当归挥发油的药理作用及提取工艺研究进展

孙玉虹,郑明善*,金 瑛

(1.延边大学药学院,吉林 延吉 133002;2.吉林医药学院药学院,吉林 吉林 132013)

当归为伞形科植物当归的干燥根,兼具营养价值和药用价值[1]。现代临床药理研究表明,当归具有补血活血、调经止痛等功效[2]。当归的化学成分众多而复杂,挥发油是其发挥作用的主要成分之一。优化提取工艺对当归挥发油组分的大规模开发有重要意义。因此,本文对当归挥发油的药理作用及提取工艺进行归纳,以期为当归挥发油的未来开发和应用提供参考。

1 化学成分

当归挥发油成分复杂,种类繁多,藁本内酯是其主要成分。冯媛[3]等采用水蒸气蒸馏法正交设计试验,气相色谱质谱法(GC-MS)分析,得到了多种化合物,包括Z-藁苯内酯、正丁基苯酞、丁烯基苯酞、Z-亚丁基苯酞等,其中Z-藁苯内酯相对百分含量为73.05%。李润虹[4]采用气相色谱质谱联用,分析得出四川平武地区(1.16%mL/g)当归挥发油含量较西藏林芝地区(1.22%mL/g)低,其造成地区间含量差异的原因有待进一步探究。

2 药理作用

2.1 抗菌作用

当归挥发油的主要成分藁本内酯在抗菌活性方面具有重要作用。Korpinen[5]等研究显示,当归挥发油对革兰阳性菌和革兰阴性菌均有抗菌活性。对金黄色葡萄球菌的MIC值为14.2 mL/L,对大肠杆菌为28.4 mL/L。杨海雁[6]等通过试验测定抑菌圈的大小来反应藁本内酯的抑菌能力。结果显示,藁本内酯对革兰阳性菌和真菌的抑制作用比革兰氏阴性菌和细菌好。此研究为食品防腐保鲜提供了思路。

2.2 抗炎作用

Yao[7]等通过GC-MS结合多变量数据分析,比较正常大鼠和急性炎症模型大鼠血浆代谢特征。研究发现,当归挥发油主要通过调节以甘氨酸和花生四烯酸为中心的代谢发挥抗炎作用。Yang[8]研究发现Z-藁本内酯通过抑制VEGF-α通路抑制糖尿病大鼠视网膜炎症反应和细胞凋亡。推测当归挥发油是一种潜在的糖尿病性视网膜病变治疗药物。

2.3 抗阿尔茨海默病

东红[9]等研究表明当归挥发油可分别使细胞凋亡基因bax和神经保护基因bcl-2的表达减弱和增强,从而抑制认知障碍。Zhu[10]等通过衰老模型SAMP8小鼠的物体识别任务、开阔场地实验及迷宫实验,发现藁本内酯可以改善线粒体功能障碍,减少神经炎症和细胞凋亡,从而保护小鼠的学习和记忆。王虎平[11]通过研究当归挥发油对阿尔茨海默病模型大鼠学习记忆的改善作用。将模型组,假手术组,当归挥发油低、中、高剂量组连续给药4周,进行Morris水迷宫行为学测试。结果表明,当归挥发油组阿尔茨海默病模型大鼠学习记忆能力有所提高,推测其机制与调节胆碱能神经递质、自由基氧化等介导的β淀粉样蛋白代谢有关。

2.4 抗心血管疾病

心血管疾病是当今社会人类健康面临的重要问题。Luo[12]等研究发现藁本内酯可抑制动脉粥样硬化性自发性高血压大鼠的血管病理性内膜增厚,并能降低血压和血脂,可能成为心血管疾病的有效治疗剂。江华[13]等通过试验测定大鼠尾动脉收缩压及胸主动脉蛋白的表达水平。结果显示,当归挥发油组的大鼠收缩压明显下降,表明有降压作用。同时发现PI3K、AKT、eNOS蛋白表达水平增高,推测当归挥发油可能是通过调节PI3K/AKT/eNOS信号通路实现降压的。寿晔[14]等通过试验考察当归挥发油对缺血再灌注致心肌损伤大鼠的心肌保护作用。结果显示,大鼠心肌损伤和心肌梗死面积减少,炎症反应降低,P-NF-κBP65、P-IκBα蛋白的表达水平也降低,表明当归挥发油对心肌有保护作用。陈琼[15]等通过试验建立小鼠动脉粥样硬化模型,给药8周后进行血脂指标、肝脏指标及脂质代谢蛋白表达水平检测。结果显示,当归挥发油可以使肝脏总胆固醇、甘油三酯、游离脂肪酸、游离胆固醇含量减少,血清中的血脂及肝脏中的胆固醇含量下降;肝脏脂质代谢蛋白表达提高。推测其可能通过调节脂代谢相关蛋白的表达水平来发挥作用。

3 提取工艺

3.1 水蒸气蒸馏法

水蒸气蒸馏法工艺简便,环保无污染[16],是目前提取当归挥发油最常用的方法。张小飞[17]等通过水蒸气蒸馏法及响应面对法研究,通过考察料液比、提取时间、浸泡时间等因素优化工艺,显示最优提取工艺为1∶10、1.82 h、8.55 h。曲艳国[18]等通过实验研究,采用正交设计方法,以藁本内酯得率为指标,考察其最佳提取工艺条件。研究显示,加水倍数8倍,浸泡12 h,提取16 h为最佳工艺,且重现性好。郭田甜[19]等通过单因素及响应面分析法发现,当归挥发油的最佳提取工艺为粉碎粒径24目、药材加6倍量的水、提取时间7 h。挥发油提取率最高达0.538%,此研究为挥发油提取提供科学指导。

3.2 超临界CO2萃取法

超临界CO2萃取法[20]是一种通过改变压力和温度对超临界流体溶解能力产生影响的提取方法,具有渗透力好、安全等优点。金元宝[21]等以当归挥发油提取率为指标,改变萃取时间,压力,温度,通过单因素试验与BBD法相结合来优化工艺。研究显示最优工艺为1.48 h、32.37 MPa、44.4 ℃,提取率最高达2.083 3%。李晓宁[22]等通过正交试验结合HPLC研究分析,萃取时间、压力、温度分别为2 h、30 MPa、50 ℃时,出油率好,为1.40%,藁本内酯含量高,为42.12%。经验证该工艺条件稳定性良好。杨晶[23]等运用梯度提取,GC-MS分析,得到了31种物质,藁本内酯含量占比最高(79.829%)。杨茂华[24]等通过测定藁本内酯含量,正交试验分析确定了最佳工艺条件:萃取温度40 ℃,萃取时间2 h,萃取压力25 MPa,验证试验RSD为1.2%。工艺稳定,有利于工业化生产的实施。

3.3 微波辅助技术

微波辅助技术[25]是根据不同物质对微波吸收能力的不同来提取药物的一种方法,可以有效提高药物的提取率,加速细胞内有效物质的提取释放、扩散和溶解。李燕[26]等以当归挥发油提取率为指标,通过正交试验研究当归挥发油的最佳提取工艺为:液料质量比4.71∶1、微波辐射时间150 s、微波功率800 W,溶剂为无水乙醇时提取率达到了11.2%。王希梅[27]等首次比较3种方法(MAE、SD、SFE-CO2)提取当归挥发油,研究显示,微波辅助提取速度快,但提取出的挥发性成分最少,为30种。Yang[28]等建立了一种新的挥发油提取方法,通过天然深共晶溶剂辅助微波水蒸馏法提取当归挥发油,微波功率为600 W、含水量为40%时,挥发油平均得率为1.39%。

3.4 酶辅助法

酶辅助法目前在当归挥发油的提取中应用较少。张淑丹[29]等通过单因素和正交试验,与GC-MS联合分析,以挥发油得率和Z-藁本内酯含量为指标,优化提取工艺。研究表明,最佳提取工艺为:50 ℃,pH 4.5,加入3%的纤维素酶酵解0.5 h,料液比1∶10,浸泡150 min,加热回流提取10 h。加入酶辅助后挥发油得率和Z-藁本内酯含量均有所提升,分别提高了0.31%和5.6%。

当归挥发油多样的药理作用使其在临床上有着广泛的应用。当归挥发油的提取工艺各具特点:水蒸气蒸馏法工艺简便但耗时长;超临界CO2萃取法环保无污染但设备昂贵;微波辅助技术设备简单萃取速度快但提取的成分不完全;酶辅助法是一种新兴技术,提高了提取效率。总之,当归挥发油的提取纯化技术还需要持续创新优化,以期进一步阐明当归挥发油发挥治疗作用的物质基础,提高有效成分的提取效率,提高中药材应用的安全性等,具有广阔的研究和应用前景。