天然產物，是大自然賦予人類最寶貴的財富，一般來講，天然產物是指自然界中天然存在的物質，包括動物、植物、微生物、礦物等天然物質的組成成分或其代謝產物。人類利用天然產物的歷史早在在新石器時代已經開始，距今近8000年前的古代先民已經開始種罌粟用于治病，裴李崗遺址最新發現距今約8000年使用紅曲霉發酵釀成的酒，為我國目前發現最早的紅曲霉釀酒技術。
天然產物，按其成分進行區分，可以大致分為蛋白質、多肽、氨基酸、核酸、各種酶類、單糖、寡糖、多糖、糖蛋白、樹脂、膠體物、木質素、維生素、脂肪、油脂、蠟、生物堿、揮發油、黃酮、糖苷類、萜類、苯丙素類、有機酸、酚類、醌類、內酯、甾體化合物、鞣酸類、抗生素類等天然存在的化學成分。天然產物種類繁多，形式多樣，今天在此僅對天然產物中的一小類，植物揮發油即植物精油類產物展開論述。
1、植物精油的歷史與特性
1.1 植物精油的歷史
植物精油是采用現代萃取技術從植物的花、葉、根莖、樹干和樹皮等器官中分離的油狀揮發性混合物。人類使用植物精油的歷史，可以追溯至公元前4500年，古埃及人開始從芳香植物中萃取出精油用于保護皮膚和按摩。中國早在殷商甲骨文中就有熏燎、艾蒸的記載，至周代就有佩帶香囊、沐浴蘭湯的習俗。12世紀著名的治療師Hildegard寫下了許多用芳香油涂在皮膚上治療身體內部疾病的方法。阿拉伯醫生Avicenna(980—1037年)經過多年努力，首先發明了水蒸氣蒸餾法，從玫瑰花中蒸出了玫瑰油，堪稱現代蒸餾法提取精油的先驅。這使得工業化生產精油成為可能，在公元1500—1600年大約生產出了170種精油。
1.2 植物精油的特性
植物精油作為一種提取物，廣泛存在于植物的花、莖、葉、根、皮和果實中。經提取后的植物精油多為無色或淡黃色，呈液體狀，常溫下具有揮發性，易溶于親脂性有機溶劑的特點。
植物精油由萜烯類、酚類、醇類和醛類等次生代謝物組成，因其具有廣泛的生理活性,在食品、保健品、醫藥、日用化工等領域廣泛應用。其主要的生理活性包括:抗氧化、抗炎、抗腫瘤、抗菌、抗病毒、鎮痛、鎮靜等作用。
2、植物精油的多種生理活性
2.1 抗氧化活性
人體在正常生長、發育及代謝過程中均會產生大量的含氧自由基。自由基是新陳代謝的副產物，又稱游離基，通常分為活性氧自由基(ROS)和活性氮自由基(RNS)。其中，ROS為主要的自由基，包括超氧化物陰離子(O2-)過氧化氫(H2O2)、羥自由基(·OH)和單線態氧。自由基若不能被及時清除，體內積累的自由基可通過破壞細胞的結構和功能，使生物膜中的不飽和脂類發生脂質過氧化并形成脂質過氧化物。
動物機體生物膜功能一旦遭到破壞，將損傷蛋白質及核酸等生物大分子，導致機體代謝功能產生紊亂，嚴重的話會增加基因突變和罹患癌癥的風險。植物精油通常具有優良的抗氧化活性，Bouchekrit等人研究發現，從新疆油桐中提取的精油具有較強的抗氧化能力，其抗氧化能力接近于常用抗氧化劑丁基羥基茴香醚(BHA)的4倍。植物精油抗氧化的機制較為復雜，在此我們僅挑選其中四項較為重要的機制展開討論。
① 多酚及黃酮類成分
大量研究表明，植物精油具有抗氧化，清除自由基的效果，這是因為植物精油中含有多酚及黃酮類物質。其中多酚物質可以直接淬滅單線態氧、阻止自由基鏈式反應,還可與過氧自由基有較高的反應活性，可將活潑氫原子傳遞給自由基，使自由基變成活性較低的物質并將其清除。
吳克剛等人對12種精油在氣相條件下清除DPPH自由基的能力進行分析，實驗結果表明丁香精油對DPPH·的清除效果最佳，清除率可高達80.12%，其次為肉桂精油，清除率為43.07%。
② 質子供體
1，1-二苯基-2-苦味酰肼基（1，1-diphenyl-2-picryhydrazyl，DPPH）羥基自由基（OH）、超氧陰離子自由基（O2-）等氧化自由基能夠引發生物膜表面發生過氧化反應。姚光明等人發現，隨著玫瑰精油濃度（0.2～3.0 mg/mL）的增加，清除DPPH、OH 和O2-的能力逐漸增強，可能機制是精油中含有的酚羥基基團在脂質過氧化第一步反應中作為質子供體與自由基結合生成相對穩定的半醌式自由基，從而終止鏈式反應。
③ 螯合金屬離子
較強的金屬離子鰲合活性。在脂質氧化反應中，某些過渡金屬離子(如Fe2+、Cu2+等)可以與H2O2發生芬頓(Fenton)反應，生成羥自由基(·OH)，反應過程如圖1所示。它是人體在新陳代謝過程中產生對生物體危害最大、反應性最強的一種氧自由基，可以啟動與幾乎所有生物大分子的自由基鏈式反應，對細胞中的DNA、蛋白質等大分子造成損傷。
圖1.生芬頓( Fenton) 反應，生成羥自由基示意圖[9]
植物精油中的某些酚類物質含有兩個酚羥基，具備良好的螯合性能,與銅、鐵、鈣能發生螯合反應，起到抑制油脂的自動氧化作用及防止金屬離子誘導自由基的產生,還可減少金屬離子對氧化反應的催化作用。Bi S F等人研究發現南天竹果實精油除具有良好清除DPPH自由基、ABTS+自由基和O2-自由基能力外，還表現出良好金屬離子螯合能力。馬雪梅等人研究結果表明，25%紫荊花精油具有良好的抗氧化活性，且對Fe2+具有一定的螯合作用。
④ 提高抗氧化酶活性
核因子相關因子2（Nrf2）可通過調控抗氧化酶基因的表達進而提高血清和組織中抗氧化酶的活性。Kang 等人研究表明，五味子精油可能通過上調Nrf2 蛋白進而調控抗氧化酶基因的表達。所以，植物精油可提高機體內非酶抗氧化劑活性，并且可通過上調核因子相關因子基因的轉錄水平，增加Nrf2 蛋白表達，進而提高機體內抗氧化酶活性以緩解氧化應激造成的組織和細胞損傷。
在第一部分，我們簡單介紹了天然產物及天然產物中的植物精油的歷史以及基本特性，著重討論了其抗氧化的生理活性。在下一部分，我們將圍繞植物精油的抗炎以及抗腫瘤活性展開論述。
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