香精与香料(38)—丁香酚与丁香

丁香酚    Eugenol

别名:  4-烯丙基-2-甲氧基苯酚, 4-烯丙基愈创木酚, 2-甲氧基-4-(2-丙烯基)苯酚

线性分子式:  4-(H2C=CHCH2)C6H3-2-(OCH3)OH

CAS号:  97-53-0

分子量:  164.20

FEMA编号: 2467

背景及概述

丁香(Syringa)为木犀科丁香属植物，该植物为落叶灌木或小乔木，高可达4 m，其花开于前年小枝上，顶生或腋生。丁香分为2类：一类是用作观赏的，称为北丁香，国内外主要把它作为观赏植物；另一类是作为药用或香料用途的，称为南丁香。丁香属植物全世界约有40种，分布于欧洲和亚洲，我国有23种，自我国东北至西南各省均有分布。目前，对于丁香属植物资源的利用是以栽培种植为主，野生为辅，其主要来源有朝鲜丁香、紫丁香、洋丁香；此外，还有关东丁香、暴马子丁香、小叶丁香等，但这些种类的丁香数量较少，且关东丁香和暴马子丁香的叶现在尚药用。丁香入药最早可见于南朝齐梁陶弘景的《名医别录》，书中称其为“鸡舌香” 。在临床上，丁香应用十分广泛，可用于治疗呃逆、呕吐、反胃、泻痢、心腹冷痛、风湿痛、疝气、藓疾、肾虚、阳痿等多种疾病，现代医学研究也证明丁香还是一种广谱抗菌药。

丁香油酚为丁香油中的主要成分，有轻度麻醉和消毒作用，常与其他药物配制成间接盖髓剂、根管充填剂或暂时的黏固剂。也可用作牙齿或感觉过敏时以氨硝酸银溶液涂擦脱敏的还原剂。丁香酚作为一种天然香料，其抑菌效果显著，而且有很好的抗氧化活性，因此可以开发为一种良好的具有矫味作用、防腐作用和抗氧化作用的药物辅料、食品添加剂和膳食补充剂。丁香酚不仅有良好的抗菌、抗真菌效果，而且对主要致龋菌(变形链球菌)细胞外葡聚糖的合成有很好的抑制作用，从而达到清除牙菌斑，清洁口腔，预防龋齿的作用。加之还有麻醉止痛的功效，因此被广泛用于牙科疾病的治疗。丁香酚具有显著的祛蚊效果，对蚊虫叮咬的局部皮肤有杀菌止痒的效果，而且气芳香，透皮吸收作用强，作为一种天然植物祛蚊剂，值得开发、推广和应用。

药理作用

1. 镇痛作用

低剂量的丁香酚可抑制末梢神经活性，产生局部镇痛和麻醉效果，但高剂量会引起昏迷。研究发现丁香酚可以显著抑制前列腺素E2（PGE2）的产生，由于外源性的前列腺素（PG）能够引起痛觉反应或者使模式生物对触觉的敏感性增加，而外源性的PG 中，前列腺素E1 （PGE1） 和前列腺素E2（PGE2）比其他类型的PG 发挥的效应要强，丁香酚正是通过抑制PGE2 的产生而发挥镇痛活性。

2. 麻醉作用

1）水产品麻醉：丁香酚由于其价格相对低廉，比常规鱼类麻醉剂的残留量大大降低，且被美国食品药品监督局（FDA）认定为对人体无害而广泛应用于鱼类长距离运输当中。丁香酚对鱼类的麻醉作用机制是首先抑制鱼类的脑皮质（触觉丧失期），再作用于基底神经节和小脑（兴奋期），最后作用于脊髓（麻醉期）。

2）局部麻醉：丁香酚在目前的局部神经麻醉中应用极为广泛，作为一种草本麻醉剂，越来越受到患者和科研工作者的欢迎。丁香酚主要是抑制了钠离子依赖通道受体和激活了瞬时感受器电位V1（TRPV1）亚家族离子通道受体，抑制钠离子的流动，从而阻滞神经传导功能，逐渐降低传导速率。低浓度的丁香酚可以抑制复合动作电位，减少神经的兴奋性。

3. 抗氧化功能

丁香酚的抗氧化功能已经在学术界得到了普遍认可，并且有越来越多的科研工作者对其进行了研究。丁香酚可以保护由氧化的低密度脂蛋白（LDL）引起的内皮细胞的功能障碍，增加抗氧化酶的活性，从而抑制活性氧的生成。

4. 抗菌活性

丁香酚等芳香油类的抗真菌、抗病毒、杀虫、抗寄生虫等活性都已经有了大量研究。含有羟基的苯环类化合物即使稀释2000 倍以上，仍具有抑菌效果，丁香酚就含有此结构。丁香酚等芳香油类的抗菌机制为：先降解细胞壁以导致胞质膜和膜蛋白类受损伤，然后细胞内含物开始外露，接着细胞质聚沉，最后是质子动势的流失。

5. 抗癌活性

丁香酚的抗癌功效是近年来研究的一个重要方面。相对于化学合成抗癌药物存在毒副作用大、对正常生长的细胞也有潜在损伤的缺点，丁香酚则在一些肿瘤的预防和治疗中显示出较好的应用前景。

6. 抗虫活性

丁香酚的抗虫活性也依赖于其酚类结构。用虫卵孵化试验研究了丁香酚对小反刍动物胃肠道捻转胃虫（Haemonchus contortus）的抑制作用，发现当丁香酚含量为0.5％时，其具有最大的抑制作用。

7. 丁香酚的其他药理活性

丁香酚除了具有以上多种药理活性之外，还具有促进透皮吸收、治疗心血管疾病的功效，同时在生殖调节、免疫调节等方面有一定的功效。丁香酚还对农业世界性仓储害虫赤拟谷盗、橘柑小实蝇雄虫等具有显著的杀死或趋避作用。

用途

丁香酚作为一种具有抗氧化、抗炎解热、驱虫和抗细菌真菌等多种药理学活性和生物学功能型的天然香料，以其天然、多功能、无残留等特点为其在口腔护理品的研发和应用提供了理论依据。并且，丁香酚促进透皮吸收作用可能使其增强或提高联合使用的活性成分的活性或功效。在口腔药物领域，丁香酚作为镇痛、抗菌成分，有较广泛的应用研究。用硝酸钾-氧化锌丁香油作为暂时固定剂可以明显降低牙体预备时引起牙釉质损伤引起的疼痛。

丁香油氧化锌粘固粉有微抑菌及安抚作用，能促进肉芽组织生成，对X线阻射，可单独作根管充填材料。应用复方丁香酚碘合剂对缘龈炎、牙龈脓肿、牙周脓肿、急性冠周炎和干槽症患者进行局部涂用，取得了满意效果。在口腔护理产品领域，国内丁香油或丁香酚通作为香料成分调配在牙膏香精中，用于增强香气强度，提高留香持久性。目前一些香精公司开发的活性香精以含丁香酚、麝香草酚、香樟醇等对口臭、牙菌斑、口腔细菌等有良好的抑制效果。德国汉高公司一款含有2%硝酸钾和0.05%丁香油的牙齿抗过敏凝胶经过4周的临床试验表明具有显著的减轻牙齿过敏性疼痛的效果。但作为活性成分的添加目前还未见报道。丁香油或丁香酚容易氧化，添加在牙膏中容易带来膏体变色等不良影响，需添加抗氧化剂等保持其配方的稳定性。

抗菌，降血压。丁香酚具有很强的杀菌力，且兼有局部防腐作用。

可用于香水香精以及各种化妆品香精和皂用香精配方中，还可以用于食用香精的调配。丁子香酚具有浓郁的石竹麝香气味，是康乃謦系香精的调合基础，在化妆品、皂用、食用香精的调合中均有使用。

丁香酚是其他一些香料的中间体，衍生物有异丁香酚、甲基丁香酚、甲基异丁香酚、乙酰丁香酚、苄基异丁香酚等。丁香酚在氢氧化钾中加热时，丙烯基的双键发生重排作用，变为与苯环共轭的α-丙烯基，从而得到异丁香酚，经乙酰化和温和的氧化，α-丙烯基断裂，即得香草醛，它是一种重要的香原料的主要成分。丁香酚还可用于制造治疗肺结核的特效药异烟肼。

是调配香石竹花香的体香。广泛用于香薇等香型，可作为修饰剂和定香剂，用入有色香皂加香。可用于许多花香香精如玫瑰等。也可用于辛香、木香和东方型、薰香型中，还可用于食用的辛香型、薄荷、坚果、各种果香、枣子香等香精及烟草香精中。

用于配制康乃馨型香精及制异丁香酚和香兰素等，也用作杀虫剂和防腐剂。GB 2760—96规定为允许使用的食用香料。主要用于配制烟熏火腿、坚果和香辛料等香精。亦为合成香兰素的主要原料。

丁香酚是我国规定允许使用的食用香料，主要用于配制薄荷、坚果、辛香型食品香精和烟用香精，用量按正常生产需要，在肉类中使用量为40~2000mg/kg；胶姆糖中500mg/kg；调味品中9.6～100mg/kg；烘烤食品中33mg/kg；糖果中32mg/kg；冷饮中3.1mg/kg；软饮料中1.4mg/kg；布丁类中0.6mg/kg。此外，丁香酚具有防腐作用和很强的杀菌力。

制备

丁香酚主要有两个来源：一是以丁香罗勒油和月桂叶油等为原料，通过碱处理单离、纯化而得，即天然丁香酚。这也是目前在售丁香酚最主要的生产工艺。另外一种化学合成丁香酚则是以愈创木酚、烯丙基氯或稀丙醇为原料，直接将愈创木酚烯丙基化而得。

举例如下：一种丁香酚的制备方法，所述制备方法包括：

以愈创木酚和烯丙基氯为原料在碱性条件下合成得到丁香酚粗品，精馏后，采集成品得到所述丁香酚；在所述采集成品的过程中加入抗氧化剂。所述抗氧化剂选自维生素E、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯或叔丁基对苯二酚中的一种或多种；所述抗氧化剂的加入量为成品总量的0.01％-0.1％(w/v)，优选为 0.04％-0.06％(w/v)。

药理活性

1、丁香酚抗炎与抗氧化效果的综述[1]

使用不同的刺激物，如N-甲硫基-亮氨酰-苯丙氨酸（fMLP）、白三烯B4（LTB4）和卡拉胶，研究了丁香酚的抗炎作用。多形核（PMN）被召募到炎症部位取决于涉及内皮-白细胞相互作用和随后外渗到炎症部位的复杂反应。在这种背景下，Estevão-Silva及其同事证明丁香酚通过调节滚动和对血管周围组织的粘附，显著减少了白细胞在趋化因子作用下的体外和体内迁移。此外，作者表明丁香酚没有引起细胞活力的变化，这表明没有毒性作用。

此外，Pan和Dong使用卵白蛋白（OVA）诱导的过敏性哮喘的实验模型，证明丁香酚的使用抑制了OVA诱导的肺组织中的嗜酸性物质，防止了IL-4和IL-5水平的增加，并减少了NF-κB信号传导途径。据作者称，炎症反应的减少在丁香酚的抗哮喘作用中起着枢纽作用，导致气道阻力（AWR）的降低。这一数据表明，丁香酚可以成为哮喘患者的治疗和主治药剂。

丁香酚对脂多糖（LPS）引起的急性肺损伤也有抗炎活性。预处理丁香酚可以通过降低促炎症细胞因子（IL-6和TNF-α）的表达和NF-κB信号传导来抑制炎症反应和白细胞被召募到肺组织。此外，丁香酚还增加了超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）和谷胱甘肽-S-转移酶（GST）的产生，这些是重要的抗氧化酶。同样，Magalhães及其同事使用LPS诱导的肺部损伤动物模型6小时，证明丁香酚明显减少中性粒细胞浸润、TNF-α和NF-κB介导的信号通路，减少肺部炎症，使肺部结构和功能得到改善，这表明是治疗肺部炎症疾病障碍的重要药物。

所以，丁香酚能减少柴油废气颗粒造成的动物模型肺部损伤的炎症反应。丁香酚给药通过抑制PMN浸润和通过caspase-3裂解的细胞凋亡来减少肺部炎症，但对氧化应激的影响有限。这导致了空隙塌陷和肺部力学的改善，这些都是通过肺部造影来评估的，并被柴油颗粒所改变。这些数据证明了丁香酚作为一种药剂的潜力，可以治疗空气污染物暴露的损害影响，其介导的机制至少有一部分是抗炎作用。

Motteleb及其同事（2014年）进行了一项研究，使用丁香酚评估其在缺血和再灌注（I/R）模型中预防肝损伤的功效。在这项工作中，丁香酚废除了炎症，降低了骨髓过氧化物酶（MPO）活性、TNF-α水平和NF-κB表达，并改变了氧化标记。它还减少了丙二醛（MDA）并增加了GSH水平。丁香酚的这种强效作用导致了肝脏结构和功能损伤的改善。因此，丁香酚通过减少炎症介质和调节氧化还原状态来减少肝脏的损伤，这表明它可能用于对抗肝脏I/R损伤。

丁香酚还被评估为预防心肌梗塞后心脏重塑的药物。使用异丙肾上腺素诱导这种病理现象，丁香酚减少了炎症介质的蛋白质和脂质过氧化，并增加了抗氧化酶的标记（即SOD、GPx和GSH）。在这项研究中，丁香酚减少了心脏损伤的生物标志物，如肌钙蛋白-T、肌酸激酶-肌肉/脑（CK-MB）和LDH，从而改善了心电图和血液动力学参数，并具有巨大的潜在抗血栓、抗炎和抗缺血活性。

图1 丁香酚的抗炎效应[1]

2、丁香油和丁香酚在食品防腐领域的抗菌活性研究进展

丁香油及其主要成分丁香酚对大肠杆菌、沙门氏菌和绿脓杆菌等革兰氏阴性菌，葡萄球菌、链球菌和单核细胞增多症等革兰氏阳性菌，以及黄曲霉菌、A.parasiticus和A. ochraceus、青霉菌和酵母菌均有一定程度的抑制作用，其机制与抑制生物膜的合成、毒力因子编码基因的表达和细菌迁移和粘附、破坏合成的生物膜等有关。基于这些抗菌活性，丁香油和丁香酚在食品防腐领域具有很好的研究和应用价值，但其工业应用仍需加强以下几个方面。(1）应确认丁香油和丁香酚的抗菌谱和有效浓度，确定其在食品工业中的应用标准。(2）建立丁香油和丁香酚的提取工艺和质量标准，保证其质量的稳定性。(3）制定丁香油和丁香酚在不同食品中的应用标准，减少其对食品固有风味的不利影响。(4）对丁香酚对肠道微生物群的不利影响以及菌种生物多样性对丁香油抗生素活性的影响应进行全面研究。[2]

图2 丁香酚的抑菌机理

3. 丁香酚通过调节TRPV1受体减少高胆固醇血症大鼠的低密度脂蛋白胆固醇和肝脏脂肪变性

丁香酚是药用和食用植物精油的一种成分，在实验动物中具有降血脂作用，但其作用机制仍不清楚。本研究旨在探索丁香酚对喂养高胆固醇和高脂肪饮食（HCFD）的大鼠的降血脂作用机制。丁香酚能显著降低总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白（LDL）和致动脉粥样硬化指数（AI），但不能降低高密度脂蛋白（HDL）或甘油三酯（TG）。丁香酚还能减少肝脏切片中的脂肪变性和肝脏炎症，减少肝脏肿大，以及高胆固醇大鼠的肝脏标记酶丙氨酸氨基转移酶（ALT）和碱性磷酸酶（ALP）活性，并增加抗氧化酶超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性。丁香酚不抑制肝脏3-羟基-3-甲基-戊二酰-CoA（HMG-CoA）还原酶，但引起肝脏瞬时受体电位香豆素（TRPV1）通道的下调。使用快速、刚性穷举对接（FRED）软件进行的对接模拟表明丁香酚与TRPV1通道存在尾部向上/头部向下的相互作用。数据表明丁香酚并不抑制HMG-CoA还原酶，而是通过与TRPV1通道的相互作用诱导其发挥作用。[3]

图3 丁香酚通过调节TRPV1受体减少高胆固醇血症大鼠的低密度脂蛋白胆固醇和肝脏脂肪变性[3]

4.  肉桂醛和丁香酚对类风湿性关节炎患者单核细胞的抗氧化和抗炎作用

类风湿性关节炎（RA）是一种影响关节的自身免疫性疾病，经常以最初的局部和后来的全身炎症为特征。本研究旨在确定肉桂醛和丁香酚对RA患者外周血单核细胞（PBMC）的抗炎和抗氧化作用。用不同浓度的肉桂醛和丁香酚处理从RA患者获得的PBMC。肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6）在PBMCs的24小时培养上清液中的水平被监测。还测定了活性氧的形成、生物分子的氧化和抗氧化酶的活性。傅立叶变换红外分析被用来确定PBMCs的结构变化。进行分子对接以深入了解丁香酚和肉桂醛与促炎症细胞因子的结合机制。与健康对照组相比，在RA患者的PBMC培养物中发现促炎症细胞因子和氧化应激标志物的水平升高了。肉桂醛和丁香酚能显著降低细胞因子的水平。用这两种化合物处理PBMCs后，活性氧的形成、生物分子的氧化和抗氧化反应也得到了改善。傅立叶变换红外光谱结果进一步证实了肉桂醛和丁香酚对RA患者PBMCs的生物分子的保护作用。分子对接结果表明肉桂醛和丁香酚与TNF-α和IL-6的关键残基相互作用。肉桂醛和丁香酚在RA患者的PBMC培养中发挥了强大的抗炎和抗氧化作用。因此，这些化合物可被用作治疗RA的辅助手段。[4]

图4 肉桂醛和丁香酚对类风湿性关节炎患者单核细胞的抗氧化和抗炎作用[4]

参考文献

[1] Joice Nascimento Barboza,Carlos da Silva Maia Bezerra Filho,Renan Oliveira Silva,Jand Venes R. Medeiros ,and Damião Pergentino de Sousa. An Overview on the Anti-inflammatory Potential and Antioxidant Profile of Eugenol. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2018, Article ID 3957262. https://doi.org/10.1155/2018/3957262

[2] Qiao Hu,Meifang Zhou,Shuyong wei. Progress on the Antimicrobial Activity Research of Clove Oil and Eugenol in the Food Antisepsis Field. Journal of Food Science, 83(6): 1476-1483. https://doi.org/10.1111/1750-3841.14180

[3] Harb, A.A., Bustanji, Y.K., Almasri, I.M. et al. Eugenol Reduces LDL Cholesterol and Hepatic Steatosis in Hypercholesterolemic Rats by Modulating TRPV1 Receptor. Sci Rep 9, 14003 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-50352-4

[4] Somaiya Mateen, Md Tabish Rehman, Sumayya Shahzad, Syed Shariq Naeem, Abul Faiz Faizy, Abdul Qayyum Khan, Mohd. Shahnawaz Khan, Fohad Mabood Husain, Shagufta Moin,Anti-oxidant and anti-inflammatory effects of cinnamaldehyde and eugenol on mononuclear cells of rheumatoid arthritis patients,European Journal of Pharmacology,2019, 852,14-24, https:// doi.org /10.1016 /j.ejphar. 2019.02.031.