唇形科迷迭香属植物迷迭香( Rosmarinus officinalis L. ) 是一种具有丰富使用价值的植物,原产于地中海地区。迷迭香的英文名称 rosemary 来源自拉丁语,原意为“大海之露”。在 2000 多年前一些欧洲国家就将迷迭香用于增强记忆力、治疗语言障碍、调理月经、生发、助消化和保肝。《本草拾遗》中记载迷迭香“辛,温,无毒。主恶气。”目前,我国云南、贵州、广西、海南和新疆等地均有大面积栽种。迷迭香具有抗氧化、抗菌、美容、抗肿瘤、消炎、抗心血管疾病等诸多作用,这些功能主要与其化学成分中的酚类和挥发油类有关,如提取物中的鼠尾草酸、鼠尾草酚、迷迭香酸和熊果酸等,精油中的 α-蒎烯、樟脑、1,8-桉叶素、莰烯、龙脑等。现今迷迭香也广泛用作食品添加剂,其抗菌抗氧化作用能够改善食品品质,延长保鲜时间。近年来,迷迭香的关注度不断上升,关于迷迭香的化学成分和药理作用的报道众多,但系统性报道尚显缺乏。全面认识迷迭香的化学成分和药理活性,对药物研发、深化迷迭香的开发利用具有重要意义。近 5 年来,迷迭香的相关报道众多,出现了较全面的生药学报道,提出了新的化学成分以及变化规律,药理作用通路亦有更新。因此,作者对 2011 ~ 2015 年迷迭香的相关报道进行综述,为其进一步深入研究打下基础。
1 迷迭香的性状
赛春梅等对迷迭香的药材性状、显微特征等进行了详细报道,为国内首次迷迭香生药学的系统性报道。迷迭香属唇形科、旱生性植物,自然生长在世界各地海边的沙土、悬崖和多石土壤中,为常绿小灌木,高 1 ~ 2 m,全株具芳香。茎呈圆柱形,皮层灰色,老枝圆柱形,幼枝菱形,被白色绒毛。叶丛生,柄极短或无,叶片线形,中脉明显,先端钝,基部渐狭,长 1. 0 ~ 2. 5 cm,宽 1 ~ 4 mm,厚 1 ~ 3 mm,灰绿色,革质,干燥后呈针状。花近无梗,花冠二唇形,雄蕊伸出萼外,花型小,淡蓝色或淡紫色,对生或聚集于枝的顶端,呈头状花序。叶片和花由于其典型盾状腺毛和头状腺毛分泌的挥发油类物质而具有强烈的特殊香气。
2 迷迭香的化学成分
早期对迷迭香的研究多集中于某一种化学成分,如迷迭香酸和鼠尾草酸。近年多有迷迭香化学成分的系统性报道且多数都采用高效液相色谱串联质谱( HPLC-MS) 进行分析。迷迭香中的化学成分主要有黄酮类、萜类、酚类等。Borrás-Linares 等分析了塞尔维亚不同地区的 20 个迷迭香样本,利用高效液相色谱串联电散射飞行时间质谱仪( HPLC-ESI-QTOF-MS) 对其微波辅助萃取物进行成分分析,鉴定出超过 30 种成分,其中包括常见的迷迭香酸、迷迭香酚、鼠尾草酚、鼠尾草酸、鼠尾酸甲酯、咖啡酸、芫花素等成分。毕良武等报道迷迭香精油的主要成分为 α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、1,8-桉叶素、樟脑、龙脑、马鞭草烯酮等,部分成分结构式如图 1 所示。
另外,研究显示,产地、采收时间、提取方法、提取部位、保存方式等均可影响迷迭香中各成分的含量。潘岩等发现不同产地迷迭香的精油含量差异较大,北京产迷迭香的精油提取率为 4. 04 % ,而贵州产迷迭香精油提取率为 2. 71 % ; 不同季节采收的样品中,夏季采收的迷迭香精油提取率高,为3. 13 % ,冬季采收的低,为 2. 35 % ; 迷迭香叶中精油的主要成分为 α-蒎烯( 31. 88 % ) ,而茎中精油的主要成分为龙脑( 26. 62 % ) 。另有研究表明冻干保存是迷迭香保存的方式,与冷藏相比,冻干可避免酚类成分的大幅度损失。
3 迷迭香的加工提取
研究表明,加工方式会影响产品的成分组成、运输与保存成本等,不恰当的加工方式会使有效成分损失,如何高效提取、保存迷迭香的课题也逐渐被研究者关注。芳香类植物一般会加工为干品、液状、精油或提取物粉末,其中提取物粉末和精油具有运输和储存成本低廉、浓缩程度高、稳定性好等优势。
提取物的有效成分稳定性主要与原料储存条件、干燥方式、提取溶剂和提取方法有关。生产上迷迭香的提取一般为固-液提取。对迷迭香提取方法的报道也有很多,如溶剂萃取法、超临界流体萃取法、过热水萃取法、微波辅助萃取法等。这些萃取方法大多针对某一类成分或单一成分的集中提取。陈宝等提出用乙醇热浸提法提取迷迭香中的总黄酮,优化后的工艺条件为迷迭香干品经粉碎、石油醚脱脂脱色后风干,用 50 % 乙醇以料液比 1 ∶ 20( g∶ mL) 在 90 ℃浸提 4 h,最终总黄酮提取得率达 6. 31 % 。Rodríguez-Solana 等对比了索式提取法、加速溶剂萃取法和超临界流体萃取法对若干唇形科植物的精油及酚类成分的提取效率,结果表明加速溶剂提取法对迷迭香中的酚类成分有较高的提取效率,鼠尾草酸得率达 27 % ,迷迭香酸得率为 1. 58 % 。Sánchez-Camargo 等对超临界流体萃取法进行优化,进行两步萃取,一步使用超临界 CO2 进行萃取,流速为 60 g /min,压力先后设为 15 和 30 MPa; 第二步再加入 7 % 乙醇作为助溶剂,压力为 15 MPa,共萃取 60 min,最终鼠尾草酸的得率达到 38. 4 % 左右。
对迷迭香中精油的提取方法传统上使用水蒸气蒸馏法,近年超声波辅助提取法也有广泛应用。水蒸气蒸馏法是利用水蒸气蒸馏,再经油水分离、除杂脱水等,最终得到纯化精油。Karakaya 等对比了水蒸气蒸馏法以及超声波辅助提取法提取迷迭香精油,2 种方法得到的精油有着相似的相对密度和药理活性,得率均为 2. 6 % ,但超声波辅助提取法比水蒸气蒸馏法节约了 65 % 的提取时间,有着更高的提取效率。
有关迷迭香的提取工艺研究多有报道,成本低、时间短、效率高的提取方法随技术发展不断更新,这对迷迭香在工业生产上的应用有着重要的指导意义。
4 迷迭香的药理作用
迷迭香成分丰富,有多种多样的生物学活性。这些活性有的已经被人们所熟知,且作用通路比较明确; 有的是新发现,扩大了迷迭香的药理用途。迷迭香中的活性成分可大致分为 2 大类: 精油类与酚类。精油是良好的抗菌剂和杀虫剂,酚类中的迷迭香酚、鼠尾草酚、迷迭香酸等均是良好的抗氧化剂。
4. 1 抗菌及杀虫作用
迷迭香精油常常被用作抗菌剂,主要作用成分为 α-蒎烯、樟脑和 1,8-桉叶素。研究表明,迷迭香精油可使串珠镰刀菌的菌丝体发生肉眼可见的形态学改变,150 mg /L 的迷迭香精油即可显著抑制其生长,当质量浓度增加至 300 mg /L 可使细胞壁破裂,细胞质外流。迷迭香精油还可抑制白念珠菌萌发管的形成,从而抑制其引起的口腔炎症。Chifiriuc 等使用油酸/氯仿包被迷迭香精油,形成微滴,实验结果表明这种微滴可抑制人白念珠菌和热带念珠菌的附着与生物膜形成。非精油成分也有抑菌作用的报道,鼠尾草酚被认为起主要作用。
迷迭香的杀虫作用主要表现为杀灭毒蛾、螨虫、甘蓝银纹夜蛾等成虫或幼虫。有研究表明: 迷迭香精油中的樟脑可使毒蛾的生长受到抑制,而精油中的 1,8-桉叶素可以使虱的虫卵死亡。
4. 2 抗氧化作用
迷迭香有良好的抗氧化作用,被广泛应用于药品、食品、甚至燃油中,与合成抗氧化剂相比有无毒、无副作用等优势。然而,冻干会使迷迭香中的酚类成分损失,故新鲜迷迭香的抗氧化效果更加出色。研究表明,迷迭香中的鼠尾草酸可以通过激活沉默交配型信息调节因子 2 同源蛋白 1( SIRT-1) 通路从而减少 H2O2 对肝细胞的氧化损伤,抑制病理学过程中的细胞凋亡。另有研究表明,迷迭香中提取的酚类物质对植物油的抗氧化作用比特丁基对苯二酚更好,而特丁基对苯二酚此前被认为是好的抗脂类氧化剂。迷迭香不仅可用于食用油的保存,还可在豆油的烹调过程中减缓因高温而产生的三酰甘油氧化聚合物等有害物质的形成,从而改善食用油以及被烹饪食物的品质。给生长期的羊喂食迷迭香提取物,可使其肉质的抗氧化性能增加,肉类的保鲜更加便捷环保。
4. 3 抗抑郁作用
已经有报道表明抗胆碱酯酶药物可以减轻抑郁症状。Ferlemi 等发现迷迭香茶可减少大鼠的抑郁和焦虑行为,其主要作用成分为鼠尾草酸、咖啡酸和木犀草素-7-O-葡萄糖醛酸苷。实验证明迷迭香茶可减少患病小鼠脑部和肝脏中的胆碱酯酶浓度,改善小鼠的激越型抑郁症。经比较发现,鼠尾草酸、木犀草素-7-O-葡萄糖醛酸苷、咖啡酸、迷迭香酸和乙酰胆碱酯酶的作用位点与胆碱酯酶抑制剂多奈哌齐和加兰他敏相同,这在一定程度上揭示了迷迭香抗抑郁的作用机制。
Sasaki 等认为迷迭香中的木犀草素、迷迭香酸、鼠尾草酸等可通过调节儿茶酚胺发挥抗抑郁作用,还可减少皮质酮对神经细胞的毒性损伤,保护神经细胞。
4. 4 代谢调节作用
迷迭香在代谢调节方面也能起到一定作用,其在降糖、降脂以及抑制肥胖等方面的作用多有报道。研究表明,迷迭香提取物对于高胆固醇饮食小鼠的血浆总胆固醇、低密度脂蛋白以及甘油三酯的含量均有改善作用,对空腹血糖、血浆总胆固醇以及游离脂肪酸亦有降低作用,而空腹胰岛素含量并无明显升高,其中鼠尾草酸起主要作用。
糖尿病患者的单核细胞趋化蛋白-1( MCP-1) 和基质金属蛋白酶-9( MMP-9) 的升高是导致糖尿病血管病变的部分原因。迷迭香的甲醇提取物经正己烷、氯仿、乙酸乙酯以及正丁醇依次萃取后,用于鼠平滑肌细胞和鼠巨噬细胞,发现其中甲醇部位以及鼠尾草酸富集的正己烷部位对于 MCP-1 和 MMP-9 的抑制作用佳。迷迭香提取物可通过抑制过氧化物酶体增殖物激活受体-γ( PPAR-γ) 和脂肪酸结合蛋白( FABP-4) 基因的表达抑制小鼠前体脂肪细胞( 3T3-L1) 的分化与增殖,这表明其不仅可以治疗肥胖,而且还能对肥胖有预防作用,起作用的主要成分是鼠尾草酸以及鼠尾草酚。
4. 5 抗神经损伤作用
迷迭香中的木犀草素、鼠尾草酸和迷迭香酸可减少神经细胞的热休克蛋白 47 的表达,从而改善压力环境下神经细胞的损伤退化。阿尔茨海默病是一种神经系统退行性疾病,伴随着神经细胞的损伤和死亡。β-淀粉样蛋白的变性沉积是阿尔茨海默病的病理标志物,鼠尾草酸可抑制 β-淀粉样蛋白的形成及其引起的 DNA 修复酶多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶( PARP) 的增加,而 PARP 是细胞凋亡核心成员胱天蛋白酶的切割底物,在 DNA 损伤修复与细胞凋亡中发挥着重要作用,表明鼠尾草酸对阿尔茨海默病有一定的干预作用。
4. 6 抗炎作用
有研究表明,迷迭香提取物可减轻乙醇灌胃大鼠胃部的炎症细胞渗入,保护胃黏膜的正常结构。这可能与迷迭香提取物降低了诱导炎症发生的相关因子,如髓过氧化物酶、白细胞介素 1-β、肿瘤坏死因子-α 等,以及减少白细胞有关。
Rocha 等评估了鼠尾草酸对局部和系统炎症的干预作用,发现鼠尾草酸在 25 mg /kg 时可减少大鼠脚趾约 60 % 的肿胀,还可以明显减少肝脏缺血-再灌注后血清里的转氨酶类浓度。核转录因子 κB( NF-κB) 、金属蛋白酶-9 等参与多种器官的炎症反应,在热损伤后这些标志性物质的上升显示多种器官( 肝、肾、肺) 发生了功能障碍,提前静脉注射鼠尾草酸可明显减少这些物质在血清中的浓度。这些都表明鼠尾草酸可参与治疗与炎症相关的损伤。
4. 7 抗肿瘤作用
迷迭香提取物的抗肿瘤作用多有报道,如抗前列腺癌、结肠癌、纤维肉瘤、黑色素瘤等。
Cattaneo 等报道,迷迭香的 65 % 乙醇提取物对抑制人黑色素瘤 A375 细胞的增殖有剂量依赖性。黑色素瘤细胞在给药后,其维持内稳态的蛋白质减少,令细胞产生内质网应激从而损伤细胞。
Yan 等报道,迷迭香提取物可引发结肠癌细胞的凋亡,增加小鼠体内核因子相关因子-2( Nrf-2)和缺氧诱导基因( SESN-2) 的表达,从而有效抑制人结肠癌细胞在无胸腺小鼠体内的生长。GonzálezVallinas 等使用迷迭香的超临界流体提取物和 5-氟尿嘧啶联合作用于结肠癌细胞,发现迷迭香提取物可协同 5-氟尿嘧啶抑制肿瘤细胞增殖,促进肿瘤细胞凋亡。逆转录-聚合酶链反应( RT-PCR) 证实,联合给药后细胞中与耐药性相关的酶浓度有所降低,细胞实验也表明迷迭香提取物可减少结肠癌细胞在化疗过程中的抗药性。
Petiwala 等总结了鼠尾草酸、鼠尾草酚治疗前列腺癌的机制,二者均通过促进细胞凋亡、抑制磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶( PI3K/Akt) 通路来影响肿瘤细胞存活率。
迷迭香酚也有抗肿瘤作用,但其作用机制还需要进一步的深入研究。
4. 8 其他作用
4. 8. 1 调节血压 迷迭香精油可在临床上显著升高原发性低血压病人的血压。在停止给药后,病人的血压会回跌至未给药前水平,无反跳反应。这表明迷迭香精油有望作为抗低血压药物用于临床,改善病人生活品质。
4. 8. 2 抗肝硬化 慢性肝损伤会导致肝纤维化,最终发展为肝硬化。Al-Attar 等利用硫代乙酰胺( TAA) 使维斯塔尔大鼠( Wistar) 产生肝硬化,而迷迭香叶提取物可抑制 TAA 造成的生理学和病理组织学改变,抑制肝硬化的产生。
5 结语与展望
迷迭香含有多种生物活性成分,结合最新的研究进展可知,迷迭香中的化学物质主要有精油和酚类,精油成分主要有 α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、1,8-桉叶素、樟脑、龙脑和马鞭草烯酮等,酚类成分主要有鼠尾草酸,咖啡酸,迷迭香酸和鼠尾草酚等。成分比例随着提取部位、保存方式、加工方法的不同会有很大变化。迷迭香的生物活性主要有抗菌、抗氧化、抗抑郁、代谢调节、抗神经损伤、抗炎、抗肿瘤等。伴随着提取纯化工艺的不断成熟,迷迭香成为了医药、食品、化工等行业的开发热点,有着广阔的应用前景。迷迭香无害高效的天然抗氧化作用使之可应用于食品保存,用于抑制脂质氧化,延长保质期,降低食源性疾病传播风险等,有望成为第三代食品抗氧化剂。但目前对迷迭香的药理作用机制的研究并不完全,还有待进一步的深化探索。此外,我国迷迭香的种植、加工标准也有不足,有待进一步完善。