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茶树精油的药理作用

发布日期:2020/10/20 9:13:08

背景及概述[1-2]

植物精油(Plantessentialoil),作为天然植物的次级代谢产物,是从植物的根、茎、叶中提取得到的一类具有天然芳香气味的油状液体的总称,被认为是世界上现有的无危害性的天然物质之一。全世界植物精油的种类约为3000种,其中存在药理学活性的接近百种。一种精油通常约由100多种化学物质组成,其组分相对复杂。根据植物的种类,可将植物精油分为花香、木质、树脂、土质、柑橘、辛香、樟脑、草木等八类。多数精油具有广谱抑菌和杀菌、抗氧化、抗炎症和促生长的作用。此外,精油可在控制养殖场环境、调控畜禽免疫机能、促进营养物质吸收等方面具有可期待性。因此,精油成为新型饲料添加剂不可或缺的原料。但现阶段,精油往往在杀菌和防腐等制剂中得到大力研发,广泛应用于食品保鲜及日用品行业。目前,越来越多的研究人员从天然植物中寻找抗生素替代品,天然植物中含有的萜类化合物是一种优良的天然抗菌物质,人们为精油赋予“液体黄金”的盛名。

互叶白千层(Melaleucaalternifolia),是一种桃金娘科(Myrtle)、白千层属(Melaleuca)的长绿状小乔木或灌木。原产于澳大利亚及新西兰的部分地区。中国约1990年开始,先后由广东、广西、海南、福建、云南等地开始引种并形成一定的种植规模。茶树精油(TTO)是利用水蒸气蒸馏(SteamDistillation,SD)技术从互叶白千层的根、茎、叶中提取出来的一种油状液体,外观呈无色,稍带黄色。属白千层萜品型香料油,携有怡人的天然香味。TTO在杀灭病原微生物及保健方面具有较好的药理学活性,可抗病毒、抗氧化、抗炎症、抗寄生虫、促进伤口愈合,是一种可替代抗生素的优良天然抗菌剂,无毒无公害。目前,TTO已广泛应用于基础医药、日用品、保鲜、制药等行业。然而,由于茶树90%以上都存活于澳大利亚,引种过程复杂,加上提取工艺相对落后,使得其本身的生产成本较高。受种植地域的差异性,国内外茶树精油组份及相对含量也不尽相同,因而没有形成统一的质量标准,影响了其在基础兽药中的开发及利用,极大地阻碍了TTO产品在我国研发与推广。近些年,由于抗生素的滥用,细菌耐药性及兽药残留逐渐成为世界性话题,越来越多的研究人员从天然植物中寻找抗生素替代品,TTO作为迄今为止发现的最有效的天然抗菌剂之一,有望成为一种可缓解全球抗菌药物危机的天然抗菌剂,得到了广大科研工作者的青睐,有利于TTO相关产品的研发及推广。

组分[3]

茶树精油中大多数组分为萜烯烃,即包括单萜烯、倍半萜烯及其相关的醇类。萜烯烃是挥发性芳香族烃,且可被认为具有分子式C5H8的聚合物。通过借助气相色谱和气相色谱-质谱联用仪检测了800多种TTO样品,并报告了约100种组分及其浓度范围。TTO的相对密度为0.885~0.906,难溶于水,与非极性溶剂混溶,具有广泛的生物活性。茶树精油的抗菌活性归因于其特征组分Terpinen-4-ol、1,8-Cineole。因此,为了提高TTO抗菌活性,设定Terpinen-4-ol含量的下限为30%,在一定的浓度范围内,其含量与抗菌活性呈正相关。TTO的组分在储存过程中可能发生显著变化,随着β-甲基水平升高,β-萜品烯含量下降,光、热、是否暴露于空气和水分含量都会影响TTO的稳定性。因此,TTO应保存在黑暗、阴凉、干燥的条件下,优选在容纳少量空气的容器中。由于受地域条件及种植技术的不同,使得中国引种的互叶白千层树种含有芳香油的主要成分差别甚大,但Terpinen-4-ol的含量均在30%~40%之间。根据TTO主要成分含量的多少,可分为Terpinen-4-ol型(Terpinen-4-ol≥30%)、1,8-Cineole型(1,8-Cineole≥35%)和Terpinolene型(Terpinolene≥40%)3种类型。从1996年TTO国际化标准产生之后,国内相继制定了TTO广东省地方标准和国家标准GB/T26514-2011,后者规定Terpinen-4-ol型TTO的特征组分含量:1,8-Cineole含量≤5%,Terpinen-4-ol含量≥30%。其主要组分结构式如下:

药理作用[3]

1. 抗细菌作用

长期以来,茶树精油是众所周知的药物,有很强的药理活性,在全球范围内易于得到,且具有抗菌活性。直接口服和注射是有毒的,但可用于局部表面。在TTO的所有药理活性中,其抗菌活性最受关注。最早报道该抗菌活性的是吸入“茶叶”的碎叶,以治疗咳嗽和感冒,或直接洒在伤口上,涂敷于皮肤表面。外,茶树枝叶被浸泡用以治疗喉咙痛或皮肤疾病。研究表明,TTO在哺乳动物细胞体外不具有遗传毒性,它可作为活性成分参与许多用于治疗皮肤感染,以控制头皮屑、痤疮、虱、疱疹和其他皮肤感染的局部制剂。通过对800个TTO样品的研究,确定了其对20多种细菌具有广谱抑菌作用。通过应用TTO对15属161株口腔细菌的体外抗菌活性研究,发现其MIC和MBC的范围为0.003%~2.0%(v/v),其中对粪肠球菌菌株的范围最大,大于8%。在研究TTO、百里香油和黑种草漂白亚麻纤维油对消除粪肠球菌的影响(体外研究)中发现,3种油通过琼脂扩散和磁盘蒸发方法均可对不同浓度、不同水平的粪肠球菌表现出抗菌活性。对于寻常百里香油,MBC为2μL/mL,对于TTO和黑种子油为32μL/mL。TTO在低浓度下具有抑菌作用,但在较高浓度下具有杀菌作用。虽然确切的用机制还不清楚,但在一定程度上已被假设并证明,TTO可通过增加引起裂解的脂质体系统的渗透性而使膜丧失完整性发挥作用,并由离子的泄漏和抑制呼吸而最终导致细菌死亡。TTO被认为是抗生素局部抗微生物的重要替代品,即至少可替代抗生素用于局部临床。

2. 抗真菌作用

茶树精油对真菌具有较强的杀灭作用,通过研究茶树游离油和其纳米乳剂体外抗真菌作用,在100%生长抑制下测定MIC。评估茶树游离油对巴西隐形球菌的最小抑制浓度(MIC)范围为531.5~2125μg/mL;MIC50和MIC90分别显示在1062.5μg/mL和2125μg/mL之间。可见茶树游离油对真菌有较好的药理学作用,能有效的抑制其生长。

3. 抗病毒作用

尽管人们早已认识到TTO具有抗病毒活性,但这方面的研究还比较局限。只有少量关于HSV对TTO具有敏感性及TTO制品治疗复发性唇疱疹的文献报道,其结果虽然都显示出TTO对HSV有很好的抗病毒作用,但并没有得到更多的重视。2003年初,非典型肺炎爆发引起了科研工作人员对TTO的关注,国内研究人员迫切希望了解国产TTO对病毒是否具有良好的杀灭能力。将不同浓度的TTO作用于已被PV感染的细胞,观察国产TTO对PV的灭活作用,更深层次的揭示其药效学价值,探索将国产TTO研发成绿色、环保的消毒产品的可行性。结果显示:0.5%TTO作用40min和60min分别能灭活PV4.33log10和PV5.5log10,1.0%TTO作用40min和60min能灭活PV5.33log10和PV5.5log10。由此成功将TTO引入到抗病毒系列产品中,在药物研发中具有重要的意义。

4. 抗氧化作用

从TTO的化学组成中了解到TTO含有较多的酚酸类和帖品类物质,这两类物质属于天然抗氧化物质,而萜类化合物中含有不饱和键,易发生加成反应,因此极易与氧化性很强的物质发生氧化还原反应,属于强还原性物质,其抗氧化作用在临床应用及抗衰老研中有重要的研究价值。抗氧化性主要表现在对DPPH自由基有很好的清除能力,在临床研究中具有重要的意义。TTO抗氧化成分包括α-Terpineol、Terpinolene、γ-Terpineol,通过对TTO抗氧化性的对比,得出其抗氧化性由弱到强依次为:γ-Terpineol、Terpinolene、α-Terpineol。TTO作为一种抗氧化剂广泛引用于日化行业,在医药行业的探索也已经起步伴随着科技的进步,其抗氧化性能定会在日常生活中得到更加广泛的应用。

5. 防腐作用

茶树精油属于澳大利亚本土的传统药物,用于瘀伤、昆虫叮咬和皮肤感染。其在20世纪20年代被重新定义为比苯酚更有效的局部防腐剂。通过借助诱导白细胞分化来反应生物活性成分的模型系统,来研究TTO原油和纯化的“活性”成分,结果显示TTO的防腐作用似乎部分归因于白细胞活化。TTO在食品加工、贮存、运输过程中具有较好的防腐保鲜作用,将TTO通过乳化技术制成不同浓度的乳液,以浸泡或喷淋方式处理香蕉,结果显示其能显著延长香蕉的贮藏时间,起到很强的防腐效果。由此可见,TTO具有很强的抑菌防腐作用,遏制了病原微生物的传播,保障了人类及动物的安全。

6. 抗炎、抗肿瘤作用

茶树精油的抗炎作用,归因于其主要组分Terpinen-4-ol。另外,精油还能抑制脂多糖诱导细胞释放TNF-α、IL-1、IL-10、E2等炎症因子,从而对机体产生保护作用。据文献报道1,8-Cineole同样可对一些肿瘤细胞(KB细胞、肝癌细胞、宫颈癌细胞、白血病细胞等)有显著地抑制作用,发现其主要抗肿机理是使细胞内P-糖蛋白水平升高,引起对P-糖蛋白呈阳性反应的耐药肿瘤细胞的凋亡,从而实现抗肿瘤效果。

应用[3]

茶树精油是一种天然抗菌物质,有望可研制成为一种替代抗生素的新型药物,其在临床中得到广泛的应用,具有光明的研究开发前景。

1. 用于皮肤病及口腔真菌感染

茶树精油用于治疗皮肤病及口腔真菌感染具有很悠久的历史,从1770年英国探险家JamesCook就发现互叶白千层叶的煮沸液可用于刀伤、烧伤及蚊虫叮咬;

1923年澳大利亚化学家Penfold博士发现TTO的杀菌效果比石碳酸高30倍;1972年,Walker用TTO、异丙醇和羊毛脂为原料,配制成不同比例的TTO制剂,用于治疗脚癣、真菌感染等。TTO对治疗轻微及中度炎症及非炎症唑疮有很好的疗效,其中5%TTO乳剂可用于治疗痤疮,治疗效果明显强于5%过氧化苯甲酰,并且应激反应比较少见。100%TTO与2%萘酚软膏联用,可用于治疗甲癣,而单独10%TTO还可用来治疗足癣。通过采用随机对照单盲法研究了6%TTO凝胶治疗复发性唇疱疹18例临床疗效,出现了明显的治疗效果。应用0.34%TTO漱口水研究了其对口腔内细菌的杀灭效果,得出了TTO可减少口腔细菌数,但不能减低其活力,显著降低牙龈沟出血指数。由得出TTO对于口腔护理具有显著的保护作用。

2. 用于治疗妇科炎症及化脓性炎症

由于茶树精油有较好的杀菌效果,以TTO为原料制作的引导栓剂可用于治疗阴道细菌病及念珠菌病。茶树精油经皮下或肌肉注射可治疗该类疾病,具有明显的效果。另外TTO还可用于治疗肿瘤破溃所致的恶心溃疡。这些临床应用,主要是从药理作用中得到的,具有可期的临床研究价值,由于天然抗菌剂和化学消毒剂比,药量较化学消毒剂大,时间稍长,有时会引起皮肤及口腔毒性反应,但很少出现过敏反应。因此,TTO可被认为是一种安全系数较高的的天然抑菌杀菌剂。

3. 在日用品中的应用

随着人类生活水平的提高,医学美容行业的逐渐兴起,加上老龄化趋势逐年上升,化妆品已成为时代的主流。由于TTO具有良好的抗氧化作用,加上天然怡人的芳香气味,优良的皮肤渗透作用,出口产品品质已得到英国药业手册认可。因此,TTO是研制化妆品的最佳原料,近几年在化妆品方面的应用有了很大的发展,尤其在美国、欧洲、澳大利亚和亚洲等地得到了广泛应用,它既是天然的防腐杀菌剂,也是优异的天然护肤油脂,可广泛用于各类香波、焗油、护肤祛皱剂、祛臭剂等配方中,符合新时代背景下绿色、环保的科学理念,为日用品的研究与开发提供来源。

4. 用于果实采摘后的保鲜

茶树精油作为天然广谱抑菌物质,其强烈的抗氧化性能决定了其可作为生物保鲜剂应用于果实采后的保鲜上,在防制病原菌病害上起积极作用,能有效的增长果实采摘后的保鲜期。将TTO用于果实保鲜上,通过对不同处理方式下果实品质、病害控制的作用效果及各自商业应用上的优缺点的阐述,揭示了TTO的抗真菌机理。通过单因素试验方法获得了TTO对草莓防腐保鲜的最佳条件,为TTO能在食品行业中大力开发应用提供理论参考。通过响应面法和单因素试验法得出牡丹切花分别在水性丙烯酸82.95g/L、TTO0.65mg/mL浓度下,持续喷涂10.28min,能有效增加切花的观赏时间、降低失水率和最大花径皱缩率,延长了牡丹切花的观赏时间和提高观赏品质,相应的提高了牡丹切花的利用价值。显然,TTO在果实保鲜上的价值不言而喻,随着生活质量的提高,相信TTO的保鲜作用会不断得到验证。

5. 饲料添加剂的原料

茶树精油拟属于植物精油的一种,植物精油具有促进动物生长、提高饲料转化率和增强免疫等功能。通过在饲料中添加TTO,发现添加TTO剂量不同影响效果不同,适当剂量能有效的改善育肥猪生长性能及肉品质。通过在食物中添加150mg/kgTTO能促进罗非鱼的生长,且效果明显优于低剂量组,具有和饲料添加剂同等的效果。茶树精油不仅能够提高机体免疫性能,还可促进肠道代谢,进而促进动物机体对营养成分的吸收。综上所述,TTO可作为优良的饲料添加剂,不仅促进畜禽生长,还可改善畜禽营养价值,是一种可代替抗生素的天然饲料添加剂。

6. 复合材料及不同剂型的研制

茶树精油作为植物精油的一种,其挥发是在所难免的,易受到光、温度、空气的变化而挥发,在一定的作用下可氧化,这些挥发产物对皮肤有一定的致敏性,会掩盖茶树精油本身的性能。TTO、壳聚糖为原料,合成TTO壳聚糖复合材料,在性能上不仅可避免TTO的挥发及氧化,最主要是延长了Terpinen-4-ol抑菌效果,两者取长补短,为更多TTO复合材料的研发提供了参考依据,结合复合材料的制备,研发出一系列易于吸收和稳定的药物剂型,从而使消费者利益得到更好保障。

制备[1]

植物精油提取方法较多,但较传统、最适用的方法为水蒸气蒸馏法。近些年,分子蒸馏技术(MolecularDistillation,MD)、超临界流体萃取技术(SupercriticalFluidExtraction,SFE)及溶剂萃取技术(SolventExtraction,SE)的兴起推动了植物精油的开发。SD技术产油量不超过原料湿重的2%,但操作简便,原料及设备要求低,易于精油的加工和生产。通过运用MD原理,在SD的基础上增加了真空蒸馏纯化装置,不仅解决了提取过程中由于1,8-桉叶素(1,8-Cineole)浓度过高引发的不良反应,还得到了相对含量较高,以松油烯-4-醇(Terpinen-4-ol)为主要杀菌物质的更加优质TTO,为TTO有效成分的富集提供方法保障。吴燕斌(2016)通过借助超临界CO2技术萃取互叶白千层,得到TTO粗提取物,并运用MD对其进一步提纯,结果TTO特征组分中Terpinen-4-ol相对含量达47.52%,1,8-Cineole含量却降至2.42%,从而使提取的TTO香气相对纯正、颜色淡黄透明,杂质率低,更加符合TTO日化级标准。运用乙醇溶剂萃取法分离TTO,出油率约为1.15%,得到80多个物质,鉴定出其中的41种,结果显示:TTO主要含有Terpinen-4-ol、1,8-Cineole、α-松油醇等组分。

主要参考资料

[1] 茶树精油抗炎抗菌功效的研究现状

[2] 茶树精油的生物活性及其在对虾保鲜中的应用

[3] 茶树精油消毒剂开发及杀菌机理研究

免责申明

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