关于荟尚

H&S AROMA EDUCATION CENTER荟尚芳香教育学院，简称“荟尚”，取“草木荟萃、崇尚自然;芳香教育、全心投入”之意，其英文来源于短语“Heart and soul (全心全意)”简写为“H&S”一-全心全意致力于芳香教育、全心全意传播芳香文化。

本文摘自于《Aromatherapy Times》（芳疗时代）

作者：Jean Baptiste Hzounda Fokou, Pierre Michel Jazet Dongmo, Fabrice Fekam Boyom

精油是植物挥发性次级代谢物的复杂混合物，其成分会随诸多因素发生变化，这往往导致人们对其卓越药理特性产生认知偏差。事实上，从采后处理到化合物萃取鉴定的全过程，都可能导致精油原始化学型被误判。

尽管精油的药理价值自古便在传统应用中得到印证，且部分化学型已被证实对世界卫生组织（WHO）列出的十大致命疾病具有抑制作用，但由于缺乏可靠简便的质量分析手段，精油滥用问题日益突出。

精油是由萜类化合物、酚类化合物等构成的植物挥发性成分混合物，其生物合成依赖植物特化细胞完成——这些细胞（如腺毛、分泌腔、渗透细胞等）广泛分布于植物的叶、花、根等器官中，具体分布位置因植物种类而异。这类能产生挥发性香气成分的植物被称为芳香植物，它们并非局限于特定分类群，而是遍布整个植物界。

需要明确的是，精油成分与植物分类群无绝对对应关系，其前体物质在植物体内均以挥发性次级代谢物形式存在。即便同一物种，不同植株的精油化学成分也可能存在显著差异，这种差异主要受四大类因素影响：非生物因素、生物因素、采后处理方式、萃取技术及保存条件。

1.1 影响精油成分的核心因素

非生物因素涵盖所有影响植物次级代谢的环境条件，包括土壤水文特征、pH值、盐度、宏观气候，其中植物生长的微气候（小气候）对成分调控作用尤为显著。

生物因素则涉及所有影响植物代谢的生命体：一方面包括土壤微生物及各类有机体——植物合成次级代谢物的核心目的，便是抵御病原体入侵、与共生生物互动及吸引传粉昆虫；另一方面也包括植物自身的遗传特性。

采后处理是指从植物采收至精油萃取之间的所有工序。研究普遍证实，萃取前对植物原料进行干燥可显著提高出油率，但采收后原料内部次级代谢物会发生生化反应，导致最终产物的化学成分与植物体内原始状态产生差异，此时需在生物活性与产量之间寻找平衡。

萃取方法对精油成分的影响同样关键。目前主流萃取技术包括蒸馏法、压榨法、溶剂萃取法及微波辅助萃取法等，其中仅水蒸馏法、微波辅助法及柑橘果皮压榨法能获得严格意义上的精油。其他方法因会同时提取非挥发性成分，需额外纯化处理；而加氢热馏法由于精油在水中停留时间过长，会导致酯类等易水解化合物发生化学转化。

精油的保存过程也可能引发成分变化。由于其主要成分多为含双键的不饱和化合物，普遍具有光敏性和氧化性，易受光照、氧气影响而变质。凭借这些独特的生物特性，精油在人类生活中应用广泛：营养学中用作食品防腐或调味剂，化妆品中作为芳香成分，药理学中则是重要的活性物质来源，对传染性与非传染性疾病均有潜在作用。

本文旨在系统探讨精油次级代谢物的生物合成机制、萃取工艺、化学特征，及其对抗WHO认定的重大疾病的药理潜力。

2.1 生物合成

萜类化合物与苯丙素衍生物是精油的核心成分。多数植物精油中萜类化合物含量可达80%左右，而苯丙素衍生物则赋予精油独特的风味、香气及辛辣感。这两类化合物源自不同初级代谢物，合成途径完全独立。

2.1.1 萜类化合物的生物合成

“萜烯”一词由德国化学家凯库勒命名，最初特指松节油中富含的C₁₀H₁₆类化合物；其衍生物C₁₀H₁₆O与C₁₀H₁₈O统称为樟脑类物质。凯库勒的助手瓦拉赫（Wallach）曾对蒎烯、柠檬烯、水芹烯等多种成分进行表征，这些物质在当时被误认为松节油的人工产物，如今已证实是精油的天然组分。

从化学定义上，萜类化合物是萜烯（含双键的烃类）及其含氧衍生物的总称，又称类异戊二烯，均以5碳结构的异戊二烯为基本单元构建而成。异戊二烯的合成主要通过两条途径，且发生于特化细胞的不同部位：细胞质中通过甲羟戊酸途径合成，质体中则通过1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸途径（DXP途径）合成，这一差异是理解精油化学多样性及药理特性的关键（见图1）。

根据植物种类及酶的催化能力，部分萜类化合物可相互转化，最典型的便是百里酚与香芹酚的双向转化，这种转化由植物生理需求与环境条件共同调控。这一特性导致同一植物在不同产地、不同采收时间或不同成熟阶段，其精油化学型可能存在巨大差异，大蒜、薰衣草及香蜂草中均已观察到此类现象。

2.1.2 苯丙素的生物合成

芳香植物合成的苯丙素类化合物种类繁多，本文重点关注挥发性苯丙素的合成途径。相较于类异戊二烯，挥发性苯丙素的合成在多数植物中并不活跃，但也存在特例——丁香油的主要成分便是苯丙素类的丁香酚。

目前植物体内参与挥发性苯丙素合成的酶系尚未完全明确，因此其合成机制存在多种解释。从代谢流角度看，挥发性酚类的合成起点为苯丙氨酸，该物质在苯丙氨酸氨基裂解酶作用下转化为肉桂酸，进而生成对香豆酸；对香豆酸的后续合成路径则由植物自身酶系特性决定，主要分为两种分支（见图2）。

2.2 精油萃取

萃取是影响精油化学成分的关键环节。严格意义上的精油特指通过蒸馏法获得的挥发性香气混合物，而微波辅助萃取、溶剂萃取等技术虽能获得芳香产物，但多伴随人工转化成分。以下将介绍主流萃取方法及其对精油原始化学特征的影响。

2.2.1 蒸馏法

蒸馏法以水蒸气为载体，通过加热使植物原料中的挥发性成分蒸发：将原料浸入水中或直接通入蒸汽，高温高压环境促使精油成分随水蒸气挥发，经冷凝后形成油水混合物，再通过密度差异实现分离。

该方法主要分为水蒸馏（原料浸于水中）与蒸汽蒸馏（原料不与水直接接触）两种。

蒸馏法的核心局限在于易改变精油成分：

其一，高温会导致热敏性成分降解或发生异常化学反应，产生植物体内不存在的物质；

其二，长时间与水接触会加速酯类等成分的水解，生成新化合物；

其三，使用克莱文格尔仪器时，精油暴露于光照下易发生光氧化，产生大量非天然含氧衍生物。

Kamii等人的研究印证了这一现象：采用水蒸馏法分析薰衣草萃取物时，检测到25.3%乙酸芳樟酯、16.4%萜烯-4-酮等成分；而使用另一种技术时，罗勒烯含量升至30.6%，并出现单独存在的薰衣草醇与植醇。类似的成分差异在其他植物的研究中也普遍存在。

2.2.2 微波辅助萃取

该技术是蒸馏法的改良版，以微波替代传统电热装置作为加热源。理论上，微波能更高效地破碎植物组织，但其实际出油率与传统蒸馏法并无显著差异。

其工作原理是通过微波改变水分子极性并产生热量，作用与传统蒸馏相似，但额外存在异构体转化的风险——微波能量可能导致化合物立体结构发生改变。

2.2.3 压榨法

该方法专为柑橘果皮设计，通过冷压方式提取精油，可有效避免热加工对成分的破坏，因此能保留原料的天然香气与活性成分。其主要局限是适用性单一，无法用于植物其他部位的精油提取。

2.2.4 脂吸法

这是一种古老的花香萃取技术，利用油蜡对精油成分的溶解特性实现提取：冷提取需耗时一个多月，加热可将时间缩短至数小时。吸附了香气成分的蜡质称为“凝香体”，经极性溶剂溶解后，再用无水乙醇萃取分离。

该方法的产物仅含部分精油成分，且混杂其他脂溶性萜类，因此被称为“原精”，而非严格意义上的精油。

2.2.5 溶剂萃取

作为最古老的提取技术之一，其原理是利用有机溶剂（如石油醚、乙醇）溶解细胞内化合物，可在常温或高温下进行。

萃取液经旋转蒸发去除溶剂后得到粗提物，但因同时提取了非挥发性成分，产物化学特征无法反映植物天然挥发性成分，需进一步纯化才能获得精油。

2.2.6 超临界流体萃取

这是目前最先进的萃取技术，利用高压使气体达到超临界状态（兼具气态渗透性与液态溶解性）。该方法可通过调节温度和压力控制溶剂极性，其中超临界CO₂因液化压力低、反应惰性、无毒环保且易分离的特性，成为首选溶剂。

萃取后仅需降压即可实现CO₂与精油的分离，但该技术设备复杂、成本较高，限制了其普及应用。

2.3 化学分析

精油的化学分析可采用有机化学领域的多种技术，由于其挥发性特征，气相色谱法（GC）是首选分析手段。

但单一色谱法数据不足以完成精准定性，因此常与质谱（MS）、红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）等技术联用。高效液相色谱（HPLC）及其衍生技术（如HPLC-MS）的发展，也为精油分析提供了新选择。

以下重点介绍应用最广泛的气相色谱联用技术及红外光谱技术。

2.3.1 气相色谱及其联用技术

气相色谱法基于化合物在流动相（常温气体）与固定相（高温下微熔的固体）之间的亲和力差异实现分离。

分析时，将精油与己烷或戊烷混合后注入200℃的进样口，混合物随流动相进入50℃左右的色谱柱，柱温以1-5℃/分钟的速率梯度升温；当温度达到化合物沸点时，该成分挥发并脱离固定相，最终被检测器捕获。

精油分析中常用氢火焰离子化检测器（FID），化合物燃烧引发的火焰温度变化会转化为特征色谱峰，结合保留时间与Kovats指数可完成定性。Kovats指数（KI）与算术指数（AI）的计算公式如下：

KI(x) = 100Pz + 100×(logRTx - logRTPz)/(logRTPz+1 - logRTPz)  （公式1）

AI(x) = 100Pz + 100×(RTx - RTPz)/(RTPz+1 - RTPz)  （公式2）

其中，Pz与Pz+1分别为含z个和z+1个碳原子的正构烷烃，RT为化合物保留时间。当GC与MS联用时，化合物经电离后形成特征质谱图，可进一步提高鉴定精度。

然而，数据库中保留指数的重叠问题常导致鉴定误差。以弱极性DIMS 5P色谱柱为例，NIST数据库中桉油醇（1,8- cineole）的保留指数范围为1021-1044，这一区间与罗勒烯（1028-1047）存在重叠；α-蒎烯（921-944）与另一种萜烯（936-959）的保留区间也部分重合。

Babushok的研究显示，在Adams数据库中，桉油醇的保留时间区间（8分57秒至9分44秒）内可匹配24种化合物。

这种重叠易导致研究者将精油误判为文献报道的化学型，而非其真实化学组成，凸显了数据解读在分析过程中的关键作用。

2.3.2 红外光谱与化学计量学分析

红外光谱技术利用分子对红外光的特征吸收实现分析：红外线穿过样品时，部分能量被分子吸收，导致化学键发生伸缩、弯曲、扭转等振动，形成独特的吸收光谱。

单一化合物的光谱可直接通过特征峰定性，因其各官能团的吸收区域已明确（见图3）；但精油作为混合物，其光谱峰是多种分子振动的叠加，需结合化学计量学工具才能精准解析。

光谱的“指纹区”是精油质量控制的核心依据——该区域的吸收特征如同人类指纹般具有唯一性。通过一阶导数处理可提高光谱分辨率，二阶导数则能显示各吸收峰的负峰信号（见图4A）；结合基线校正、平滑、曲线拟合等数据处理手段，可显著提升分析精度。

已有多项研究证实，该方法能有效区分不同化学型的精油，为快速质量筛查提供了可靠手段。

精油堪称大自然的馈赠，被誉为“森林的灵魂”，其香气与成分由植物物种的酶系特征决定，而酶系活性又受生物因素（如微生物互动）与非生物因素（如气候、地理）的双重调控。

尽管精油的药理潜力已得到证实，但从植物采收、萃取加工到成分分析的全链条中，诸多环节都可能导致其化学特征改变，进而引发对其药理价值的误读。

更值得关注的是，富含芳香植物的热带地区多为发展中国家，缺乏先进的检测设备与标准化技术，这进一步制约了精油的规范化应用。

为此，建立统一的采后处理与萃取标准，推广傅里叶变换红外光谱（FTIR）等高效分析技术，是实现全球精油质量标准化的关键路径，也是推动其药理价值合理开发的基础。