沉香領域研究成果

據統計,全世界約有23種沉香屬(Aquilaria Lam.)植物和8種擬沉香屬(

Gyrinops Gaertn.)植物,主要分佈於東南亞國家的熱帶和亞熱帶地區,沉香(Agarwood)是瑞香科(Thymelaeaceae)沉香屬植物所產生的含有樹脂的木材,是一種傳統的名貴藥材和天然香料,廣泛應用於醫藥、香薰、宗教文化等方面。健康的沉香屬植物並不產生沉香,只有通過自然因素(雷劈、火燒、蟲蛀等)或人為因素(砍傷、打洞、接菌等)的作用後才能產生。

中國熱帶農業科學院熱帶生物技術研究所研究團隊從事沉香研究10餘年,主要從沉香資源收集、沉香人工結香技術、真偽及品質鑑定、化學成分及其藥理活性評價等方面開展系統的研究。

一、取得進展

1.在文昌建立了沉香種質資源圃,在澄邁、定安、文昌等地建立了沉香標準化種植示範基地3000畝。收集了馬來西亞、泰國、緬甸、老撾、印度尼西亞、越南等國的沉香種苗,併成功引種馴化;收集到世界各地的沉香標本200多份和沉香精油標本20多份,研究資源豐富。

沉香領域研究成果

圖1.泰國引種

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圖2.馬來西亞引種

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圖3.印尼引種

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圖4.緬甸引種

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圖5.老撾引種

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圖6.越南引種

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圖7.世界各地沉香標本

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圖8.世界各地沉香精油標本

2.從分子水平上對沉香的產香機制進行了深入研究,克隆了2個白木香倍半萜合酶基因AsSGS和AsSXS,並首次研發了沉香高效結香劑ITBB-001,即將推出開發結香劑ITBB-002、結香膠囊等新型結香劑,目前已在馬來西亞、柬埔寨、泰國、老撾、緬甸、金三角等多個國家及地區和海南、廣東、廣西、雲南等國內多個地區進行結香技術培訓、指導、服務,進而開展結香技術的推廣與示範。

3.從國產沉香、奇楠沉香、人工沉香、老撾沉香、泰國沉香及巴布亞柳葉擬沉香等中共分離鑑定化學成分160餘個,其中新化合物80餘個。

4.經藥理活性篩選發現沉香中的特徵性成分主要為倍半萜和2-(2-苯乙基)色酮類化合物兩大類,具有抗老年痴呆、降血糖、抗腫瘤、抗病毒及抗菌等活性,發現2-(2-苯乙基)色酮質譜裂解規律,並首次系統總結了2-(2-苯乙基)色酮類成分的EI質譜特徵碎片離子和裂解方式,利用HPLC-MS和GC-MS建立了一種快速、靈敏、準確的確定化合物類型和結構的方法;根據形成的二級碎片特徵,可以快速確定2-(2-苯乙基)色酮的結構骨架(圖9),多級質譜碎片裂解規律及碎片的丰度則與苯環取代方式相關。相關文章發表在《Molecules》上。本項研究對於高通量篩選和發現2-(2-苯乙基)色酮類新化合物具有重要意義。

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圖9. 2-(2-苯乙基)色酮類化合物質譜裂解方式與特徵碎片

5.圍繞沉香活性次生代謝產物研究,對採集海南、雲南、廣東、廣西、越南、老撾、柬埔寨、印度尼西亞、馬來西亞、泰國、印度和斯里蘭卡等地的沉香進行研究,結合GC-MS和HPLC-MS分析,對國內外12個不同產地樣品及280批不同品質樣品進行化學成分分析,研究發現2-(2-苯乙基)色酮96個(新化合物43個)和倍半萜53個(新化合物28個)(圖10),部分化合物表現出乙酰膽鹼酯酶和a-葡萄糖苷酶的抑制活性。此項研究已發表論文60餘篇,其中在《Planta Medica》、《Fitoterapia》和《Phytochemistry Letters》等雜誌上發表SCI文章17篇,申報國家發明專利19項,其中授權4項。本項研究除了揭示沉香化學分子結構多樣性外,還具有以下科學意義:

沉香領域研究成果

圖10. 沉香中分離的新結構類型倍半萜和2-(2-苯乙基)色酮類化合物

(1)基於沉香屬植物的化學成分類型,首次探討其分類學地位,並提出在Herber(2005)的瑞香科分類系統的基礎上,沉香亞科作為一個特殊類群應該從瑞香亞科中獨立出來,置於瑞香亞科和Gonystyloideae亞科之間。

(2)研究結果為國家林業行業《沉香標準》的制定提供了科學依據,沉香創新團隊參與標準的制定,標準已於2018年發佈。

(3)發現高品質沉香中兩個色酮類成分2-(2-苯乙基)色酮與2-[2-(4-甲氧基苯乙基)]色酮的相對含量之和高達37.30%~84.71%,而一般沉香中這兩個色酮類成分含量僅為0.16%~13.30%,為鑑定高品質沉香提供了科學依據。

(4)在對沉香中2-(2-苯乙基)色酮類化合物研究的基礎上,首次推導該類化合物的生物合成途徑,為沉香的品質評價和揭示沉香形成機制奠定了科學基礎。

6.依據沉香中2-(2-苯乙基)色酮類成分質譜裂解規律,結合顯微鑑別、TLC、NMR、HPLC、LC-MS、GC-MS、UV等技術方法建立了沉香真偽鑑定體系,為沉香標準的建立和規範市場具有重要意義。

7.在沉香活性成分研究的基礎上,研發了沉香精油、沉香香水、沉香普洱茶、沉香永壽酒、沉香葉茶、沉香線香、沉香面膜、沉香手工皂等沉香系列產品,將科研成果轉化為生產力,滿足沉香市場需求。

迄今為止,沉香創新團隊已發表論文400多篇,其中SCI收錄論文150餘篇,出版專著3部,申報國家發明專利46項,授權22項。主編著作5部。先後獲得中華農業科技獎二等獎1項,海南省科技進步一等獎2項、二等獎3項、三等獎2項及海口市科技進步一等獎和二等獎各1項。

二、出版專著

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三、成果獎勵

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