通过延长遮阴干燥时间提高白蒿（Artemisia herba-alba）精油的产量及其抗氧化、细胞毒性和抗凋亡活性

《Process Biochemistry》：Enhanced Yields of Artemisia herba-alba Essential Oils via Extended Shade-Drying and Their Antioxidant, Cytotoxic, and Anti-apoptotic Activities

Artemisia herba-alba遮阴干燥时间影响精油产率及活性，一周干燥（B2）产率最高，且抗癌活性显著（IC50=4.99 μg/mL），抗氧化活性随干燥时间延长增强（B4达79.58 mg Trolox）。成分分析显示单萜烯随干燥增加，B1含23种成分，B4仅12种。建议一周遮阴干燥以优化产率和生物活性。

　　

哈姆杜恩·A·穆罕默德（Hamdoon A. Mohammed）|洛特菲·M·阿鲁瓦（Lotfi M. Aroua）|法雷斯·J·阿尔法齐（Fares J. Alfazi）|莫斯塔法·M·赫加齐（Mostafa M. Hegazy）|萨布里·梅萨乌迪（Sabri Messaoudi）|苏利曼·A·阿尔马哈茂德（Suliman A. Almahmoud）|里亚兹·A·汗（Riaz A. Khan）|法哈德·M·阿尔明德雷杰（Fahad M. Alminderej）|莫赫德·马西赫·乌扎曼·汗（Mohd Masih Uzzaman Khan）|艾哈迈德·伊斯梅尔（Ahmad Ismail）

沙特阿拉伯布赖达（Buraydah）卡西姆大学（Qassim University）药学院药物化学与生药学系，邮编51452

摘要

多种因素会影响芳香植物精油的产量和质量，尤其是干燥时间和干燥过程。本研究探讨了延长阴凉干燥时间对Artemisia herba-alba精油产量和成分质量的影响。Artemisia herba-alba是一种重要的芳香药用植物。新鲜植物材料样本（B1）分别经过1周（B2）、2周（B3）和3周（B4）的干燥处理后，通过水蒸气蒸馏法提取精油，并进一步利用GC-MS技术进行分析。结果显示，B2组（1周干燥）的精油产量最高。GC-MS分析表明各组精油成分存在显著差异：B1组含有23种化合物，B2组21种，B3组16种，B4组12种。值得注意的是，新鲜植物材料中的精油中倍半萜类化合物含量较高，尤其是davanone和γ-cadinene；而单萜类化合物在干燥后的样本中更为集中。此外，阴凉干燥提高了Artemisia herba-alba精油的抗氧化活性，其中B4组的还原能力和自由基清除能力最强，分别达到21.02毫克和79.58毫克Trolox当量。在抑制乳腺癌细胞株MCF-7方面，B2组的效果也优于正常细胞株HSF组，IC50值分别为4.99微克/毫升和56.4微克/毫升。B2组精油还能诱导MCF-7细胞发生坏死并引发晚期凋亡反应。B2组精油中桉叶醇浓度的增加可能对其抗癌效果有所贡献，因为桉叶醇与caspase-3晶体结构中的关键氨基酸发生了相互作用。基于这些发现，建议为Artemisia herba-alba制定一个特定的干燥工艺，该工艺可应用于其他具有类似精油的芳香植物，从而提高精油产量、丰富成分种类，并提升精油的整体质量和数量（尤其是倍半萜和单萜类成分）。

引言

精油，也称为挥发性油，是一类具有独特香味的天然产物，多数情况下具有芳香特性，但有时也会散发出不愉快的气味[1][2]。由于精油在制药、食品工业和医疗等领域的广泛应用，它们在科学研究、工业和经济领域受到了广泛关注[2][3]。精油及其植物来源在传统医学中也有广泛应用，目前常被用作缓解轻微健康问题的家庭疗法，如胃肠道、泌尿系统和呼吸系统疾病[4]。因此，精油的产量和质量至关重要。已有许多研究探讨了影响芳香植物精油产量的各种因素[5][6]，包括植物成熟阶段、收获时间、生长环境、提取方法及所用溶剂等[7][8]。 Artemisia属属于菊科（Asteraceae），在全球温带气候区（尤其是干旱或半干旱地区）分布有约300种[9][10][11][12]。该属植物以其精油生产而闻名，其精油在传统医学、制药和化妆品工业中有多种用途[9][12][13][14][15][16]。该属植物主要分布于北半球，富含多种生物活性化合物。Artemisia herba-alba（又称沙漠艾草）在多个文化中的传统医学中有着悠久的应用历史，尤其用于治疗高血压、糖尿病和胃肠道疾病[19][20][21][22][23]。 Artemisia herba-alba的化学成分已被广泛研究，发现其中含有丰富的次生代谢物，如倍半萜内酯、黄酮类、酚类化合物和精油[22][24][25]。这些化合物（如eudesmanolides、germacranolides、hispidulin、cirsilineol和chlorogenic acid）赋予了该植物药用价值[26][27][28][29]。此外，Artemisia herba-alba还表现出多种生物活性，包括抗氧化[30]、抗毒[31]、抗真菌[32]、抗线虫[33]、抗菌[34]、抗寄生虫[35]和降血糖[35]作用。此外，该植物还对肿瘤细胞具有神经毒性[36]。对Artemisia herba-alba化学成分和生物活性的深入研究强调了其在传统医学和现代医学中的重要性。 植物收获后的处理方式（如干燥方法、提取程序和溶剂选择）会影响精油的提取产量、化学成分和生物活性[38]。土壤类型、收获时间和植物成熟度等参数对精油产量和质量具有重要影响。适当的干燥方法（如阴凉干燥、空气烘烤、微波干燥或真空干燥）既能保留植物的香气、风味和营养价值，又能抑制微生物生长。然而，不同的干燥方法（如阴凉干燥、空气烘烤、微波干燥和真空干燥）会导致精油成分比例的变化，某些成分增加而另一些成分减少，从而影响其生物活性。例如，特定的干燥工艺可能会增强或减弱某些活性成分（如牛至油中的carvacrol及其抗氧化作用[6]。由于精油的生物活性高度依赖于某些成分的存在与否，因此选择合适的干燥方法对精油的质量至关重要，无论是作为药品还是食品原料。尽管已有大量关于干燥技术对精油产量的影响的研究，但针对Artemisia herba-alba的干燥时间影响的研究尚较少[图1]。鉴于现有研究对新鲜植物干燥方法对精油产量和生物活性的评估存在不足，我们进一步展开了这项研究，旨在探讨不同时间段的自然阴凉干燥对精油产量和生物活性的影响。研究选择春季进行干燥，因为传统上认为春季提取的精油具有更高的生物活性，这一做法已有数百年的历史。实验中模拟了传统的草药干燥方法，评估了不同干燥时间对精油产量及其抗氧化和抗癌活性的影响，以确定最佳干燥时间。

植物材料的收集与制备

2023年3月，我们从沙特阿拉伯布赖达采集了Artemisia herba-alba的地上部分，由卡西姆大学科学艺术学院（Ar Rass分校）的科学实验室分类学家Wai’l E. Hamid博士进行鉴定。植物样本编号为QPP-135，存放在卡西姆大学药学院。3.2公斤的植物材料被分为四个等重的批次（B1-B4）。

3.1. 精油产量、商业生产建议及分析

芳香植物的精油成分受外源性和内源性因素及环境压力的影响。例如，地理和季节因素是精油化学成分变化的重要原因[45][46]。精油通常在植物的关键代谢过程中合成，尤其是在应对水分流失或生物威胁时[47]。

结论

本研究以Artemisia herba-alba为模型植物，探讨了延长阴凉干燥时间对精油产量和质量的影响。通过水蒸气蒸馏和GC-MS分析发现，1周干燥的B2组精油产量最高。不同批次之间鉴定出的化合物数量和组成存在显著差异，其中新鲜植物提取的精油（B1组）含有更多化合物。

资助

本研究未获得任何外部资助。

作者贡献声明

洛特菲·M·阿鲁瓦（Lotfi M. Aroua）：负责撰写初稿、数据验证。 法雷斯·J·阿尔法齐（Fares J. Alfazi）：负责撰写初稿、软件开发和方法设计。 莫斯塔法·M·赫加齐（Mostafa M. Hegazy）：负责撰写初稿和实验设计。 萨布里·梅萨乌迪（Sabri Messaoudi）：负责撰写初稿和软件使用。 苏利曼·阿尔马哈茂德（Suliman Almahmoud）：负责数据可视化及软件应用。 里亚兹·A·汗（Riaz A. Khan）：负责审稿和编辑。 法哈德·M·阿尔明德雷杰（Fahad M. Alminderej）：负责资源协调。 莫赫德·马西赫·乌扎曼·汗（Mohd Masih Uzzaman Khan）：负责撰写初稿、方法设计和数据分析。 艾哈迈德·伊斯梅尔（Ahmad Ismail）：负责整体协调。

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。

致谢

作者感谢卡西姆大学药学院提供的支持。