姜黃揮發(fā)油的研究進展△

哈斯畢力格 阿拉騰其木格

(1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)2013 級研究生，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010; 2.內(nèi)蒙古國際蒙醫(yī)醫(yī)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010065)

姜黃揮發(fā)油是姜科姜黃屬植物姜黃的有效成分之一，其資源豐富，價格低廉。主要化學(xué)成分為α，β - 姜黃酮、姜烯、水芹烯、1，8 -桉葉素、香檜烯、龍腦、去氫姜黃酮等。姜黃揮發(fā)油具有明顯的抗氧化、抗感染、抗真菌、抗病毒、降血脂等作用，且無明顯毒性作用［1-2］。近來研究表明，姜黃揮發(fā)油具有一定的抗腫瘤作用，可有效抑制肺癌A549［3］、人急性早幼粒細胞HL -60 和肝癌細胞HepG2 的增殖［4］。姜黃揮發(fā)油廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、日化等行業(yè)中。本文對其化學(xué)成分、提取分離方法、相關(guān)的藥理作用及作用機制的研究進展進行綜述。

1 化學(xué)成分及其提取分離

1.1 化學(xué)成分：中國藥典姜黃藥材揮發(fā)油含量不低于7%(mL/g)［5］。

有文獻報道，采用水蒸氣蒸餾法考察不同產(chǎn)地姜黃揮發(fā)油的含量，結(jié)果變化范圍較大［6］，有些樣品揮發(fā)油含量為2%左右。姜黃揮發(fā)油中的主要成分為倍半萜(sesquiterpene)和單萜類化合物(monoterpene)，其結(jié)構(gòu)類型主要有：吉馬烷型、愈創(chuàng)木烷型、蒈烷型、桉烷型、沒藥烷型、欖香烷型、蒼耳烷型等［7］。Malingre 等［8］報道姜黃含有p -cymene、b-sesqui phellandrene、turmerone、arturmerone and sesquiterpene 等成分。目前國內(nèi)外還不斷有研究者從姜黃中分離得到新的倍半萜或單萜類化合物。王氏等［9］從姜黃的塊莖中分離得到7 個沒藥烷型倍半萜曾氏等［10］從姜黃中分離得到6 個倍半萜類化合物，分別為turmeronolA，turmeronolB，bisabolone，8 -hydroxyl -ar -turmerone，bisabolone-9 - one，(6S)-2 - methyl - 6 - ［(1R，5S)- (4 -methene-5 -hydroxyl -2 - cyclohexen)-2 - hepten -4 -one］。李氏等［11］從姜黃乙醇提取物中分離得到2 個新的倍半萜和1 個新的單萜，分別為2 -methoxy - 5 -hydroxybisabola- 3，10 - diene - 9 - one 和2，8 - epoxy - 5 -hydroxybisabola-3，10 - diene -9 - one 和2 - (2，5 - dihydro xy - 4 - methylcyclohex - 3 - enyl)propanoic acid。Yong Chi Zeng 等從姜黃根莖中分離得到5 個新的倍半萜類化合物，其中一個具有新的骨架，2 個骨架為沒藥烷型，2個為Calebin 的衍生物。王氏等采用氣相色譜-質(zhì)譜(GC/MS)聯(lián)用技術(shù)分離和鑒定姜黃揮發(fā)油的化學(xué)成分，分離出50 余個色譜峰，共鑒定出43 種物質(zhì)，用峰面積歸一法確定各物質(zhì)相對含量。在已鑒定的組分中，烴類化合物23 種，占被測總量的40.85%，主要物質(zhì)為U -姜黃烯(11.48%)，U-倍半水芹烯(9.52% );含氧有機化合物18 種，占被測總量的58.95%，主要成分為L -香芹醇(20.63% )。上述檢出物質(zhì)在種類、含量等方面的差異除與姜黃產(chǎn)地、氣候、生長環(huán)境有關(guān)外，還與提取條件及色譜條件等有著密切的關(guān)系［12］。

由于提取方法、樣本來源不同，所以，每篇文獻中揮發(fā)油的分析結(jié)果均不盡相同。以下對國內(nèi)外關(guān)于姜黃揮發(fā)油的文獻進行了歸納，列舉了揮發(fā)油中主要的萜類成分結(jié)構(gòu)和相對含量，見圖1、表1。

表2 姜黃中主要萜類化合物及其在揮發(fā)油中的相對含量

1.2 提取方法：目前姜黃揮發(fā)油的提取方法主要有水蒸汽蒸餾法、超臨界CO2 萃取法、超聲波輔助法和索氏回流法提取等。

1.2.1 水蒸氣蒸餾法：稱12g 姜黃粉，置于500 mL 圓底燒瓶內(nèi)，加入300mL 水，連接水蒸氣蒸餾裝置后，加熱微沸6h 左右，至油量不增加為止，得姜黃油蒸餾物，經(jīng)無水Na2SO4 干燥后，得到姜黃油。

1.2.2 超臨界CO2 法：稱200g 姜黃粉先在壓力10MPa，溫度30℃的狀態(tài)靜態(tài)預(yù)置15 min，后在萃取壓力30 MPa，萃取溫度45℃，CO2 流量40L/h，萃取時間120 min 的條件下進行動態(tài)循環(huán)萃取，通過降低壓力和溫度使萃取物在分離釜中析出，得姜黃油。

1.2.3 超聲輔助提取法：稱20g 姜黃粉末于500mL 的三角瓶中，提取2 次，30min/次，每次加石油醚200mL，過濾，合并提取液，于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收石油醚，得姜黃油。

1.2.4 索氏回流法：稱20g 姜黃粉，用濾紙包好，置于索氏浸提筒內(nèi)，加入300 mL 石油醚，85℃提取6 h。提取液于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收石油醚，得姜黃油。

不同方法獲得的姜黃油外觀和成分均存在差異，超臨界法和超聲法提取獲得的姜黃油質(zhì)量較好。超臨界法與水蒸氣蒸餾法中獲得的姜黃油中姜黃酮含量較多(分別為35.46%、29.31%)，而超聲法與索式提取法獲得的姜黃油中芳姜黃酮含量較多(分別為28.94%、32.15%)。綜合比較后認為，超臨界CO2 萃取法和超聲輔助提取法是姜黃油提取較為適宜的方法，此外可依據(jù)目的成分的需求來選擇合適的提取方法［13］。

2 藥理作用及其作用機制研究

2.1 抗腫瘤作用：近年來姜黃揮發(fā)油抗腫瘤作用引起人們極大的關(guān)注。人們先后發(fā)現(xiàn)姜黃揮發(fā)油能抑制人急性早幼粒白血病細胞株HL-60 和肝胚細胞癌HepG2 細胞株的增殖，并能促進BALB/c 小鼠脾細胞的增殖。姜黃揮發(fā)油能抑制人肺腺癌A549 細胞的生長，通過凋亡途徑誘導(dǎo)細胞死亡。因此，誘導(dǎo)凋亡是姜黃揮發(fā)油抑制肺癌細胞生長的重要機制。細胞凋亡是指在一定的生理或病理條件下，有核細胞啟動細胞內(nèi)特定程序，最后通過激活內(nèi)源性DNA 內(nèi)切酶導(dǎo)致細胞自然死亡。目前發(fā)現(xiàn)的凋亡相關(guān)基因主要分為凋亡誘導(dǎo)基因，包括ICF(ced)、Bax、Bak、Fas、Bad、bid、bik 等。凋亡抑制基因，包括Bcl -2、Bcl -xl、AI、Bcl -w、Mcl、BAG-1、IAP 家族(Survivin)等。以往研究證實Bcl-x能抑制細胞發(fā)生凋亡和延長細胞的存活時間，而Bax 能促進細胞凋亡，兩者在同一細胞的表達強弱可能是該細胞走向凋亡或是保持存活的調(diào)控因素之一。實驗表明，與Giemsa 染色相比，丫啶橙熒光染色不但同樣適用于定量分析細胞凋亡率，而且可同時較清楚地顯示凋亡細胞的胞體與胞核形態(tài)，有可能發(fā)現(xiàn)較早期的凋亡細胞，故而敏感度可能更高。由于壞死細胞的熒光染色變淡，而凋亡細胞的熒光染色則變濃，故而熒光染色還能將細胞壞死與細胞凋亡區(qū)別開來。研究表明，姜黃揮發(fā)油具有抗腫瘤生物學(xué)活性，表現(xiàn)為顯著的體外抑制肺腺癌細胞的增殖并誘導(dǎo)細胞凋亡。采用MTT 法檢測肝癌細胞的活力，流式細胞儀檢測細胞凋亡率以及線粒體膜電位的變化，Western blot 方法檢測凋亡相關(guān)蛋白Bax、Bcl -2、caspase -3、caspase -9 以及細胞色素C 的表達。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，姜黃揮發(fā)油時間依賴性的抑制肝癌細胞的生長，降低線粒體膜電位并誘導(dǎo)其凋亡;升高細胞內(nèi)Bax 與Bcl-2 的比值;誘導(dǎo)細胞色素C 從線粒體中的釋放并激活caspase-3、caspase -9。結(jié)果提示姜黃揮發(fā)油可能通過線粒體途徑誘導(dǎo)肝癌細胞的凋亡［14］。蔣建蘭等采用MTT 法，檢測得到了31 批姜黃揮發(fā)油在1g/ L (生藥量)濃度下，對人宮頸癌Hela 細胞的抑制率可以看出，姜黃揮發(fā)油對Hela 細胞具有明顯的抑制作用，但由不同來源的姜黃藥材制備的揮發(fā)油，對Hela 細胞的抑制作用存在較大的差異，抑制率最高為0.792(1 號樣品)，最低抑制率只有0.193(29 號樣品)［15］。研究初步證明了姜黃油對腫瘤細胞的誘導(dǎo)凋亡作用，這可能是其抗腫瘤的作用機制之一，為深入探索姜黃油的抗腫瘤作用提供了實驗依據(jù)，同時為尋找高效低毒的天然抗腫瘤藥物開辟新的途徑。

2.2 抗菌作用：艾平等［16］，采用液體稀釋法法，配制一定濃度的芳姜黃酮對紅色毛癬菌、白色念珠菌、近平滑念珠菌、新型隱球菌上菌株進行體外藥敏實驗。不同濃度的芳姜黃酮對體外紅色毛癬菌作用不同時間(7h2、96h)通過掃描電鏡、透射電鏡觀察超微結(jié)構(gòu)的改變以及影響。結(jié)果a芳姜黃酮對紅色毛癬菌抑菌作用明顯，對白色念珠菌、近平滑念珠菌、隱球菌作用次之。b 掃描電鏡結(jié)果低濃度藥物(4.096mg/mL)作用96h 后，抱子外形發(fā)生萎縮，癟陷，形狀不規(guī)則，可見少量碎片及部分斷裂：高濃度藥物(8.192mg/mL)作用96h 后，孢子明顯癟陷，排列不均勻，大小不一，菌絲細胞壁不光滑，，粗細不均勻，出現(xiàn)破壞性孔洞和部分斷裂，大量大小不等碎片，透明度增加。透射電鏡結(jié)果：不同濃度芳姜黃酮作用96h 對紅色毛癬菌超微結(jié)構(gòu)影響不同;隨著作用不同時間對紅色毛癬菌超微結(jié)構(gòu)影響存在差異。結(jié)論為芳姜黃酮對紅色毛癬菌具有明顯抑制作用;較低濃度(＜4.096mg/mL)和時間短(＜72h)芳姜黃酮作用對紅色毛癬菌超微結(jié)構(gòu)無影響;高濃度(8.192mg/mL)和長時間(96h)芳姜黃酮作用可影響紅色毛癬菌超微結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為菌絲形態(tài)改變和細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)改變，隨著作用濃度增加和作用時間的延長，菌絲超微結(jié)構(gòu)變化逐漸顯著;芳姜黃酮在新型外用抗真菌藥物具有相當(dāng)誘人的發(fā)展前景。

公衍玲等［17］采用測量姜黃揮發(fā)油的抑菌圈大小的方法，比較其抑菌效果。結(jié)果姜黃揮發(fā)油對實驗中所用到的金黃色葡萄球菌、四聯(lián)球菌、大腸埃希菌、產(chǎn)氣桿菌、枯草桿菌均有較強的抑菌作用，尤其對四聯(lián)球菌、金黃色葡萄球菌和枯草桿菌的抑菌效果更為顯著。這也為姜黃揮發(fā)油開發(fā)成新型抗菌藥物提供了一定的理論依據(jù)。

3 結(jié) 語

姜黃的藥用研究歷史悠久，藥理作用廣泛。而近年來大量的研究表明，姜黃揮發(fā)油具有抗炎、抗氧化、抗癌、抗微生物等廣泛的藥理作用，但姜黃揮發(fā)油的化學(xué)成分及其作用機制復(fù)雜，有待進一步深入研究。姜黃揮發(fā)油的毒性低、不良反應(yīng)小、藥源廣、價廉、服用方便，因此在臨床上具有廣闊的應(yīng)用價值及發(fā)展前景。

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