细辛化学成分提取方法和药理活性研究进展

傅钇钧，王英平，张瑞※

（1.吉林农业大学中药材学院，吉林 长春 130118；2.海南大学，海南 海口 570228）

细辛又名细参、烟袋锅花，是马兜铃科植物，主要分为北细辛〔Asarum heterotropoides Fr. Schmidt var.mandshuricum（Maxim.）Kitag.〕、汉城细辛（Asarum sieboldii Miq.var.seoulense Nakai）和华细辛（Asarum sieboldii Miq.），其干燥的根和根茎是主要的药用部位[1]。北细辛、辽细辛习惯上又被称作“辽细辛”，分布于东三省等地区。细辛主要有驱寒通窍、祛风解表、镇痛、温肺化饮的功效，临床上通常将其常用于治疗鼻鼽、鼻渊、痰饮喘咳、风寒感冒及其并发症以及风湿痹痛等症状。近年来，随着细辛相关研究的不断深入，细辛化学成分中主要活性物质挥发油的提取工艺的优化迫在眉睫。本研究对细辛的有效活性成分、挥发油的提取工艺及药理活性进行综述，以期为优化细辛挥发油的提取工艺奠定理论基础，也为细辛的进一步开发利用提供参考。

1 细辛的化学成分及其挥发油的提取方法

1.1 细辛的化学成分

从细辛的理化性质角度出发，将细辛的化学成分分为挥发性成分和非挥发性成分。大量具有重复性的结果均证明细辛的化学成分中有3% 是挥发油[2]，挥发油是细辛的主要挥发性成分和主要的功能成分。细辛属植物当中都含有甲基丁香酚、黄樟醚及榄香脂素等化学成分，因此这些化学成分可作为判定细辛属植物的特征性的化学成分[3，4]。刘东吉等[5]研究发现，来自不同产地的细辛，其挥发油的主要成分都是甲基丁香酚和黄樟醚，但其含量却有不同。除此之外还含有极少量的榄香脂素、3，5-二甲氧基甲苯、优香芹醇、肉豆蔻醚等。由此可见，细辛产地是影响细辛挥发油质量的一个重要的因素。王志清等[6]采用气相色谱-质谱系统对细辛43 份提取材料的挥发油成分进行测试分析，结果表明，细辛挥发油中主要包含了甲基丁香酚、黄樟醚等14种化学成分。此外，杜成智[7]等从细辛挥发油中，共鉴定出18种相同成分，主要包括甲基丁香酚、黄樟醚、爱草醚、3，5-二甲氧基甲苯、-蒎烯、-蒎烯、3-蒈烯、优香芹酮、肉豆蔻醚和榄香脂素。甲乌药碱、N-异丁基十二碳四烯酞胺、L-细辛脂素、L-芝麻脂素和卡枯醇等是细辛非挥发性成分中的主要物质，张磊等[8]一系列试验结果也证明了这一结论。细辛挥发性成分、非挥发性成分都有其特定的功能性，都有其相关的药理活性，但挥发油作为其主要的功能性成分开发利用最为广泛。

1.2 细辛挥发油的提取方法

挥发油是浅黄色透明油，具有特殊气味。细辛的化学成分中有3%是挥发油[2]，而甲基丁香酚、黄樟醚则是细辛挥发油中的主要成分。甲基丁香酚具有抗菌、消炎、镇痛、止痛、抗氧化、镇咳、平喘及祛痰等药理活性，而黄樟醚则具有显著的抗真菌的效果。研究发现，甲基丁香酚可以通过血脑屏障进入脑组织抑制中枢神经从而起到麻醉啮齿类动物的作用[9]，在临床应用以及麻醉药物的开发等领域具有非常广阔的前景。谢伟等[10]利用转种试验研究发现细辛挥发油中的黄樟醚抗菌效果强于40%甲醛和石炭酸。这一结论也证实了细辛挥发油发挥抗真菌作用的主要化学成分为黄樟醚。

挥发油为细辛主要的功能性成分，近年来，随着仪器设备的发展进步，挥发油的提取方法得到了快速的发展。实验室中最常见的提取过程主要是水蒸气蒸馏、超临界流体提取、超声提取、微波辅助提取和有机溶剂提取等。对于细辛挥发油的提取报道最为常见的是前4种提取工艺，而细辛挥发油的得率大都维持在5%左右。

1.2.1 水蒸气蒸馏法 水蒸气蒸馏法是将细辛或细辛粉末置于蒸馏水中，将细辛中挥发性成分与水一起蒸馏而出经冷凝器冷却凝结，最终达到将细辛中挥发性成分分离出来的目的，这种方法也是传统的提取精油的方法，其成本低且产量大，操作流程、设备等方面的研究都比较成熟。但水蒸气蒸馏法也存在着明显的缺点，得油率低，且精油在高温的情况下，其中的热敏成分会发生分解及原料焦化等现象，降低产品的质量[11]。

李峰等[12]利用水蒸气蒸馏法所得细辛挥发油的平均含量为6.671 mg/g。魏京海等[13]利用正交试验筛选出将细辛粉末置于料液比为1∶12 的条件下浸泡2 h，水蒸气蒸馏提取5 h 是提取细辛挥发油的最佳提取工艺；在工业化生产过程中综合考虑时间、经济及效率等因素，尽可能将提取时间控制在4 h 左右，此时细辛挥发油得率在2.5%之上。杨厚玲等[14]以《中国药典》2000年版一部附录XD 挥发油测定法项下甲法操作为指导，利用水蒸气蒸馏法得到淡黄色透明且具有特殊的浓郁香气的油状液体，最终得油率为2.1%。厉英光等[15]利用正交试验筛选将细辛粉末置于料液比为1∶8 的条件下浸泡1 h，水蒸气蒸馏提取3 h 是提取细辛挥发油的最佳提取工艺。刘东吉等[5]将细辛粗粉置于料液比为1∶10 的条件下，水蒸气蒸馏法加热提取5 h，多次试验最终得油率在1.0%～3.3%。综上所述，利用水蒸气蒸馏法对细辛挥发油的提取最终得油率都保持在1.0%～3.0%，此法得油率相对比较稳定。

1.2.2 超临界流体萃取法 超临界二氧化碳流体提取法是一种绿色、环保的新提取技术，因为超临界流体具有较强的渗透和溶解能力，可以较大程度将目标产物吸附出来从而提高溶解度，同时超临界二氧化碳流体萃取法因可以在低温下进行操作，所以在提取过程中热敏性成分不会有较大的损失，从而所获得的挥发油品质较高，但因此方法对设备技术要求较高且存在一定的危险性，所以只适合在实验室条件下使用，并不适用于工业化生产。

李峰等[12]利用超临界二氧化碳萃取法所得细辛挥发油的平均含量为7.029 mg/g。孙慧峰等[16]采用正交试验筛选出在压力20 Mpa、温度40 ℃、超临界二氧化碳流体萃取2 h 的最佳萃取条件下，细辛挥发油的最终产率为3.1%。杨厚玲等[14]将30 g 细辛粉碎，在压力20MPa、温度50 ℃、超临界二氧化碳流体萃取2h 的条件下，得到浅黄色透明油状液体，带有浓郁香气，最终得油率为3.0%。段鹤君等[17]使用超临界二氧化碳在30 MPa 的压力、40 ℃的温度和35 kg/h 的二氧化碳流量下提取细辛挥发油，每隔20 min 取1 次样直至几乎没有挥发油为止，经过4 次取样，最终得油率为5.1%。综上所述，利用超临界流体萃取法对细辛挥发油的提取，最终得油率都保持在3.0%～5.0%，得油率明显高于水蒸气蒸馏法，且用时较短，效率较高。

1.2.3 超声波提取法 超声波提取法是利用超声波的空化效应、机械效应和热效应，增大了介质分子的运动速度以此获得更大的穿透力，从而提取样品中的化学成分，避免了相关化学反应的发生所产生的废弃物、污染物对环境所造成的危害。相关报道表明，超声波提取法可缩短提取时间，提高效率和提取得率，并具有操作简单、耗能较少等优势，可应用于工业化生产[18]。此外，利用超声波提取法所得到的提取物有效成分含量较高且杂质含量相对较低，被广泛应用于植物天然产物的提取中。潘红亮等[19]研究发现超声辅助提取法所得产物化学成分的质量分数要高于水蒸气蒸馏法提取的产物化学成分的质量分数，高出1.2～2.4 倍，超声辅助提取法由于降低了提取温度，因此对细辛挥发油中热不稳定化合物有更好的提取效果，优于水蒸气蒸馏。欧阳天贽等[20]利用正交试验筛选出料液比为1∶40、浸泡3 h，在60 ℃超声提取40 min 是超声提取甲基丁香酚的最佳方法，此时甲基丁香酚的平均得率为0.661%。综上所述，超声波辅助提取法可与水蒸气蒸馏法、超临界流体萃取法等方法联用，作为细辛挥发油提取的辅助方法，缩短提取时间，提高细辛挥发油得率。

1.2.4 微波萃取法 微波萃取法也称为微波辅助提取，将植物置于合适的有机溶剂中，在微波反应器的微波辐射下从植物中提取各种化学成分[21]。此法的原理是高频电磁波使溶剂分子转变为激发态，穿透提取介质并到达植物原料内部系统，增大胞内压力，使细胞壁膨胀从而破裂，细胞内流出的活性成分在较低温度下溶解于有机溶剂中，通过过滤、分离得到所需提取物[22]。微波萃取法的优点在于溶剂需求量较少、耗能低、产率高且产品质量好，但该方法只是一个辅助提取技术，需要与其他提取方法相结合才能发挥最理想结果。肖瑶[23]将微波辅助提取法和水蒸气蒸馏法相结合，从而提高了细辛挥发油的得率。

1.2.5 其他 随着近年来各项技术的应用与发展，不断有新的挥发油提取技术的应用和发展。可利用聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯（PDMS/PVDF）复合平板膜或PVDF 平板膜分离挥发油含油水体，张浅等[24]采用蒸汽渗透技术，发现蒸汽渗透膜技术能提高细辛挥发油的得率，且筛选出更适用于分离细辛挥发油含油水体的膜为PVDF 膜。

2 细辛的药理活性

细辛性温，味辛，具有疏通风寒、止痛、通窍、止咳平喘和通利的功效，用于治疗风寒感冒、头痛、牙痛、鼻鼽、鼻渊、风湿痹痛和痰饮喘咳等症[25]。

2.1 解热、抗炎、镇静、止痛

细辛中的挥发油成分具有解热的作用。谢伟等[26]通过试验证明了细辛挥发油灌服能够降低发热家兔、大鼠体温，同时，对正常大鼠的体温也具有降低作用。

除此之外，细辛挥发油具有抗炎、止痛的作用，其抗炎作用机制是抑制炎症介质的释放、血小板的聚集的同时增强了毛细血管通透性，促进了白细胞流动以及结缔组织增生[27，28]。刘杰等[29]建立了细辛11种成分的HPLC 特征图谱，并基于特征峰面积比值区分鉴别华细辛和北细辛，深入研究了麻黄附子细辛汤抗炎和免疫抑制的物质基础；同时采用了网络药理学分析细辛抗炎相关的靶点并发现可与抗炎靶点相互作用的细辛成分，为完善细辛质量评价体系提供科学依据。杨华等[30]研究表明，通过激动GAGA 受体抑制NO 水平可起到明显的镇痛抗炎作用，细辛挥发油中的主要成分甲基丁香酚则可激动该受体。相美容等[31]建立细辛不同的极性部位HPLC 指纹图谱，证明了细辛不同极性部位均具有镇痛、抗炎活性。陈超等[32]利用醋酸刺激痛、热刺激痛试验研究发现，细辛具有明显的镇痛、止痛作用。哀晓琴等[33]研究发现，细辛是通过局麻的作用从而达到镇痛、止痛的效果，其作用机制为抑制或者阻断了神经细胞膜内侧的Na+通道。胡竟一等[34]研究发现，细辛可以通过抑制组胺所致的毛细血管通透性的增加，从而起到显著的抗炎作用。杨浩等[35]利用相关试验发现了细辛提取物具有明显的镇痛作用。袁晓琴等[36，37]研究发现，细辛可能通过抑制缓激肽等内源性致痛物质及氧自由基产生或阻断神经传导，从而起到镇痛的作用。细辛中细辛脑具有抗气管炎作用，王石等[38]研究发现婴幼儿毛细支气管炎可通过细辛脑静脉点滴辅助治疗。徐同生等[39]研究发现细辛脑注射液对慢性阻塞性肺病疗效显著。李平等[40]研究发现甲泼尼龙琥珀酸钠与细辛脑联合用药，对小儿毛细支气管炎患者的症状可起到明显的改善作用。

细辛的挥发油通过抑制中枢神经从而发挥镇静安抚的作用。较小剂量可安静，减少动物自主活动；较大剂量可抗惊厥，使动物睡眠[26]。

2.2 强心、抗心肌缺血

细辛可增强心肌收缩力、抗心肌缺血。细辛的挥发性成分和非挥性成分可增强、激活心肌细胞。王晓丽[41]等研究发现细辛中消旋去甲乌药碱具有强心、扩张血管的功能。

耿乃志[42]等研究发现细辛等中药水煎煮液对窦性心动过缓具有确切的疗效。石含秀[43]等研究发现了细辛醇提液对离体兔和豚鼠心脏具有兴奋作用，明显的增强了心肌收缩能力，心跳速率明显加快。

任婷[44]等研究发现，细辛中所含的多糖具有心血管疾病保护作用。张瑶[45]等研究发现，细辛醇提取物能够改善心肌收缩力，使得心源性休克狗心脏功能增强，增加心脏的输出量，加快了心率，对心肌细胞的Na+通道电流有增强的作用，并且能双向调节血压，其作用强度与多巴胺十分相似。

马召田[46]等研究发现，细辛水煎煮液可加快心肌细胞的搏动频率，对搏动强度无明显影响。何秀芬[47]等研究也证实了这一结论。

2.3 止咳平喘

细辛中的某些成分能使得气管平滑肌松弛，进而产生了平喘的作用。细辛挥发油成分能够明显地减轻乙酰胆碱和组胺所导致的支气管痉挛，在细辛挥发油中所含的甲基丁香酚的影响下，豚鼠的气管平滑肌得到松弛[45]。此外，正因为细辛所具有的抗炎、镇静的药理活性，因此也可进一步应用于祛痰、平喘等。

张会宗等[48，49]研究表明，细辛水提液通过延长引喘潜伏期发挥平喘作用，对细辛提取物进行药效学考察，结果证明细辛止咳作用的主要物质之一是细辛挥发油。刘晶等[50]建立了细辛的提取物指纹图谱，初步判定了细辛具有止咳平喘的药效物质基础主要为甲基丁香酚。石琛等[51]研究发现，细辛中的-细辛醚可舒张气管平滑肌，能够延缓哮喘的发作并减轻哮喘的发作症状。

2.4 抗衰老

细辛含有天然的抗氧化成分，这些成分能够起到清除自由基的作用，自由基数量的减少抑制了其对机体的损伤，从而达到了抗衰老的作用。栗坤等[52，53]研究发现，细辛可以通过增强机体对自由基的清除能力从而起到抗衰老的作用；细辛可能通过提高GSH-Px与SOD 活性，清除自由基发挥其抗衰老的作用，在这个过程中NOS 的活性得到提高，从而增加了NO 的含量，这一系列过程也可起到抗衰老作用。任婷等[54]研究发现，细辛多糖可抑制衰老 -半乳糖苷酶活性和平滑肌细胞衰老的情况，提高了细胞的活力，放缓了细胞衰老形态的变化，从而可以达到抑制主动脉平滑肌细胞的衰老和凋亡作用。齐亚灵等[55，56]通过检测细辛治疗衰老的小鼠睾丸和精子，检测其治疗前后的形态学改变，发现细辛可通过抑制衰老小鼠血清睾酮含量的降低，改善衰老小鼠产生新的精子的功能，从而起到延缓衰老、促进精子细胞的生成作用。

2.5 抗菌、抗病毒及抗肿瘤

细辛具有抗菌、抗病毒和抗肿瘤的作用，在细辛众多的活性成分当中，黄樟醚是其抑菌、抗病毒作用的主要活性成分，对多种真菌具有较强的灭菌作用。此外，细辛中的马兜铃酸具有抗肿瘤的作用。周勇等[57]研究发现，黄樟醚是一种作用较强的光谱抗真菌化学成分，对黑曲霉（Aspergillus niger）、土曲霉（Aspergillus terreus）和白色念珠菌（Canidia Albicans）等众多真菌株都有明显的灭杀作用。张磊等[58]研究发现，细辛非挥发性的物质也有较强的抑菌活性，如L-芝麻脂素、L-细辛脂素等。郭增军等[59]研究也证明了这一结论。Huang等[2]研究发现，细辛中的四氢呋喃类型木脂素具有明显的抑菌、抗炎及抗病毒的作用。

Cai 等[60]研究发现，细辛的提取物对肿瘤细胞系的细胞毒活性有明显的抑制作用，结果表明细辛的提取物具有抗肿瘤作用，具体是哪一类活性成分有待分离研究。此外，细辛中的马兜铃酸能够增强机体的白细胞的吞噬能力[61]，从而起到一定的抗肿瘤作用，但研究发现过量的马兜铃酸类物质具有一定的不良作用，如可致癌、有肾毒性[62]以及致基因突变[63，64]，因此，将马兜铃酸含量控制在限度之内的前提下，可利用细辛研发抗肿瘤类的新药。

3 小结与展望

细辛挥发油是细辛主要的功能性成分，对于挥发油提取工艺主要是利用水蒸气蒸馏、超临界流体萃取、超声波辅助提取、微波萃取和溶剂提取等方法。当前研究主要集中在利用单一提取方法提取细辛挥发油，但利用溶剂提取法提取细辛挥发油鲜见报道，有待学者进一步挖掘。因此，可将超声波辅助提取法和微波萃取法作为辅助提取方法与其他的挥发油提取方法联用，从而提高细辛挥发油的得率，为其他传统中药挥发油的提取提供借鉴。同时，细辛具有广泛的药理活性，现阶段研究主要集中在临床用药等方面，但随着现代人们生活观念的不断改变，生态保护、养生保健成为了时代的主旋律，中药细辛具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤和抗衰老等药理活性，可将中药细辛研发为植物源抗菌剂、生物农药、抗肿瘤抗衰老保健食品或是延缓衰老改善皮肤的化妆产品，以满足人们的需要。本研究为细辛的开发利用提供一定的参考。