Chemical Composition, Antioxidant and Anti-inflammatory Activities of Essential Oils of Three Cymbopogon Plants
-
摘要: 采用气相色谱-质谱联用法（GC-MS）测定爪哇香茅（Cymbopogon winteranus）、柠檬草（C. citratus）和芸香草（C. distans）三种植物精油的化学成分，并通过DPPH法及炎症因子NO生成量检测法评价这三种植物精油的抗氧化活性和抗炎活性。结果表明，三种香茅属植物精油化学成分以萜类物质为主，含量为76.35%~90.52%，其中萜醛、萜醇类物质含量最高。爪哇香茅、柠檬草和芸香草的主要成分分别为（+）-香茅醛（37.85%）、反式柠檬醛（36.12%）和香叶醇（34.76%）；三种香茅属植物精油的DPPH自由基清除能力呈一定的剂量依赖性，但与阳性对照抗坏血酸(IC50值为(0.005±0.002) mg/mL)相比，抗氧化活性较差；在较低浓度（2~4 μg/mL）时，香茅属植物精油减少LPS致炎模型的NO生成能力与10 μmol/L地塞米松（Dexamethasone，Dex）相当，表明这三种香茅属植物精油具有良好的抗炎活性，其中柠檬草（IC50值为（0.472±0.121） μg/mL）的抗炎活性最好，其次为爪哇香茅（IC50值为（0.632±0.147） μg/mL）和芸香草（IC50值为（0.669±0.131） μg/mL）。因此，三种香茅属植物精油具有较大的开发潜力开发成抗炎药物和抗炎功能产品。Abstract: The chemical constituents of the essential oils from three Cymbopogon plants (C. winteranus, C. citratus and C. distans) were detected by GC-MS. Their antioxidant activity was investigated by the scavenging rate of DPPH free radicals and anti-inflammatory activity were evaluated by inhibition of lipopolysaccharide (LPS)-induced NO production in RAW264.7 cells. The results showed that terpenoids were the main chemical constituents of essential oils from three Cymbopogon plants, with the content of 76.35%~90.52%, of which terpene aldehydes and terpene alcohols were the highest. The main components of C. winteranus, C. citratus and C. distans were (+)-citronellal (37.85%), trans-citral (36.12%) and geraniol (34.76%), respectively. The DPPH radical scavenging activity of the three essential oils was dose-dependent, but lower than that of ascorbic acid (IC50=(0.005±0.002) mg/mL). At a lower concentration (2~4 μg/mL), the ability of three essential oil to reduce NO production was similar to dexamethasone (Dex, 10 μmol/L). The results showed that the three essential oils of Cymbopogon had significant anti-inflammatory activity, C. citratus (IC50 =(0.472±0.121) μg/mL) had the best anti-inflammatory activity, followed by C. winteranus (IC50 = (0.632±0.147) μg/mL) and C. distans (IC50 =(0.669±0.131) μg/mL). Thus they have great development potential as anti-inflammatory drugs and anti-inflammatory products.
-
Keywords:
- Cymbopogon /
- Cymbopogon citratus /
- Cymbopogon winteranus /
- Cymbopogon distans /
- antioxidant /
- anti-inflammatory
-
香茅属（Cymbopogon）植物是禾本科植物的一大重要类群，主要分布于非洲、亚洲和美洲的热带和亚热带地区[1-2]，我国主产于广东、台湾、海南、福建、广西、四川、贵州和云南等省，在其生长地区，广泛用作食品和药品。在泰国、新加坡、越南等东南亚国家，人们用香茅草（又名柠檬草，C.citratus）白色根茎做菜，或将香茅草切丝放于做好的米粉、蔬菜或肉类上, 或作为芳香调料与肉类一起烹饪[3]。在印度，柠檬草和曲序香茅（C. flexuosus）用于治疗发烧和消化系统疾病[1]。同时由于香茅属植物精油具有杀虫[4-7]、抗肿瘤[8-9]、治疗HIV阳性并发症鹅口疮[10]、抗炎[11-13]、抗氧化[14-15]和杀菌[16-19]等多种生物活性，广泛应用于食品、药品、化妆品等行业[1]。
精油又称挥发油，是多种挥发性物质的混合物，成分复杂多样。受地理位置、环境、气候和采收季节等多种因素的影响，不同香茅属植物精油的主成分及含量具有较大差异[20]。例如PADALIA[21]等对印度地区种植的芸香草精油成分分析时，发现精油中主成分为顺-1-甲基-4-异丙基-2-环己烯-1-醇（26.7%），而CHAUHAN等[22]研究种植于喜马拉雅山底部的芸香草时，发现其主成分为反式柠檬醛（25.9%）。尽管如此，大多数的研究表明香茅属植物含顺式柠檬醛和反式柠檬醛的比例较高，精油中主要成分多为烯萜、酚、醇[20]。已有研究表明香茅属植物精油具有良好的抗氧化活性，应用于营养食品、功能食品配方中，可以延缓食品中的脂质氧化[14, 20]。民族药理学报道了香茅属植物在消炎镇痛方面具有悠久的使用历史[1, 20]，现代科学研究对一些香茅属植物精油进行体外抗炎活性测定时，也发现其具有良好的抗炎生物活性[23]，但是香茅属植物中除柠檬草以外，其他植物精油的抗氧化活性和抗炎活性研究较为缺乏。
本研究以中国科学院西双版纳热带植物园内资源丰富的爪哇香茅（C. winteranus）、柠檬草（C. citratus）和芸香草（C. distans）为研究材料，测定了这三种植物精油的化学成分、体外抗氧化和抗炎活性，以便提高我们对于香茅属植物精油的认知，为香茅属植物资源开发利用提供理论依据。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
柠檬草、爪哇香茅和芸香草 均于2018年8月采自中国科学院西双版纳热带植物园（以下简称版纳植物园），由版纳植物园肖春芬高级实验师鉴定无误后，标本于干燥密封的条件下保存在版纳植物园标本馆内，凭证标本号分别为SXC001、SXC0002和SXC0003；小鼠单核巨噬细胞白血病细胞株RAW 264.7 购于中国科学院昆明动物研究所动物种质资源库；胎牛血清、磷酸盐缓冲液（PBS）、青/链霉素、DMEM高糖培养基 以色列Biological Industries公司；抗坏血酸（维生素C，VC）、地塞米松（Dexamethasone，Dex） 上海阿拉丁生化科技公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH）、二甲基亚砜（DMSO） 北京索莱宝科技公司；细菌脂多糖（LPS） 美国Sigma公司；Griess试剂盒、MTS（3-（4,5-Dimethylthiazole-2-yl）-5-[3-（carboxymethoxy）phenyl]-2-（4-sulfonatophenyl）-2H-tetrazole-3-ium）试剂盒 美国Promega公司；乙醇（分析纯，AR） 天津大茂化学试剂厂。
安捷伦7890/5975C型气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦公司；NIB-100倒置生物显微镜 宁波永新光学公司；QP-80型CO2培养箱、TGL-16M高速冷冻离心机、BSC-1100IIB2-X-X生物安全柜 浙江鑫贝西生物技术公司；振荡器 上海迈瑞尔化学技术公司；MK3酶标仪 美国Thermo scientific公司；旋转蒸发仪 德国Heidolph公司；电加热套 天津泰斯特仪器公司；HH-1型水浴锅 江苏常州市鸿泽仪器公司；实验中所用玻璃仪器 均为国产。
1.2 实验方法
1.2.1 植物精油提取及成分鉴定
1.2.1.1 植物精油的提取
采集新鲜材料，去除干枯及腐烂部分，切碎。取约500 g的样品放于球形烧瓶中加入3000 mL去离子水，采用同步蒸馏溶剂萃取法提取，水溶液一侧150 ℃下加热，有机溶剂乙醚侧45 ℃水浴加热，3 h后收集精油的乙醚溶液，通过减压蒸馏（−0.06 MPa，30 ℃）去除乙醚即得精油样品，称重后置于冰箱（4±2）℃保存备用。植物精油得率由下式得出：
得率(%)=精油重量样品重量×100 (1) 1.2.1.2 精油成分鉴定
精油挥发性成分采用气相色谱-质谱联用法（GC-MS）进行鉴定，样品使用正己烷稀释至5 μg/mL，设置相应参数，采用自动进样进行检测。
GC条件：色谱柱：Agilent HP-5MS石英毛细柱（30 m×0.25 mm，0.25 µm）；升温程序：40 ℃保持1 min，以3 ℃/min升至150 ℃，然后以10 ℃/min升至250 ℃，保持10 min；载气（He）流速6 mL/min，进样口压力90 kPa，进样量1 µL；分流比30:1。
MS条件：质谱条件：电子轰击离子源，电子能量70 eV，离子源温度230 ℃，四级杆温度150 ℃，扫描范围m/z 50~550。
成分鉴定：通过NIST08数据库对质谱图进行比对获得初步鉴定结果，运用公式转换物质保留时间为保留指数，与相关文献中气相色谱的保留指数[24]比对，从而对精油的化学成分定性。色谱峰用相对面积归一化法定量，计算各组分的相对含量。保留指数由一系列直链烷烃（C8~C28）作为参考，计算公式为：
RI=100×[n+(tr(unknown)−tr(n))/(tr(N)−tr(n))] (2) 式中，n为未知化合物流出前的正构烷烃所含的碳原子数，tr（n）和tr（N）分别为未知化合物流出前后正构烷烃的保留时间，tr（unknown）为未知化合物的保留时间。
1.2.2 体外抗氧化活性测定方法（DPPH法）
无水乙醇配制100 μmol/L的DPPH溶液，4 ℃避光保存，备用。预试验时发现待测样品的IC50值浓度范围差异较大，因而从最高浓度起2倍稀释将样品用无水乙醇配制为不同浓度范围的待测液，柠檬草精油溶液的浓度范围为0.8~0.05 mg/mL，爪哇香茅精油溶液的浓度范围为10~0.63 mg/mL，芸香草精油溶液的浓度范围为4~0.25 mg/mL，以常用抗氧化剂抗坏血酸（Vc，浓度范围为20~1.25 μg/mL）为阳性对照。取100 μL待测液与100 μL DPPH溶液混匀，在室温下避光反应30 min后，517 nm波长下测吸光度值，每个样品平行测定3次取平均值，清除率按下式计算[25]：
清除率(%)=(1−OD1−OD2OD3)×100 (3) 式中，OD1为待测液+DPPH的吸光度；OD2为待测液+无水乙醇的吸光度；OD3为DPPH溶液+无水乙醇的吸光度。
1.2.3 体外抗炎活性测定方法
1.2.3.1 细胞培养
RAW 264.7细胞使用完全培养基（DMEM高糖培养基中加入10%（V/V）胎牛血清、100 U/mL青霉素、100 μg/mL链霉素），置于37 ℃、5% CO2条件下培养箱培养，每2 d传代一次。
1.2.3.2 细胞活力测定
MTS测定细胞活性的原理与MTT类似，代谢活跃的巨噬细胞在脱氢酶产生的NADPH和NADH作用下可将MTS还原为一种可溶于培养基的甲臜产物，生成甲臜量与活细胞数目呈正相关，测定吸光度可计算出相对细胞活力[25]。将处于对数生长期的RAW 264.7细胞调整至细胞密度1×106 个/mL，以100 μL/孔接种于96孔板中。培养18 h后，除去原有培养基，加入100 μL含有不同浓度精油的培养基（8、4、2、1和0.5 μg/L），空白组只加入培养基，每组设3个平行。置培养箱中培养24 h后，采用MTS试剂盒检测精油对RAW 264.7细胞活力的影响[26]，酶标仪492 nm下测定OD值，计算细胞存活率。
细胞存活率(%)=实验组OD492nm空白组OD492nm×100 (4) 1.2.3.3 一氧化氮（NO）生成量测定方法
将处于对数生长期的 RAW 264.7细胞调整至细胞密度1×106 个/mL，以100 μL/孔接种至96孔板，用1 μg/mL LPS进行诱导刺激，同时加入待测精油（浓度从8 μg/mL开始2倍稀释）处理，设置不含药物组、地塞米松（Dex）阳性药物组和空白培养基组做对照。培养24 h后收集上清液，按Griess试剂盒说明书检测上清液中的NO含量[27]，并计算NO生成抑制率，从而计算半数抑制浓度（IC50值）。
NO生成抑制率(%)=(1−处理组NO生成量−空白组NO生成量LPS组NO生成量−空白组NO生成量)×100 (5) 1.3 数据处理
采用Excel 2010（美国Microsoft公司）、SPSS Statistics 25（美国IBM公司）进行分析，Origin 2017（美国OriginLab公司）进行图处理，所有结果以平均值±SD（标准偏差）表示。组间比对采用单因素方差分析，P值小于0.05具有统计学意义，采用回归分析计算IC50值。
2. 结果与分析
2.1 三种香茅属植物精油的化学成分分析
三种香茅属植物柠檬草、爪哇香茅和芸香草的精油得率分别为0.22%、0.9%、0.37%（Wt%，鲜重）。三种植物精油共鉴定出54种成分，其中柠檬草22种（占精油总含量的79.10%）、爪哇香茅25种（占精油总含量的91.40%）、芸香草26种（占精油总含量的96.48%），具体如表1所示。三种植物精油的成分差异较大，柠檬草的主要成分为反式柠檬醛（36.12%）、顺式柠檬醛（26.60%）、月桂烯（8.83%），与LI等[28]的研究结果基本一致；爪哇香茅主要成分为（+）-香茅醛（37.85%）、香叶醇（15.48%）、香茅醇（7.52%），与CHAGONDA等[29]报道的主成分相同，但含量有所差异；芸香草的主要成分为香叶醇（34.76 %）、乙酸香叶酯（18.95%）、胡椒酮（7.09%）、甲基丁香酚（6.72%），而PADALIA等[21]研究芸香草精油时发现香叶醛为含量最高的物质，与本研究结果有差异。这三种植物的精油的主成分及含量与前人的研究相比，含量或成份有所差异，这可能是由于采收季节、气候、提取方法、分析仪器及植物生长小环境差异等原因引起的。
表 1 香茅属三种植物精油化学成分Table 1. Chemical compositions of the essential oils from three Cymbopogon plants序号 化合物 保留时间
（min）保留指数计算值
（RIcal）保留指数检索值
（RIlit）百分含量（%） 爪哇香茅（syo-1） 柠檬草（syo-2） 芸香草（syo-3） 1 α-蒎烯 9.625 929 929 — — 0.30 2 莰烯 10.215 943 946 — — 0.34 3 月桂烯 12.212 990 989 0.14 8.83 2.09 4 4-蒈烯 12.524 997 1002 — — 4.41 5 柠檬烯 13.838 1025 1025 4.87 0.09 2.79 6 （E）-β-罗勒烯 14.379 1037 1035 — 0.27 5.88 7 （Z）-β-罗勒烯 14.845 1047 1045 — 0.11 3.29 8 β-榄香烯 30.460 1390 1389 2.17 — 0.28 9 石竹烯 31.503 1415 1415 — — 0.95 10 2,6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）
-环[3.1.1]七碳-2-烯32.275 1434 1434 — 0.25 — 11 γ-依兰烯 33.944 1474 1474 0.15 — — 12 （S,1Z,6Z）-8-异丙基-1-甲基-5-甲烯基-1,
6-环辛二烯34.112 1478 1478 2.04 — — 13 巴伦西亚橘烯 34.147 1479 1484 — — 0.65 14 α-依兰烯 34.914 1498 1498 0.44 — — 15 Γ-杜松烯 35.444 1512 1512 0.42 — — 16 Δ-杜松烯 35.777 1521 1521 — — 0.22 17 α-杜松烯 35.835 1522 1522 1.98 — — 18 （E,E,E）-3,7,11,15-四甲基十六-1,
3,6,10,14-五烯45.435 2013 2019 0.08 — — 19 芳樟醇 17.278 1099 1098 1.08 1.38 1.85 20 异蒲勒醇 19.321 1142 1142 0.91 — — 21 反-3-甲基-6-异丙基-2-环己烯-1-醇 20.935 1177 1177 — 0.13 — 22 香茅醇 23.314 1228 1228.5 7.52 — — 23 香叶醇 24.495 1254 1254 15.48 1.72 34.76 24 反-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醇 25.172 1269 1269 0.88 — — 25 欖[香]醇 36.864 1550 1549 3.69 — 1.38 26 绿花白千层醇 38.692 1599 1598 — — 0.38 27 （2R-顺）1，2,3，4，4a,5,6,7-八氢-α,α,4a,
8-四甲基-2-萘甲醇39.510 1633 1632 — — 0.16 28 γ-桉叶醇 39.568 1635 1635 0.53 — — 29 沉香螺醇 39.787 1644 1642 — — 0.37 30 β-桉叶醇 40.023 1654 1655 0.34 — 0.16 31 甲酸香叶酯 26.608 1301 1305 — 0.17 — 32 乙酸香茅酯 28.851 1353 1353 3.05 — — 33 乙酸香叶酯 30.156 1383 1382 5.66 0.35 18.95 34 丁酸叶醇酯 37.273 1561 1562 — — 0.32 35 反式菊花醛 19.537 1147 1153 — 0.13 — 36 香茅醛 19.765 1152 1153 — 0.20 — 37 （R）-（+）-香茅醛 19.835 1153 1152 37.85 — — 38 顺式柠檬醛 23.861 1240 1240 0.63 26.60 0.30 39 反式柠檬醛 25.237 1271 1270 — 36.12 0.66 40 丁酸乙酯 5.142 801 801 0.08 — — 41 甲基庚烯酮 12.028 985 985 — 1.40 — 42 邻-异丙基苯 13.670 1022 1021 — 0.10 — 43 异佛尔酮 19.006 1136 1132 — 0.39 — 44 癸醛 22.219 1204 1203 0.13 — — 45 （R）-3,7-二甲基-6-辛烯醇 23.319 1228 1220 — 0.24 — 46 2-异丙基-1-甲氧基-4-甲基苯 23.975 1243 1244 — 0.09 — 47 胡椒酮 24.291 1250 1249 — — 7.09 48 甲基壬基甲酮 26.234 1293 1292 — 0.25 — 49 丁香酚 28.997 1356 1356 0.39 — — 50 甲基丁香酚 30.977 1402 1401 — — 6.72 51 2-十三烷酮 34.767 1494 1494 — 0.09 — 52 榄香素 37.132 1557 1558 — — 1.63 53 石竹素 38.078 1582 1582 — 0.19 0.55 54 顺式-9-二十三烯 49.975 2452 2298 0.89 — — 注：—表示物质未测出。 从表2中可看出，三种香茅属植物精油的各类化合物中的萜烯类、萜醇类、萜酯、萜醛类等萜类物质占比较大，爪哇香茅、柠檬草和芸香草精油中的萜类物质总含量分别为89.91%、76.35%以及80.49%。虽然这三种植物精油的主要成分都为萜类，但各精油中萜类物质的主要化合物类型不同，柠檬草精油的萜类化合物主要类型为萜醛类化合物（63.05%），爪哇香茅精油中萜类化合物主要类型为萜醇类化合物（30.43%）和萜醛类（38.48%），芸香草精油的萜类化合物主要类型为萜醇类化合物（39.06%）。
表 2 香茅属三种植物精油化合物类型汇总表Table 2. Compound types of essential oils from three Cymbopogon plants序号 化合物类型 相对含量（%） 爪哇香茅（syo-1） 柠檬草（syo-2） 芸香草（syo-3） 1 萜醛 38.48 63.05 0.96 2 萜醇 30.43 3.23 39.06 3 萜烯 12.29 9.55 21.2 4 萜酯 8.71 0.52 19.27 5 其他 1.49 2.75 15.99 萜类总含量 91.4 79.1 96.48 2.2 三种香茅属植物精油的抗氧化活性评价
DPPH自由基的清除程度可反映物质的抗氧化活性[25]。为了了解三种香茅属植物精油的抗氧化活性，实验测定了在不同浓度下精油对DPPH自由基的清除率，结果如图1所示。爪哇香茅浓度由0.05 mg/mL上升到0.80 mg/mL时，DPPH自由基的清除率由22.93%上升到58.56%；柠檬草浓度由0.63 mg/mL上升到10.00 mg/mL时，DPPH自由基的清除率由25.83%上升到67.54%；芸香草实验浓度由0.25 mg/mL上升到4.00 mg/mL时，DPPH自由基的清除率由26.66%上升到56.35%；抗坏血酸浓度由1.25 μg/mL上升到20.00 μg/mL的时，DPPH自由基的清除率明显上升，由18.20%上升到89.81%。因此，三种香茅属植物精油及阳性对照药物抗坏血酸对DPPH自由基的清除率与样品浓度相关，DPPH自由基的清除能力随着样品浓度的增大而增强，呈一定的剂量依赖性。三种香茅属植物精油的IC50值分别为（0.417±0.119）mg/mL（爪哇香茅）、（3.481±0.842）mg/mL（柠檬草）和（2.528±0.96）mg/mL（芸香草），抗氧化活性高低依次为爪哇香茅、芸香草、柠檬草。爪哇香茅（主含香茅醛）的抗氧化活性高于芸香草（主含香叶醇），与杨欣等[30]报道的爪哇香茅精油的高沸点提取段（主含香叶醇）抗氧化活性高于低沸点提取段（主含香茅醛）有差异，表明芸香草与爪哇香茅的抗氧化活性差异可能不是由主成分差异引起的，它们的抗氧化活性差异可能是精油的各个组分协同效应引起的。此外，三种植物精油的萜类物质总含量高低与抗氧化活性大小排序相同，表明香茅属植物精油的抗氧化活性可能与萜类物质的总含量有关。然而，三种植物精油的IC50值均高于阳性对照品抗坏血酸的IC50值（0.005±0.002）mg/mL，说明三种植物精油的抗氧化活性均弱于抗坏血酸。
![]()
图 1 各物质对DPPH自由基清除率的影响注：a.抗坏血酸，b.爪哇香茅, c.柠檬草, d.芸香草。Figure 1. DPPH radical scavenger activity2.3 三种香茅属植物精油对RAW 264.7细胞活力的影响
在相对细胞活力明显下降的剂量下，精油对于细胞的损伤过强，对LPS炎症诱导模型的NO生成量有一定的影响。为确定待测样品的适宜实验浓度，本实验测定了不同浓度下三种香茅属植物精油处理RAW 264.7细胞时的细胞活力。如图2所示，与空白对照相比较，三种香茅属植物精油仅在实验浓度8 μg/mL下对RAW 264.7细胞活力具有极显著（P<0.01）的抑制作用；在低剂量0.5~4 μg/mL浓度下，RAW 264.7细胞活力有逐渐增强的趋势，并且爪哇香茅精油在4 μg/mL浓度下和柠檬草精油在4、2 μg/mL的浓度下对RAW 264.7细胞的活力具有明显（P<0.05）的促进作用。该结果表明三种香茅属植物精油在一定的浓度范围内对RAW 264.7细胞活力具有一定促进作用，但过高浓度的精油会对RAW 264.7细胞造成损伤，细胞活力被显著抑制，因此三种香茅属植物精油的使用浓度宜在4 μg/mL以下。
![]()
图 2 三种香茅属植物精油对RAW 264.7 细胞活力的影响注：（a）为爪哇香茅，（b）为柠檬草，（c）为芸香草。*表示各实验组与空白实验相比差异显著，P<0.05，**表示各实验组与空白实验相比差异极显著，P<0.01。Figure 2. Effect of the essential oils of three Cymbopogon plants on RAW 264.7 cells viability2.4 三种香茅属植物精油对LPS诱导RAW 264.7细胞生成NO的影响
NO是一种高活性的氮自由基，由诱导型一氧化氮合酶（iNOS）产生，一氧化氮参与多种生物过程，是宿主先天免疫和多种病原体炎症反应的重要介质[31]。LPS可刺激多种细胞如平滑肌细胞、巨噬细胞和肝细胞等，诱导iNOS生成NO[32-33]，检测LPS致炎模型的NO生成量可表示炎症损伤程度。如图3所示，三种香茅属植物爪哇香茅、柠檬草和芸香草精油在不同的试验浓度下，NO的生成量均显著（P<0.05）低于LPS处理组，随着精油浓度的增加NO生成量总体呈下降的趋势，表明在试验浓度下，三种香茅属植物精油均对LPS诱导RAW 264.7细胞炎症状态具有缓解作用，呈一定的剂量依赖性。三种植物精油在高于2 μg/mL的浓度时，三种香茅属植物精油的NO产生量与阳性药物组地塞米松的NO生成量无显著差异（P>0.05），表明三种植物精油在2~4 μg/mL的浓度下具有良好的抗炎效果，并且不损伤RAW 264.7细胞，作为抗炎药物、抗炎功能产品开发具有较大的潜力。
![]()
图 3 三种香茅属植物精油对LPS诱导RAW 264.7细胞生成NO的影响注：（a）为爪哇香茅，（b）为柠檬草，（c）为芸香草。#、*、&分别表示精油实验组与LPS组、空白组、阳性组（DEX）相比差异显著，P<0.05；##、**、&&分别表示精油实验组与LPS组、空白组、阳性组（DEX）相比差异极显著，P<0.01。Figure 3. Effect of the essential oils of three Cymbopogon plants on NO production in LPS-induced RAW 264.7 cellsGBENOU等[34]认为精油抗炎的物质基础可能是大量的醛分子。本研究中柠檬草精油含有63.05%的萜醛类物质，爪哇香茅中含有萜醛类物质37.85%，而芸香草中几乎不含萜醛类物质，并且三种香茅精油的NO生成抑制强度顺序为柠檬草（IC50值为（0.472±0.121）μg/mL）>爪哇香茅（IC50值为（0.632±0.147）μg/mL）>芸香草（IC50值为（0.669±0.131）μg/mL），柠檬草的抗炎活性最好，爪哇香茅次之，芸香草的抗炎活性较差，抗炎活性与醛类物质含量呈一定的相关性，表明香茅属植物精油的抗炎活性高低可能与所含大量萜醛类物质有关，与GBENOU等[34]的观点相符。但香茅属植物精油的抗氧化活性与所含萜类物质总含量的关系，以及香茅属植物精油的抗炎活性与萜醛类物质含量的相关性，还有待进行更为深入的实验研究而探讨。
3. 结论
本研究测定分析出了三种香茅属植物精油的54种化合物，成分主要为萜类物质，在研究三种香茅属植物精油的体外抗氧化活性时发现精油的抗氧化活性与所含萜类物质总量有一定的相关性。三种香茅属植物精油具有一定的体外抗氧化活性，但弱于与常用强抗氧化剂抗坏血酸。三种香茅属植物精油具有良好的体外抗炎能力，特别是在2~4 μg/mL的浓度下，与阳性对照地塞米松对照（10 μmol/L）活性相当，其抗炎活性可能与香茅属植物精油中萜醛类物质含量有关。
-
![]()
图 1 各物质对DPPH自由基清除率的影响
注：a.抗坏血酸，b.爪哇香茅, c.柠檬草, d.芸香草。
Figure 1. DPPH radical scavenger activity
![]()
图 2 三种香茅属植物精油对RAW 264.7 细胞活力的影响
注：（a）为爪哇香茅，（b）为柠檬草，（c）为芸香草。*表示各实验组与空白实验相比差异显著，P<0.05，**表示各实验组与空白实验相比差异极显著，P<0.01。
Figure 2. Effect of the essential oils of three Cymbopogon plants on RAW 264.7 cells viability
![]()
图 3 三种香茅属植物精油对LPS诱导RAW 264.7细胞生成NO的影响
注：（a）为爪哇香茅，（b）为柠檬草，（c）为芸香草。#、*、&分别表示精油实验组与LPS组、空白组、阳性组（DEX）相比差异显著，P<0.05；##、**、&&分别表示精油实验组与LPS组、空白组、阳性组（DEX）相比差异极显著，P<0.01。
Figure 3. Effect of the essential oils of three Cymbopogon plants on NO production in LPS-induced RAW 264.7 cells
表 1 香茅属三种植物精油化学成分
Table 1 Chemical compositions of the essential oils from three Cymbopogon plants
序号 化合物 保留时间
（min）保留指数计算值
（RIcal）保留指数检索值
（RIlit）百分含量（%） 爪哇香茅（syo-1） 柠檬草（syo-2） 芸香草（syo-3） 1 α-蒎烯 9.625 929 929 — — 0.30 2 莰烯 10.215 943 946 — — 0.34 3 月桂烯 12.212 990 989 0.14 8.83 2.09 4 4-蒈烯 12.524 997 1002 — — 4.41 5 柠檬烯 13.838 1025 1025 4.87 0.09 2.79 6 （E）-β-罗勒烯 14.379 1037 1035 — 0.27 5.88 7 （Z）-β-罗勒烯 14.845 1047 1045 — 0.11 3.29 8 β-榄香烯 30.460 1390 1389 2.17 — 0.28 9 石竹烯 31.503 1415 1415 — — 0.95 10 2,6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）
-环[3.1.1]七碳-2-烯32.275 1434 1434 — 0.25 — 11 γ-依兰烯 33.944 1474 1474 0.15 — — 12 （S,1Z,6Z）-8-异丙基-1-甲基-5-甲烯基-1,
6-环辛二烯34.112 1478 1478 2.04 — — 13 巴伦西亚橘烯 34.147 1479 1484 — — 0.65 14 α-依兰烯 34.914 1498 1498 0.44 — — 15 Γ-杜松烯 35.444 1512 1512 0.42 — — 16 Δ-杜松烯 35.777 1521 1521 — — 0.22 17 α-杜松烯 35.835 1522 1522 1.98 — — 18 （E,E,E）-3,7,11,15-四甲基十六-1,
3,6,10,14-五烯45.435 2013 2019 0.08 — — 19 芳樟醇 17.278 1099 1098 1.08 1.38 1.85 20 异蒲勒醇 19.321 1142 1142 0.91 — — 21 反-3-甲基-6-异丙基-2-环己烯-1-醇 20.935 1177 1177 — 0.13 — 22 香茅醇 23.314 1228 1228.5 7.52 — — 23 香叶醇 24.495 1254 1254 15.48 1.72 34.76 24 反-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醇 25.172 1269 1269 0.88 — — 25 欖[香]醇 36.864 1550 1549 3.69 — 1.38 26 绿花白千层醇 38.692 1599 1598 — — 0.38 27 （2R-顺）1，2,3，4，4a,5,6,7-八氢-α,α,4a,
8-四甲基-2-萘甲醇39.510 1633 1632 — — 0.16 28 γ-桉叶醇 39.568 1635 1635 0.53 — — 29 沉香螺醇 39.787 1644 1642 — — 0.37 30 β-桉叶醇 40.023 1654 1655 0.34 — 0.16 31 甲酸香叶酯 26.608 1301 1305 — 0.17 — 32 乙酸香茅酯 28.851 1353 1353 3.05 — — 33 乙酸香叶酯 30.156 1383 1382 5.66 0.35 18.95 34 丁酸叶醇酯 37.273 1561 1562 — — 0.32 35 反式菊花醛 19.537 1147 1153 — 0.13 — 36 香茅醛 19.765 1152 1153 — 0.20 — 37 （R）-（+）-香茅醛 19.835 1153 1152 37.85 — — 38 顺式柠檬醛 23.861 1240 1240 0.63 26.60 0.30 39 反式柠檬醛 25.237 1271 1270 — 36.12 0.66 40 丁酸乙酯 5.142 801 801 0.08 — — 41 甲基庚烯酮 12.028 985 985 — 1.40 — 42 邻-异丙基苯 13.670 1022 1021 — 0.10 — 43 异佛尔酮 19.006 1136 1132 — 0.39 — 44 癸醛 22.219 1204 1203 0.13 — — 45 （R）-3,7-二甲基-6-辛烯醇 23.319 1228 1220 — 0.24 — 46 2-异丙基-1-甲氧基-4-甲基苯 23.975 1243 1244 — 0.09 — 47 胡椒酮 24.291 1250 1249 — — 7.09 48 甲基壬基甲酮 26.234 1293 1292 — 0.25 — 49 丁香酚 28.997 1356 1356 0.39 — — 50 甲基丁香酚 30.977 1402 1401 — — 6.72 51 2-十三烷酮 34.767 1494 1494 — 0.09 — 52 榄香素 37.132 1557 1558 — — 1.63 53 石竹素 38.078 1582 1582 — 0.19 0.55 54 顺式-9-二十三烯 49.975 2452 2298 0.89 — — 注：—表示物质未测出。 
下载: 导出CSV
表 2 香茅属三种植物精油化合物类型汇总表
Table 2 Compound types of essential oils from three Cymbopogon plants
序号 化合物类型 相对含量（%） 爪哇香茅（syo-1） 柠檬草（syo-2） 芸香草（syo-3） 1 萜醛 38.48 63.05 0.96 2 萜醇 30.43 3.23 39.06 3 萜烯 12.29 9.55 21.2 4 萜酯 8.71 0.52 19.27 5 其他 1.49 2.75 15.99 萜类总含量 91.4 79.1 96.48
下载: 导出CSV
-
[1] AVOSEH O, OYEDEJI O, RUNGQU P, et al. Cymbopogon species; ethnopharmacology, phytochemistry and the pharmacological importance[J]. Molecules,2015,20(5):7438−7453. doi: 10.3390/molecules20057438
[2] HAQUE A M A, REMADEVI R, NAEBE M. Lemongrass (Cymbopogon): A review on its structure, properties, applications and recent developments[J]. Cellulose,2018,25(10):5455−5477. doi: 10.1007/s10570-018-1965-2
[3] 项佳媚, 郑希龙, 魏建和, 等. 香茅草及香茅草茶的研究进展[J]. 世界科学技术-中医药现代化,2017,19(5):874−879. [XIANG J M, ZHENG X L, WEI J H, et al. Research progress in Cymbopogon citratus (DC.) Stapf and lemongrass tea[J]. Modernization of Traditional Chinese Medicine and Materia Medica-World Science and Technology,2017,19(5):874−879. doi: 10.11842/wst.2017.05.028 [4] BRUGGER B P, MARTINEZ L C, PLATA-RUEDA A, et al. Bioactivity of the Cymbopogon citratus (poaceae) essential oil and its terpenoid constituents on the predatory bug, podisus nigrispinus (heteroptera: Pentatomidae)[J]. Scientific Reports,2019,9(1):8358. doi: 10.1038/s41598-019-44709-y
[5] 吴明娟, 唐丽萍, 赵学凯, 等. 香茅油对蠕形螨的体外杀虫作用[J]. 热带医学杂志,2019,19(1):16−20. [WU M J, TANG L P, ZHAO X K, et al. Study on the insecticidal effect of citronella oil on Demodex in vitro[J]. Journal of Tropical Medicine,2019,19(1):16−20. doi: 10.3969/j.issn.1672-3619.2019.01.005 [6] 涂小芳. 香辛料精油的提取及其杀虫、抑菌活性研究[D]. 合肥: 合肥工业大学, 2019. TU X F. Extraction of essential oils from different spices and their insecticidal and antimicrobial activities[D]. Hefei: Hefei University of Technology, 2019.
[7] 陈新华, 万炜, 冯淑军, 等. 香茅油对枸杞蚜虫的触杀毒力及乙酰胆碱酯酶和Na+-K+-ATPase活性的影响[J]. 农业与技术,2017,37(16):70−71, 97. [CHEN X H, WAN W, FENG S J, et al. Effects of citronella oil on contact toxicity, Acetylcholinesterase and Na+-K+-ATPase of Aphis sp J]. Agriculture and Technology,2017,37(16):70−71, 97.
[8] BAYALA B, BASSOLE I H N, MAQDASY S, et al. Cymbopogon citratus and Cymbopogon giganteus essential oils have cytotoxic effects on tumor cell cultures. Identification of citral as a new putative anti-proliferative molecule[J]. Biochimie,2018,153:162−170. doi: 10.1016/j.biochi.2018.02.013
[9] CHEN Z, Ye X, QING K G, et al. Anticancer activity of green synthesised agnps from cymbopogon citratus (lg) against lung carcinoma cell line a549[J]. IET Nanobiotechnol,2019,13(2):178−182. doi: 10.1049/iet-nbt.2018.5145
[10] WRIGHT S C, MAREE J E, SIBANYONI M. Treatment of oral thrush in hiv/aids patients with lemon juice and lemongrass (Cymbopogon citratus) and gentian violet[J]. Phytomedicine,2009,16(2-3):118−124. doi: 10.1016/j.phymed.2008.07.015
[11] PAMELA, RUNGQU, OPEOLUWA, et al. Anti-inflammatory activity of the essential oils of Cymbopogon validus (stapf) ex burtt davy from eastern cape, south africa[J]. Asian Pacific Journal of Tropical Medicine,2016,9(5):415−419.
[12] RUNGQU P, OYEDEJI O, NKEH-CHUNGAG B, et al. Anti-inflammatory activity of the essential oils of cymbopogon validus (stapf) ex burtt davy from eastern cape, south africa[J]. Asian Pacific Journal of Tropical Medicine,2016,9(5):426−431. doi: 10.1016/j.apjtm.2016.03.031
[13] COSTA G, FERREIRA J P, VITORINO C, et al. Polyphenols from cymbopogon citratus leaves as topical anti-inflammatory agents[J]. Journal of Ethnopharmacology,2016,178:222−228. doi: 10.1016/j.jep.2015.12.016
[14] S J, M. S S S, R A, et al. Potential antioxidant and cytoprotective effects of essential oil extracted from Cymbopogon citratus on OxLDL and H2O2 LDL induced Human Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMC)[J]. Food Science and Human Wellness,2017,6(2):60−69. doi: 10.1016/j.fshw.2017.02.001
[15] 赵琳静, 王斌, 乔妍, 等. 香茅叶挥发油的化学成分及其体外抗氧化活性[J]. 中成药,2016,38(4):841−845. [ZHAO L J, WANG B, QIAO Y, et al. Chemical constituents and their antioxidant activities in vitro of volatile oil from leaves of Cymbopogon Citratus[J]. Chinese Traditional Patent Medicine,2016,38(4):841−845. [16] MARTINS H B, SELIS N D, SOUZA C L, et al. Anti-inflammatory activity of the essential oil citral in experimental infection with staphylococcus aureus in a model air pouch[J]. Evidence-based Complementary and Alternative Medicine,2017,2017(1):2505610.
[17] LAKSHMI V, BINGLE L E H, DAVIES M S, et al. Antimicrobial activity of essential oils against multidrug-resistant clinical isolates of the burkholderia cepacia complex[J]. PLoS One,2018,13(8):e0201835. doi: 10.1371/journal.pone.0201835
[18] 刘耀华, 马新耀, 程作慧, 等. 香茅精油对番茄早疫病菌的抑菌作用及抑菌机制[J]. 应用生态学报,2017,28(9):3016−3022. [LIU Y H, MA X Y, CHENG Z H, et al. The antimicrobial activity and mechanism of Cymbopogon citratus essential oil against Alternaria solani[J]. Chinese Journal of Applied Ecology,2017,28(9):3016−3022. [19] 林霜霜, 邱珊莲, 郑开斌, 等. 柠檬香茅精油的成分分析及抑菌作用研究[J]. 中国农业科技导报,2017,19(10):89−95. [LIN S S, QIU S L, ZHENG K B, et al. Composition analysis and antibacterial activity ofthe essential oil from Cymbopogon citratus[J]. Journal of Agricultural Science and Technology,2017,19(10):89−95. [20] MAJEWSKA E, KOZLOWSKA M, GRUCZYNSKA-SEKOWSKA E, et al. Lemongrass (Cymbopogon citratus) essential oil: Extraction, composition, bioactivity and uses for food preservation- a review[J]. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences,2019,69(4):327−341. doi: 10.31883/pjfns/113152
[21] PADALIA R C, VERMA R S, CHAUHAN A, et al. P-menthenols chemotype of cymbopogon distans from india: Composition, antibacterial and antifungal activity of the essential oil against pathogens[J]. Journal of Essential Oil Research,2018,30(1):40−46. doi: 10.1080/10412905.2017.1375035
[22] CHAUHAN, AMIT, VERMA, et al. Post harvest storage effect on essential oil content and composition of Cymbopogon distans(nees ex steud.) wats[J]. Journal of Essential Oil Research,2016,28(6):540−544. doi: 10.1080/10412905.2016.1164762
[23] LEITE B L, BONFIM R R, ANTONIOLLI A R, et al. Assessment of antinociceptive, anti-inflammatory and antioxidant properties of Cymbopogon winterianus leaf essential oil[J]. Pharmaceutical Biology,2010,48(10):1164−1169. doi: 10.3109/13880200903280000
[24] National Institute of Standards and Technology. NIST chemistry webbook, standard reference database number 69[DB]. (2018), [2020-04-17]. https://webbook.nist.gov/chemistry/.
[25] BRAND-WILLIAMS W, CUVELIER M E, BERSET C. Use of a free-radical method to evaluate antioxidant activity[J]. Food Science and Technology-Lebensmittel-Wissenschaft & Technologie,1995,28(1):25−30.
[26] CHAE S Y, LEE M, KIM S W, et al. Protection of insulin secreting cells from nitric oxide induced cellular damage by crosslinked hemoglobin[J]. Biomaterials,2004,25(5):843−850. doi: 10.1016/S0142-9612(03)00605-7
[27] 丛赢, 张琳, 祖元刚, 等. 油樟(cinnamomum longepaniculatum)精油的抗炎及抗氧化活性初步研究[J]. 植物研究,2016,36(6):949−954, 960. [CONG Y, ZHANG L, ZU Y G, et al. Anti-inflammatory and antioxidant activity of Cinnamomum longepaniculatum Essential Oil[J]. Bulletin of Botanical Research,2016,36(6):949−954, 960. doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2016.06.020 [28] LI M, LIU B, BERNIGAUD C, et al. Lemongrass (Cymbopogon citratus) oil: A promising miticidal and ovicidal agent against sarcoptes scabiei[J]. PLoS Neglected Tropical Diseases,2020,14(4):e0008225. doi: 10.1371/journal.pntd.0008225
[29] CHAGONDA L S, MAKANDA C, CHALCHAT J C. Essential oils of cultivated Cymbopogon winterianus (jowitt) and of c. citratus (dc) (stapf) from zimbabwe[J]. Journal of Essential Oil Research,2000,12(4):478−480. doi: 10.1080/10412905.2000.9699570
[30] 杨欣, 姜子涛, 李荣. 调味香料云南爪哇香茅挥发油化学成分的研究[J]. 中国调味品,2010,35(2):46−48. [YANG X, JIANG Z T, LI R. Chemical composition analysis of stage extraction volatile oils in spice, Cymbopogon winterianus grown in Yunnan[J]. China Condiment,2010,35(2):46−48. doi: 10.3969/j.issn.1000-9973.2010.02.007 [31] WALLACE J L. Nitric oxide as a regulator of inflammatory processes[J]. Mem Inst Oswaldo Cruz,2005,100 Suppl 1:5−9.
[32] WANG B, SU X S, ZHANG S H. Structure of nitric oxide synthase and its catalytic mechanism[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry,2005,25(3):342−345.
[33] NATHAN C. Nitric-oxide as a secretory product of mammalian-cells[J]. Faseb Journal,1992,6(12):3051−3064. doi: 10.1096/fasebj.6.12.1381691
[34] GBENOU J D, AHOUNOU J F, AKAKPO H B, et al. Phytochemical composition of Cymbopogon citratus and Eucalyptus citriodora essential oils and their anti-inflammatory and analgesic properties on wistar rats[J]. Molecular Biology Reports,2013,40(2):1127−1134. doi: 10.1007/s11033-012-2155-1
-
期刊类型引用(8)
1. 张乾坤，康桦华，刘梦竹，涂杜，徐志宏. 肉品保鲜包装材料与新技术研究进展. 包装工程. 2024(03): 126-138 . 
百度学术
2. 王金霞，杨波，罗瑞明，李荣，陈雪妍，张倩，胡丽筠. 宰后贮藏期间滩羊肉线粒体氧化磷酸化与色泽稳定性的关系. 食品科学. 2024(08): 202-209 . 百度学术
3. 王华安，刘启超，黄得草，张利军，刘美玉. 中高氧气调包装对冷鲜鸭肉品质的影响. 农产品加工. 2024(21): 36-40+46 . 百度学术
4. 赵红波，叶磊海，杨黎耀，郎欢，陆燕萍，柴振林，欧菊芳. 冷鲜猪肉在贮藏过程中生物胺含量变化及不同包装方式对生物胺含量变化的影响研究. 食品安全质量检测学报. 2023(12): 126-135 . 百度学术
5. 刘文轩，罗欣，杨啸吟，张一敏，朱立贤，毛衍伟，梁荣蓉，马伟民，杨振刚. 脂肪含量对雪花牛排在高氧气调包装贮藏期间肉色稳定性的影响. 现代食品科技. 2022(02): 110-118 . 百度学术
6. 霍霞飞，张德权，苏媛媛，古明辉，陈丽，李少博，王卫，郑晓春. 三甲胺和二甲胺表征冷鲜羊肉新鲜度. 肉类研究. 2022(07): 13-19 . 百度学术
7. 周立，张锐，王卫，张佳敏，王素，侯成立，白婷. 不同气调包装对冷鲜羊肉保鲜效果研究. 包装工程. 2022(21): 1-9 . 百度学术
8. 马红艳，张德权，陈丽，郑晓春. 荧光特征分子表征冷鲜羊肉新鲜度. 农业工程学报. 2022(22): 270-279 . 百度学术
其他类型引用(8)
下载:
计量
- 文章访问数: 456
- HTML全文浏览量: 112
- PDF下载量: 37
- 被引次数: 16
