与。SLO(Silexan)是主要含有芳樟醇和乙酸芳樟醇的抗焦虑药，它被认为在细胞水平至少间接地起到类似5-羟色胺的作用，其对减轻广泛性焦虑症患者的主要焦虑症状有效,且耐受性良好,可能是治疗广泛性焦虑症的一种耐受良好的选择[42]。此外，Malcolm等[43]发现SLO除了可治疗广泛性焦虑症外，在亚综合征性焦虑障碍、睡眠的不安和躁动,以及混合焦虑和抑郁障碍等方面均有短期疗效。

2.2 抗炎 炎症是受感染细胞和邻近组织对刺激、损伤或感染的一种局部保护反应，其特征为疼痛、红肿，严重的时候细胞还会丧失功能[44]。研究表明1,8-桉叶素具有抗炎活性，在肺部炎症的研究中，1,8-桉叶素可显著降低脂多糖(LPS)急性肺损伤后肺组织中TNF-α、IL-1β水平，增加IL-10水平，使肺组织核因子κB(NF-κB)p65和toll样受体4(TLR4)的表达及髓过氧化物酶活性降低，其对LPS诱导的肺部炎症的作用与抑制TLR4和NF-κB的表达有关[45]。有报道称薰衣草挥发油可以通过调节促炎细胞因子和抗炎细胞因子的平衡来加速烧伤愈合，从而减轻炎症[46]。此外，薰衣草挥发油还可以作为一种强有力的抗炎剂来对抗肾缺血/再灌注损伤，通过靶向氧化应激和细胞凋亡，降低损伤，减少了对肾小管周围毛细血管的损伤和小管坏死，是一种促进肾移植术后肾功能恢复的候选药物[47]。有研究提出薰衣草挥发油抗炎机制似乎部分与前列腺素、促炎细胞因子、一氧化氮和组胺的参与有关，低剂量薰衣草挥发油影响炎症反应并发挥抗炎作用，但高剂量薰衣草挥发油具有刺激性作用，需要进一步的研究来阐明这一过程[48]。另外，芳樟醇和乙酸芳樟醇也可以抑制炎症，例如，Ueno-Iio等[49]在哮喘小鼠模型中发现芳樟醇和乙酸芳樟醇通过抑制T-helper-2细胞因子和muc5b mRNA表达来抑制过敏性炎症和粘膜细胞增生。

2.3 抗菌 薰衣草挥发油有显著的抗菌活性和广泛的抑菌范围[50]，由于薰衣草挥发油高效、无毒的抑菌作用，为其应用在果蔬等其他方面提供可能[51]。据报道，薰衣草挥发油对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及白色念珠菌这三种细菌均有不同程度的抑菌效果[52]。有研究发现薰衣草挥发油中的樟脑，1,8-桉叶素可能与抗菌作用有关，能够在深入细菌细胞膜磷脂双分子层之前，先与细菌的细胞表面结合,使细胞膜通透性增加，这导致细胞膜损伤并最终导致细胞死亡,从而有抗菌作用[53]，见图2。另外，芳樟醇和芳樟醇氧化物也具有抗菌作用，且具有高抑菌活性[54-55]。

图2 薰衣草挥发油作用于细菌细胞膜示意图

2.4 抗氧化 有研究表明，薰衣草挥发油中的芳樟醇是参与抗氧化作用的主要成分，可以显著提高抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和过氧化氢酶(CAT)活性，这可能与其自由基清除能力有关，此外，实验中薰衣草挥发油组没有DNA切割模式，这表明薰衣草挥发油具有抗神经毒性的作用，而这种作用可能与其抗氧化活性有关[56]。另一项研究也表明，薰衣草挥发油治疗可显著降低神经缺损评分、梗死面积、丙二醛、羰基和活性氧(ROS)水平，上调抗氧化酶(如SOD、GPX、CAT)活性，表明薰衣草油对脑缺血再灌注损伤的神经保护作用可能与抗氧化作用有关，同时也证实了证实了薰衣草挥发油对H2O2和tBHP两种氧化剂的DNA保护作用[57]。da Silva等[58]采用稳定自由基DPPH对薰衣草挥发油的自由基清除能力进行了测定,发现薰衣草挥发油具有抗氧化活性,而且这种能力与浓度成正相关。胡喜兰等[59]发现水中蒸馏提取的挥发油的总抗氧化能力为185.863 U/mL，而水上蒸馏法提取的挥发油总抗氧化能力为2.96 U/mL，远低于水中蒸馏法提取的挥发油的抗氧化能力，分析其化学成分得知，水中蒸馏提取的挥发油中的芳樟醇含量远远高于水上蒸馏提取的挥发油，且所有挥发油含量百分比也高于水上蒸馏法，由此初步推测，薰衣草挥发油的抗氧化能力可能与芳樟醇的含量的多少有关。

2.5 抗痴呆 老年痴呆是一种繁杂的神经退行性疾病,导致认知障碍和渐进的记忆丧失[60]。有报道指出芳香疗法和按摩的结合对痴呆症是有效的,嗅觉刺激可能通过嗅觉系统影响初级嗅觉皮层来缓解心理痴呆症状(BPSD)[61]。富含芳樟醇和乙酸芳樟酯的2种薰衣草挥发油在东莨菪碱致痴呆大鼠模型中可改善空间记忆缺陷，对记忆形成有积极影响，说明薰衣草挥发油可有效逆转大鼠脑胆碱能系统功能障碍引起的空间记忆缺陷[62]。对患有阿尔茨海默病(AD)患者进行芳香治疗,可有效改善认知功能，影响神经生成，没有副作用[63]。薰衣草挥发油中的芳樟醇对降低的超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性有显著保护作用，同时也保护了乙酰胆碱酯酶(AChE)活性和丙二醛(MDA)含量的升高[64]，还能显著保护被抑制的核因子类红血球2相关因子2(Nrf2)和血红素加氧酶-1(HO-1)的表达。芳樟醇对氧化应激、胆碱能功能活性、Nrf2/HO-1通路蛋白表达及突触可塑性具有保护作用，这表明芳樟醇可能是改善阿尔兹海默病认知障碍的潜在媒介。

3 薰衣草产业面临的问题及对策

首先，虽然新疆伊犁目前是世界三大薰衣草种植地之一，但是在精油的质量上不及法国和日本产，提取工艺较简单，加工技术落后，此外我国对薰衣草质量标准的制定落后于法国，特别是在樟脑含量上，导致缺乏市场竞争力，故应尽快完善体系，制定和国际接轨的标准以扩大影响力。其次，目前新疆伊犁的薰衣草种植生产基地不够规范，受到设备、技术的限制，收割机收割不完全，造成浪费，而使用传统的人力收割又会导致效率低下，所以得突破技术瓶颈，积极培养专业的种植人才，建立标准化的生产基地。最后，我国引进的优良薰衣草品种稀缺，而且出现了种植区多品种混杂播种的情况，导致综合性状比国外的差，故要加快品种选育工作的推进，打造世界一流优质薰衣草。

4 薰衣草资源开发思路

4.1 建立标准化薰衣草基地 ①以基地建设为中心，完善基础设备建设，引进先进种植技术以及收割设备，培养具有专业知识的养殖人才，为种植户提供技术指导，建立科技服务体系；②统一规划种植区域，一个区域种植一种品种，避免品种混杂；③加强品种的选育及改良，淘汰落后的品种，筛选出最适合中国栽培者，打造世界一流精油品质，提高产品的市场竞争力。

4.2 扶持龙头企业 目前，我国有几家薰衣草相关的龙头企业，政府可以在资金、技术、广告等方面进行扶持，让一部分企业做大做强，提升知名度，打造名牌产品，让国产精油在世界上有一席之地，用品牌效应带动其他相关产品，然后给其他企业传授经验，实现“一路带一路”。

4.3 加强旅游开发 新疆伊犁是丝绸之路的文化交汇地，是连接周边多个国家的重要枢纽，此外，新疆也具有独特的异域风情，人文景观绚丽多彩。在此基础上，薰衣草花品种繁多，具有很强观赏性，可建立主题公园，打造网红花海等特色景观，加大宣传，并辐射周边其他产业，带动经济。

5 结语

近年来，薰衣草挥发油广泛用于医疗、化妆品、保健、食品等领域，带来了巨大的经济效益，而且其优美典雅，品种多样，可适应各种环境，是对生态有益的园林植物，具有景观价值。在新疆伊犁，随着薰衣草的种植规模不断扩大，市场上出现了多家龙头企业，开发了一系列产品，如沐浴露、花茶等。薰衣草精油有着抗焦虑、镇静催眠、抗菌、抗氧化、抗炎、抗痴呆等药理作用，但大部分还没有更深层次的机制探究，严重阻碍了临床应用。国外已有许多关于薰衣草挥发油在医学方面的应用，但国内主要侧重于香精、化妆品等领域,临床药用制剂的研发比较匮乏。另外，薰衣草挥发油是芳香疗法的主要药物之一，在《欧洲药典》《美国药典》上已经有详细的药用标准，但是在2020年版《中国药典》及各级药用标准中还不够完善，建议国家制定统一的薰衣草挥发油的质量标准。在化学成分方面，虽然有了较多的研究，但还是未能全部鉴别出来，提取分离方法也需要作进一步改进。此外，薰衣草精油含量低，应探寻成本低廉、操作简单、绿色环保的萃取技术，以减少提取时间，提高提取率，同时也要对其茎叶及萃取后的残渣进行利用，以实现资源的可持续发展。