beta-蒎烯的生物活性

beta-蒎烯作为重要的初始原料，广泛应用于各种萜烯类合成香料的台成工业当中，可以用于制造各种萜类香料，如薄荷醇、玫瑰醇、柠檬醛、牻牛儿醇、芳樟醇等合成香。beta-蒎烯可以通过分馏松节油得到，目前主要是用于合成香料和合成beta-蒎烯树脂，同时beta-蒎烯也是生产维生素E的重要原料。

beta-蒎烯的性质

beta-蒎烯(β-pinene)是一种双环单萜烯，是松节油的第二主要成分，在松节油中含量5%~30%不等。松节油的来源不同，β-蒎烯的含量差异很大，我国所产的松节油大多数为马尾松松节油，其成分主要以α-蒎烯为主，β-蒎烯的含量相对不高(约5%~10%)。为此，我国在70年代引进了大量的美国湿地松种植于南方，目前均已开始采脂，所得松节油中富含β-蒎烯(30%以上)。β-蒎烯具有特殊双环和环外双键结构，其中双环为一个四元环和一个六元环，分子式为C10H16，常压下为无色透明液体，不溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等多数有机溶剂，熔点为-61℃，沸点为165℃，密度为0.868 g▪cm^-3。^[1]

beta-蒎烯的生物活性^[2]

beta-蒎烯与医药相关的生物活性

抑菌活性

目前关于β-蒎烯对医学细菌抑菌活性的研究主要是通过测试β-蒎烯对不同细菌的最小抑菌浓度( minimal inhibitory concentration，MIC)来评判β-蒎烯的抑菌活性。2007年，Leite等在分析β-蒎烯、α-蒎烯和丁香酚对一系列革兰氏阳性菌的抑制作用时发现，β-蒎烯对金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和酿脓链球菌的具有一定的抑菌效果，其中，β-蒎烯对金黄色葡萄球菌的最小抑制浓度为17.18mg/L，β-蒎烯对表皮葡萄球菌的最小抑制浓度为17.18~34.36mg/L，β-蒎烯对酿脓链球菌的最小抑制浓度为17.18mg/L。Moreira等在研究一种肉桂精油和β-蒎烯对多种暗色霉菌的抑菌活性时发现，β-蒎烯对大部分的霉菌的最小抑制浓度为125mg/L。2011年，肖会敏在研究连翘挥发油体外抑菌活性时，也单独测试了β-蒎烯对10种受试细菌的抑菌活性。结果表明，β-蒎烯对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、乙型链球菌、肺炎球菌和流感嗜血杆菌具有一定的抑菌活性，对于这些细菌的MIC值都为79.8 mg/L。天然化合物通常具有多个异构体（对应异构体或非对应异构体)，而且不同异构体之间的活性也存在差异。2012年，Silva等研究β-蒎烯不同异构体的抑菌活性，结果表明，(+)-β-蒎烯对细菌和真菌具有抑菌活性，最小抑菌浓度范围为:117~4150mg/L，其中，(+)-β-蒎烯对白色念珠球菌具有强杀菌活性，在最小抑菌浓度时，(+)-β-蒎烯可以在60min内杀死全部的白色念珠球菌。此外，研究还发现，(-)-β-蒎烯对所有受试菌种没有抑菌活性。

细胞毒性和抗肿瘤活性

Silva等研究β-藻烯不同异构体的生物活性时报道过β-蒎烯的细胞毒性。据报道，β-蒎烯不同异构体的细胞毒性规律与其抑菌活性类似，即(-)-β-蒎烯没有细胞毒性，(+)-β-蒎烯具有细胞毒性，它对巨噬细胞的细胞毒性为62.5~1000mg/L。另有研究表明，β-蒎烯与紫杉醇可以产生协同抗肿瘤作用。

抗病毒活性

研究发现，β-蒎烯是一种有效的抗病毒化合物。2014年，Astani等报道了β-蒎烯对Ⅰ型单纯疱疹病毒的体外抗病毒活性研究，发现β-蒎烯对Ⅰ型单纯疱疹病毒传染率的减少高达100%。对β-蒎烯具有抗病毒活性的机理分析发现，β-蒎烯对于已感染病毒的细胞具有中等的抗病毒活性，同时，β-蒎烯对于游离的病毒粒子具有非常高的抗病毒活性。因此，β-蒎烯可以用作防治病毒早期复制传播时的有效药物。

抗氧化活性

Wang等在研究迷迭香精油的抗氧化活性时发现在迷迭香精油主要成分中，具有抗氧化活性的化合物包括：β-蒎烯、α-蒎烯和1,8-桉叶油素。通过二苯基苦基苯肼测试体系对β-蒎烯的抗氧化活性测试发现，β-蒎烯对自由基清除率可以达到46.21%±2.24%，同时β-蒎烯对脂质过氧化的抑制率可以达到94.49%±0.61 %。

抗抑郁活性

Guzman-Guterrez等利用虎皮楠精油在小鼠身体上进行精神药理学实验时发现，作为虎皮楠精油的主要成分之一的β-蒎烯体现出类似抗抑郁和镇静的活性。对于β-蒎烯能够体现出类似抗抑郁和镇静的活性的机理分析表明，β-蒎烯在小鼠体内能够与单胺能系统相互作用，从而产生类似抗抑郁和镇静的活性。

镇痛活性

松节油具有治疗关节疼痛或肌肉酸痛等功效，而作为松节油主要成分之一，β-蒎烯的镇痛活性也在后续研究中为人所知。Liapi等的实验研究发现β-蒎烯可以缓解小鼠脊椎损伤产生的疼痛。但是，β-蒎烯具有镇痛活性的作用机理不是非常明确，缘于β-蒎烯与吗啡一起使用时，β-蒎烯展现出与纳洛酮相当的拮抗活性，导致吗啡的镇痛作用减弱。据推测，出现这一现象可能的原因是β-蒎烯充当了一种阿片受体局部拮抗剂。

血管舒张作用

人们发现许多含有β-蒎烯的植物对于心血管系统具有舒张作用。据此，Santos 等以大鼠肠系膜动脉为实验对象，研究了(-)-β-蒎烯的血管舒张作用。结果发现，107~102mol/L的(-)-β-蒎烯能够引起大鼠肠系膜动脉的血管舒张。此外，(-)-B-蒎烯可以显著的降低大鼠肠系膜动脉因CaCl或Bayk-8644(血管收缩剂)作用引起的血管收缩。(-)-B-蒎烯具有血管舒张作用主要的原因可能是(-)-β-蒎烯可以抑制钙离子的正常转运。

beta-蒎烯与农药相关的生物活性

研究发现，挥发性单萜化合物(包括β-蒎烯)在植物的生长过程中发挥着许多特殊的作用，如植物防卫、植物种间植化作用、引诱昆虫传粉，等。由于挥发性单萜化合：物具有这些特殊的功能，使得它们在农药领域，譬如：除草剂、杀虫剂、驱避剂等方面具有良好的应用前景。β-蒎烯作为一种重要的单萜化合物，了解它与农药相关的生物活性(下文简称为农药活性)具有重要意义。近年来关于β-蒎烯的农药活性的研究报道表明，β-蒎烯具有植物毒性、杀虫活性和驱避活性等生物活性。

植物毒性

Chowhan等发现β-蒎烯对许多处于生长初期的植物具有植物毒性。2011年，他们报道了β-蒎烯对水稻的植物毒性研究，发现β-蒎烯在水稻生长初期，可以通过改变水稻生化反应状态以及增强水稻体内过氧化物酶和多酚氧化酶的水平来抑制水稻生长。2013年，他们又详细报道了β-蒎烯对小子藺草、稗草和草决明3种植物萌芽行为和根部生长的抑制活性。研究显示，在0.04~0.80 g/L 的浓度区间内，β~蒎烯对上述3种植物的根部生长抑制率在26%~92%之间，同时对新梢生长量的抑制率在11%~97%之间。该研究还对上述抑制作用的机理进行了探讨，认为β-蒎烯是通过破坏上述植物细胞膜完整性从而实现对它们的生长抑制。除此之外，Areco 等还发现β-蒎烯对玉米的生长也具有抑制作用。他们测试了α-蒎烯和β-蒎烯对玉米的萌芽和生长的抑制情况，表明β-蒎烯对玉米的萌芽和生长具有良好的抑制活性，且比α-蒎烯的活性更高。

杀虫活性和驱避活性

Lucia等在研究巨桉精油、松节油以及它们各自的主要成分对埃及伊蚊幼虫的杀虫活性时发现，松节油主要成分β-蒎烯对埃及伊蚊幼虫的的半数致死量为12.1ug/L。Yang等研究了山苍子精油及其主要成分对两种仓储害虫烟草甲虫和嗜卷书虱的生物活性时发现β-蒎烯对嗜卷书虱的具有很强的驱避活性，与商品化驱避剂DEET相当。郑卫青等报道了β-蒎对小黄家蚁的驱避活性，表明在浓度为20g/L时，β-蒎烯对小黄家蚁的驱避率达85%。上述关于β-蒎烯的生物活性的研究表明，β-蒎烯具有丰富的生物活性，在医药和农药开发领域具有良好的应用前景。但是，β-蒎烯具有的生物活性与商品化药物或农药的生物活性相比，还存在较大差距。譬如：在抑菌活性方面，(+)-B-蒎烯对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌等菌种的抑菌活性不强(已报道的MIC最小为17.18mg/L)。此外，天然来源的β-蒎烯是以(-)-B-蒎烯为主，其抑菌活性并不理想，远远弱于市售的抗菌剂卡那霉素(对金黄色葡萄球菌的MIC≈1mg/L和酮康唑(对白色念珠菌的MIC≤8mg/L。因此，对β-蒎烯的结构进行进一步衍生化，来获得具有更优越生物活性的衍生物的研究有待深入开展。

参考文献

[1] 卢贤锐. α-蒎烯和β-蒎烯氧气氧化特性及其产物研究[D]. 广西大学, 2019, 2-3.

[2] 廖圣良. 新型(-)-β-蒎烯衍生物的合成、生物活性和构效关系研究[D]. 中国林业科学研究院, 2016, 2-5.