萜類化合物，也稱為類異戊二烯，是自然界中最豐富的天然產物的大類，來源于異戊二烯單元。它們幾乎存在于所有生物體中，但主要由植物作為次生代謝產物合成。迄今為止，已經鑒定出超過80 000 種萜類化合物，其中一些具有重要的藥物、生理、代謝、通訊和防御功能，并廣泛用于食品、化妝品和制藥行業(yè)。萜類化合物具有抗癌、抗病毒、抗炎、免疫調節(jié)、抗氧化等生物活性，對人體健康產生影響。人體不能合成萜類化合物，只能從飲食中獲取，因此提取和鑒定技術在萜類化合物的獲得中起著關鍵作用。

萜類化合物的提取與鑒定是萜類化合物研究的一個重要方面，因為萜類化合物在植物中的濃度較低，不同分類下的結構差異顯著，導致分離、鑒定難度大，促使了提取方法多樣化，產生了更高效、更適配的新型提取方法。萜類化合物的提取涉及打破植物細胞壁，通過各種方法釋放活性成分。由于傳統(tǒng)的萃取方法，例如溶劑萃取、蒸汽蒸餾（SD）、壓榨和吸附等存在萃取方法時間長、能耗高或有機溶劑污染嚴重等問題，亟需改進。隨著萜類物質提取研究的深入和提取技術的發(fā)展，越來越多的新技術被應用到萜類物質提取過程中。這些方法包括微波輔助萃?。∕AE）、綠色溶劑萃取、超臨界流體萃?。⊿FE）和機械化學萃取等綠色萃取技術。這些提取方法的關鍵創(chuàng)新在于對萜類化合物展現(xiàn)出良好的選擇性，能夠更貼合每種萜類化合物的結構特性，并且使用綠色溶劑或無溶劑方法替代有機溶劑可以縮短提取周期并保留活性化合物。

提取出的萜類化合物具有多種類型，正確的鑒定方法對精確識別和測定萜類化合物十分重要。萜類化合物的分析技術，主要包括液相色譜-質譜（LC-MS）聯(lián)用、氣相色譜-質譜（GC-MS）聯(lián)用、超臨界流體色譜（SFC）等。目前，GC-MS是一種流行的分析技術，它可以將GC的高分離能力與MS提供分子質量和結構信息的強大能力相結合，提高分析的靈敏度、準確性，能夠更精準地識別和鑒定萜類化合物。

由于植物次級代謝產物復雜多樣的生物活性及其潛在的健康益處和功能，使它們一直是科學研究的重點。萜類化合物是由異戊二烯形成的天然化合物，根據(jù)化學骨架不同，可將萜類化合物分為單萜類、倍半萜類、二萜類、三萜類和聚萜類。萜類化合物作為天然產物中最豐富、最多樣化的一類，近年來因其重要多樣的生物活性而受到廣泛關注，包括抗癌、抗氧化、抗病毒和抗炎活性等。這些生物效應通過與各種分子靶標和復雜的信號通路的多方面相互作用體現(xiàn)。青蒿素是從中草藥黃花蒿中提取的倍半萜內酯，作為一種抗瘧藥，它可以在體內代謝成二氫青蒿素，在許多情況下可以安全快速地從血液中去除寄生蟲。紫杉醇是一種三環(huán)二萜類化合物，作為一種微管穩(wěn)定劑，在臨床上用于治療多種癌癥，包括乳腺癌、卵巢癌等。天然萜類化合物及其衍生物的抗炎活性在治療炎癥時是一種很有前途的方法，雷公藤及其衍生物具有很強的抗炎特性。由于萜類具有豐富的生物活性，近年來，基于萜類物質的藥物已經成為研究的焦點，幾種含萜類物質的藥物已經上市或處于臨床試驗階段。目前，涵蓋萜類物質各方面的綜述仍然有限。

寧夏大學食品科學與工程學院的鄭雪、任家慧、孟雪梅*等旨在對萜類物質的提取方法、生物學功能、靶分子發(fā)現(xiàn)和涉及的信號通路，及其在食品、農業(yè)、組織工程、新藥開發(fā)中的應用進行全面綜述。目的是對萜類物質進行深入的描述，并為推進果膠領域的研究和開發(fā)提供進一步的見解。

01

萜類化合物的提取

萜類化合物可以從植物的花、果、葉、根、莖分離得到。天然精油原料中的萜類化合物可用傳統(tǒng)的精餾法、直接SD法、凍結法和萃取法分離。目前萜類化合物的創(chuàng)新性提取方法主要包括加氫蒸餾（HD）法、無溶劑微波萃?。⊿FME）法、頂空固相微萃?。℉S-SPME）和SFE等在內的多種技術。

1.1 HD提取法

HD提取法是一種耦合氫化反應與分餾技術的萜類化合物提取方法，其核心機理在于通過氫氣對萜類分子不飽和位點的選擇性加成改變其極性及揮發(fā)性，繼而基于沸點差異實現(xiàn)目標成分的高效分離。Ercioglu等采用HD法從杜松子芳香族植物中蒸餾出精油，通過GS-MS測定萜類化合物的含量，接著使用近紅外光譜（NIRS）對該植物中含有的萜類化合物進行定性分析。杜松子的主要萜類化合物是α-蒎烯（33.81%～43.93%）和月桂烯（8.01%～38.89%）。然而，傳統(tǒng)HD工藝在持續(xù)高溫條件下易導致熱敏性萜類（如檸檬烯）的結構降解，這一局限性催生了超聲輔助加氫蒸餾（UAHD）技術的開發(fā)。UAHD利用超聲波的機械振動和空氣化效應破壞植物細胞壁，從而促進活性物質的釋放。GC-MS檢測結果顯示，UAHD不僅有效保留了雙環(huán)[3.1.1]庚-2-烯、3,6,6-三甲基衍生物及α-萜品烯等熱不穩(wěn)定成分，還提高了低豐度萜類的檢出限，但需指出，UAHD體系中超聲能量積累引發(fā)的局部升溫仍可能造成揮發(fā)性組分的逸失，其工藝參數(shù)的精準調控仍是優(yōu)化重點。

1.2 水蒸餾衍生提取法

微波輔助水蒸餾（MAHD）是一種基于微波介電加熱機制的提取萜類化合物的高效技術，其核心原理是通過高頻電磁場直接作用于萜類化合物中的極性分子，誘導分子偶極矩的快速振蕩及分子間摩擦，瞬時產生均勻的體相加熱，從而消除傳統(tǒng)熱傳導過程中形成的溫度梯度。Lamberti等通過GC-MS分析證實，采用MAHD技術從啤酒花中提取的月桂烯，成為回收率最高的單萜類化合物。與傳統(tǒng)的HD相比，MAHD的提取效率具有顯著提升：在相同空氣流速條件下，HD需80 min可獲得（1.19±0.04）%的萜類回收率，而MAHD僅需40 min即可達到相近回收率（（1.19±0.10）%），且目標化合物結構完整性更優(yōu)。Gunjevi?等進一步驗證了MAHD在天然大麻萜烯富集提取中的應用潛力。然而，MAHD技術仍然存在空間加熱不均勻的缺點，固定位點微波輻照可能導致局部過熱或存在欠熱區(qū)域，直接影響石竹烯、法尼烯等熱敏感次生代謝產物的提取效率。針對此缺陷，Peng Xiaojin等通過集成旋轉電機系統(tǒng)對MAHD裝置進行改良，結果與HD作對比，萜類化合物的相對豐富度均大于5%，得到的主要化合物有葉油醇、δ-卡丁烯等。

歐姆輔助水蒸餾（OAHD）作為新型電熱提取技術，通過焦耳熱效應直接實現(xiàn)電能-熱能轉化。在OAHD中，將待提取的原料與水混合，形成具有一定導電性的體系，通過歐姆加熱使水和原料快速升溫，水被加熱至沸騰，產生水蒸氣，能夠顯著降低傳統(tǒng)提取工藝中對流與傳導傳熱的熱損失。Karami等采用OAHD工藝提取西洋蓍草萜類時，通過GC-MS分析發(fā)現(xiàn)1,8-桉樹腦、樟腦、冰片等萜類化合物為主要組分，其中具有顯著抗菌活性的1,8-桉樹腦提取率較HD提升2.77%。Tun?等的對比研究證實了，OAHD對肉桂醛和桉樹醇等熱敏性萜類物質的富集能力表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，這得益于其快速升溫和精準控溫特性，有效避免了熱降解。

1.3 SFME法

SFME是一種基于微波能量精準控制的綠色萃取技術，其作用機理依賴于離子傳導和偶極子旋轉引發(fā)的熱效應。該技術通過激發(fā)植物組織內的原位水分產生分子振動，促使細胞內壓升高并破壞細胞壁結構，從而實現(xiàn)活性成分的高效釋放，Khalili等系統(tǒng)比較了HD與SFME對百里香活性成分的提取效能。通過GC-MS分析表明，兩種方法共鑒定出10 種特征性成分，其中萜類化合物以百里香酚和香芹酚為主，含氧化合物則以石竹烯氧化物、E-檸檬醛及Z-檸檬醛為代表性組分。相較于傳統(tǒng)的MAHD需要大量溶劑參與提取過程，SFME利用植物自身水分作為反應介質的技術特點，不僅能顯著降低水資源消耗，還能有效減少生物活性物質的水解風險。SFME法提取的精油中有效成分占比達到99.95%，顯著高于HD法的90.41%，具有更優(yōu)的組分富集能力。與HD相比，SFME可以通過縮短提取時間有效抑制熱敏成分的氧化分解及酯類物質的水解反應，同時降低能耗成本。該技術突破傳統(tǒng)工藝對大量溶劑和長時間加熱的依賴，為萜烯類天然產物的高效綠色提取提供了新策略。

與MAHD相似，SFME受加熱點固定限制，易引發(fā)熱分布不均。此外，盡管SFME法無需額外添加溶劑，但在加熱過程中會引發(fā)植物原料的糊化現(xiàn)象。針對這一缺陷，可通過預水合處理優(yōu)化植物樣本提取前的含水量，同時結合在SFME系統(tǒng)中集成旋轉電機以提升熱量分布均勻性，從而有效抑制熱致糊化現(xiàn)象。同時將鋰鹽輔助提取技術納入到SFME體系中，通過鋰鹽沉淀效應引發(fā)的植物細胞壁結構解離機制，實現(xiàn)了萜類化合物提取效率的顯著提升，Li Zhenyu等研究發(fā)現(xiàn)，采用添加鋰鹽的SFME法提取款冬花中萜類物質，與傳統(tǒng)水蒸餾法比較，提取率提升62%；經GC-CM分析證實，該方法顯著增加了倍半萜化合物的提取量。Farias等采用螺桿擠出產生的強剪切應力破壞白鮮針葉細胞壁，結合SFME提取精油，發(fā)現(xiàn)該方法較直接研磨后SFME提取所得萜類化合物總量更高，證實了SFME聯(lián)合螺桿擠出技術在萜類化合物提取中的顯著優(yōu)勢。此外，微波水力擴散和重力法（MHG）作為新型的SFME，通過配備冷卻系統(tǒng)的“倒置”蒸餾器，在微波作用下實現(xiàn)物質提取。該技術無需持續(xù)加熱，相比傳統(tǒng)SFME更具節(jié)能優(yōu)勢。Chouhan等提出基于微波浪涌概念的新型MHG法提取薄荷葉精油，通過高頻與低頻微波交替發(fā)射，10 min內即完成提取，精油得率達HD的5 倍，顯著增加了含氧萜類和萜烯含量，證實該技術對萜類化合物提取的高效性。此外，該方法可避免非揮發(fā)性萜類成分的破壞，利于后續(xù)提取操作。

1.4 HS-SPME法

HS-SPME作為一種高效樣品前處理技術，通過吸附富集機制與選擇性萃取特性實現(xiàn)對揮發(fā)性/半揮發(fā)性組分的精準捕獲。該技術通過熱力學平衡過程實現(xiàn)目標物的高效捕集：基于相似相溶原理，當天然產物中的揮發(fā)性成分受熱揮發(fā)時，其分子會通過氣相擴散被纖維頭表面具有特定極性的固相涂層選擇性吸附。相較于傳統(tǒng)萃取法，HS-SPME展現(xiàn)出多重優(yōu)勢：集成采樣、萃取和濃縮于一體，操作流程高度自動化；涂層材料的多孔結構賦予其超高富集能力；全封閉式操作體系可規(guī)避基質干擾，使纖維使用壽命延長，達到多次萃取循環(huán)，顯著降低實驗成本。這些特性使HS-SPME成為植物中揮發(fā)性物質分析、檢測等復雜體系中目標化合物提取的首選技術。在HS-SPME-GC-MS聯(lián)用分析中，使用二乙烯基苯/聚二甲基硅氧烷（DVB/PDMS）作為涂層材料，實現(xiàn)了對揮發(fā)性化合物的精準補貨和高效分析。HS-SPME和GC-MS的組合構建了一種高效的高通量化合物分析平臺，HS-SPME實現(xiàn)揮發(fā)性成分的非破壞性富集，GC-MS系統(tǒng)達成復雜基質的精準分離與結構鑒定。

DVB/碳分子篩（CAR）/PDMS復合涂層因其對單萜類化合物優(yōu)異的選擇吸附特性，被廣泛應用于HS-SPME技術中。Foudil-Cherif等使用DVB/CAR/PDMS涂層對兩種刺柏屬植物的揮發(fā)性成分進行研究，得到歐洲刺柏的針葉和漿果中單萜類化合物以檜烯、α-蒎烯和β-月桂烯為主要成分，其中檜烯含量突出；尖葉刺柏的單萜組成則呈現(xiàn)明顯差異，以α-蒎烯為主。Lin等使用DVB/CAR/PDMS結合GC/GC-MS，分析魚腥草不同器官的揮發(fā)性成分特征，共鑒定出93 種揮發(fā)性化合物，產生的單萜類化合物（α-蒎烯、β-蒎烯、檸檬烯及2-十一酮等）是總揮發(fā)性成分的主要組成，顯示出單萜類化合物在該物種次生代謝中的主導地位。HS-SPME技術因其綠色無溶劑特性和對目標化合物的高效富集能力，在芳香萜類化合物鑒定領域展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。Rigling等以希爾斯乳香為研究對象，評估了DVB/CAR/PDMS與CAR/PDMS兩種固相微萃取纖維的萃取效能差異。結果表明，α-蒎烯、β-芳樟醇等特征萜類物質的萃取效率不僅受孵育時間調控呈現(xiàn)動態(tài)變化，更與纖維涂層的選擇性吸附特性密切相關。DVB/CAR/PDMS復合纖維在萜烯類物質的富集效率上顯著優(yōu)于CAR/PDMS纖維，該研究為復雜植物基質中萜類化合物的選擇性萃取提供了關鍵性的實驗依據(jù)。

1.5 超臨界二氧化碳（SC-CO2）萃取法

超臨界流體是處于臨界溫度與壓力之上的物質形態(tài)，兼具氣體高擴散性和液體強溶解能力的雙重特性。SC-CO2因具備無毒、非易燃易爆及環(huán)境友好等特性，被廣泛視為綠色溶劑。其臨界溫度（31.1 ℃）接近常溫，可溫和實現(xiàn)類黃酮、酚類化合物、多糖及二萜等熱敏性活性成分的高效提取與富集，在天然產物分離領域展現(xiàn)出顯著技術優(yōu)勢。

基于其獨特的性質，SC-CO 2 在食品工業(yè)、制藥開發(fā)、能源轉化及化學工程等跨行業(yè)領域得到廣泛應用。SC-CO 2 萃取效率受多重因素調控，包括樣品水分含量、幾何特征、粒徑分布、SC- CO 2 流體流速以及萃取溫度與壓力等關鍵參數(shù)。Marzlan等在姜花序萜類化合物提取中發(fā)現(xiàn)，壓力參數(shù)對SC- CO 2 萃取具有決定性影響。當體系壓力達到300 bar時，可獲得最優(yōu)萃取效率和最大產量。其機理在于高壓環(huán)境通過物理破壞細胞壁結構實現(xiàn)細胞裂解，并同步降低傳質阻力加速溶質擴散，雙效協(xié)同顯著提升目標物釋放。Ga?án等基于 CO 2 低極性特征選擇性分離單萜，實現(xiàn)了含氧萜類高效富集，揭示了極性差異在萜類分餾中的關鍵作用。Chen Yadan等進一步通過SC-CO 2 優(yōu)化萃取闊葉箬竹，在26 MPa/39 ℃達到峰值提取率，GC-MS分析鑒定其主要含有的萜類是新植二烯、植物醇、β-谷甾醇、β-淀粉醌及角鯊烯。

1.6 天然深共熔溶劑（NADES）提取法

NADES是由生物基氫鍵供體與受體按特定比例復合形成的綠色溶劑體系。相比傳統(tǒng)有機溶劑，NADES具有原料可再生、制備簡易、可降解性、低揮發(fā)性和生物安全性等優(yōu)點。NADES通過構建溶質-溶劑氫鍵網絡，不僅能高效溶解生物活性物質，還可通過限制分子運動形成“動態(tài)包裹”效應，阻斷萜類化合物與氧的接觸路徑，從而顯著提升儲存穩(wěn)定性。Vo等通過系統(tǒng)篩選發(fā)現(xiàn)，檸檬酸/葡萄糖與乳酸/葡萄糖（物質的量比2∶1）組成的NADES為最優(yōu)萜類提取介質。相較于傳統(tǒng)單一提取方法，NADES結合超聲-微波協(xié)同萃取（UMAE）技術通過氫鍵網絡動態(tài)包裹目標成分，顯著提升箭葉秋葵中萜類化合物的提取效率及產物得率。

1.7 其他新型提取技術

除上述方法外，萜類化合物提取技術研究持續(xù)拓展。機械化學通過高能機械力誘導物質理化變化，其機械破壁/固相反應機制實現(xiàn)類黃酮、三萜及多糖等活性成分的高效釋放。高速剪切輔助提取基于高速剪切產生的機械流場，通過定轉子間隙的湍流效應強力粉碎原料，同步破壞細胞壁并增強溶劑滲透。Cui Qi等運用該技術從巴黎多葉根中高效提取萜類化合物，展現(xiàn)了其工業(yè)化應用前景。Zhu Peixi等通過機械化學法顯著提高玳玳花中單環(huán)單萜（異戊醇）和倍半萜（順式-側柏烯）得率，其機制源于機械力驅動的細胞壁破壞。滲透汽化法基于膜選擇性透過特性，通過分子尺寸與極性差異實現(xiàn)目標物高效分離。Du Chunliang等對比聚醚嵌段酰胺（PEBA）與PDMS膜的分離性能，發(fā)現(xiàn)兩者對檸檬烯的滲透汽化分離指數(shù)相近，但PEBA對芳樟醇和紫蘇醛具有更高選擇性及通量優(yōu)勢，綜合分離效能更優(yōu)。脈沖電場技術通過電穿孔效應改變細胞膜通透性，強化萜類等胞內成分釋放效率。Ghazanfari等通過優(yōu)化電場參數(shù)（電場強度與脈沖頻率），顯著提升了芫荽中含氧單萜的提取效率。瞬時可控壓降技術（DIC）利用熱機械作用下的快速減壓實現(xiàn)了細胞破裂并釋放活性物質。Castillo等將DIC與超聲輔助提取聯(lián)用提取豆蔻中萜類，該技術在提高產率的同時可保持單萜結構完整性。亞臨界水萃取通過調控壓力維持液態(tài)高溫水相，其極性可調特性對低極性化合物具有優(yōu)異溶解能力。Kim等證實亞臨界水萃取對香芹酮等含氧萜類具有選擇性溶解優(yōu)勢，并發(fā)現(xiàn)檸檬烯可在該體系中部分轉化為含氧衍生物。

圖1系統(tǒng)展示了萜類化合物的萃取技術演進：從傳統(tǒng)蒸餾到綠色創(chuàng)新的飛躍，揭示了各方法在效率、選擇性與環(huán)保性上的優(yōu)劣，旨在更高效地解鎖植物的天然寶庫。

02

萜類化合物的鑒定技術

2.1 揮發(fā)性萜類化合物的質譜分析

揮發(fā)性萜類物質是由異戊二烯單元（C5H8）構成的植物次生代謝產物，具有低分子質量、高揮發(fā)性的特征，參與植物防御（抗蟲抗菌）過程。GC-MS聯(lián)用技術因其對高揮發(fā)性、低極性萜類的高效分離與精準檢測能力，成為解析其組成動態(tài)及空間分布的核心工具。Zhang Wanbo等采用頂空固相微萃法提取菊花中萜類化合物，并通過GC-MS技術全面解析了菊花頭狀花序中14 種單萜（α-松油醇、順式-β-羅勒烯、樟腦、內異龍腦等）和12 種倍半萜（β-欖香烯、β-古巴烯、(E)-β-法呢烯、γ-姜黃烯等）的積累與釋放模式，揭示了其時空動態(tài)調控機制，為菊花揮發(fā)性萜類的生態(tài)功能（防御與授粉）和分子育種提供了重要依據(jù)。Mena等采用多模式色譜-質譜聯(lián)用技術對迷迭香提取物的次生代謝物譜系進行了系統(tǒng)性解析。通過GC-MS共檢測到63 種揮發(fā)性有機物，其中萜類物質占據(jù)主導地位。在這些揮發(fā)性成分中，包含29 種單萜類化合物，如α-蒎烯、β-蒎烯、莰烯等；以及10 種倍半萜類化合物，如β-石竹烯、α-葎草烯等。Singh等系統(tǒng)研究了伽馬輻照對薰衣草葉片揮發(fā)性萜類代謝的影響，采用GC-MS分析33 種揮發(fā)性萜類化合物，其中單萜烴（如δ-3-蒽烯、γ-萜品烯）在1 000 Gy輻照條件下相對比例下降至未輻照組的60%以下，而倍半萜烴（如α-檀香烯、γ-卡地寧）顯著上調1.6 倍以上。Pila?ová等開發(fā)了一種創(chuàng)新的兩步SFE方法，結合CO2、乙醇和水的混合溶劑體系，實現(xiàn)從多種植物基質中高效分離非極性與極性化合物，實現(xiàn)了植物復雜基質中揮發(fā)性萜烯與極性三萜類的高效分離與精準檢測。

2.2 非揮發(fā)性萜類化合物的質譜分析

Mena等采用超高效液相色譜-電噴霧電離多級質譜聯(lián)用技術對迷迭香提取非揮發(fā)性物質進行了解析。該方法成功鑒定出57 種非揮發(fā)性酚類組分，其中二萜類化合物24 種，包括特征性咖啡?；剖笪膊菟峒捌溲苌?、迷迭香酸等，三萜類化合物有1 種（五環(huán)三萜熊果酸）。Wei Guo等針對皺葉玫瑰非揮發(fā)性萜類生物合成研究的不足，基于超高效液相色譜-電噴霧離子源串聯(lián)質譜技術解析其代謝特征，鑒定出74 種非揮發(fā)性萜類化合物，包括單萜衍生物（6 種）、倍半萜（5 種）及三萜與皂苷（63 種）。研究發(fā)現(xiàn)萜類在果實和根中顯著富集，花瓣、葉和雄蕊則呈現(xiàn)高度相似的代謝譜，表明組織特異性調控機制。

03

萜類化合物的生物活性及其靶分子

萜類化合物是植物體內一類關鍵的次生代謝產物，是維持人類健康的一類重要物質基礎。通過大量體內外研究表明，單萜、倍半萜、二萜、三萜、四萜以及糖苷衍生物在疾病治療領域展現(xiàn)出顯著的生物活性，在多種疾病的防治過程中發(fā)揮著不可替代的作用。研究表明萜類物質具有多種生物活性，如抗腫瘤、抗炎、抗菌、抗病毒、抗瘧疾、降血糖、防治心血管疾病等。此外，萜類化合物有許多潛在的作用，例如抗氧化、抗過敏和神經保護等。Allenspach等通過手性分離技術揭示了單萜化合物α-蒎烯對映異構體的差異化生物活性特征：(+)-α-蒎烯展現(xiàn)出顯著的廣譜抗菌活性（尤其對革蘭氏陽性菌）及抗炎效應，其通過抑制環(huán)氧化酶-2（COX-2）和白細胞介素-1β（IL-1β）表達實現(xiàn)，而(-)-α-蒎烯則表現(xiàn)出更強的抗病毒能力。萜烯含氧衍生物（羥基化、酮基化等）的抗炎與抗氧化活性與其氧官能團類型及親水性梯度顯著相關。羥基取代通過增強親水性，顯著提升極性環(huán)境中的溶解性及跨膜效率，使核因子κB（NF-κB）信號通路受到抑制，而酮基則通過電子效應直接激活反應位點（自由基清除）。這種含氧官能團介導的親水-疏水平衡優(yōu)化可降低非特異性結合，提高生物利用度。

3.1 抗氧化

萜類化合物通過分子結構中的酚羥基（供氫機制）和共軛烯烴系統(tǒng)（電子轉移機制），直接中和羥自由基、超氧陰離子自由基和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基等，阻斷氧化鏈式反應。萜類可激活超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）等抗氧化酶，提升細胞對氧化應激的防御能力。三萜類化合物及其皂苷衍生物是植物中重要的次生代謝產物，其抗氧化活性與化學結構密切相關；該類化合物的抗氧化能力主要源于結構中常見的官能團，如羥基、不飽和雙鍵以及某些苷元上的羧基之間的協(xié)同作用。Zhang Yu等的研究表明，從山梨黃角仁中分離的三萜皂苷，其顯著的抗氧化活性主要源于其結構中常見的官能團羥基、不飽和雙鍵以及某些苷元上的羧基之間的協(xié)同作用。該化合物在低濃度下即顯示出對羥自由基和超氧陰離子自由基的強效清除能力，其DPPH自由基清除活性的半抑制濃度（IC50）值達0.782 mg/mL。但值得注意的是，三萜類化合物的抗氧化活性呈現(xiàn)明顯結構依賴性，如3-氧代-7,24-二烯-21-酸和黃瓣酸（化合物130、131）因缺乏活性基團而未表現(xiàn)出自由基清除能力。羥自由基、超氧陰離子自由基及脂質自由基等活性氧可引發(fā)氧化應激，與腫瘤、心腦血管疾病等密切相關。Cui Wenjin等研究得到三萜皂苷作為天然抗氧化劑，通過三重機制發(fā)揮保護作用：直接清除自由基，終止氧化鏈式反應；激活內源性抗氧化酶系統(tǒng)（如SOD、GSH-Px）；抑制脂質過氧化反應，將有害自由基轉化為惰性產物。這種多靶點特性使其在防治自由基相關疾病中具有重要應用價值。

3.2 抗炎癥

萜類化合物可通過協(xié)同抑制炎癥級聯(lián)反應中的關鍵病理環(huán)節(jié)，有效緩解炎癥相關癥狀。作為機體的重要防御機制，炎癥本質上是針對病原感染或組織損傷的保護性應答，通過免疫激活、介質釋放及組織修復等機制維持穩(wěn)態(tài)。但炎癥調控失衡會引發(fā)急性反應失控或慢性遷延性炎癥，導致持續(xù)性組織損傷，最終誘發(fā)多種炎癥性疾病。萜類化合物通過靶向調控NF-κB信號通路發(fā)揮抗炎作用，該轉錄因子作為炎癥反應的核心調控節(jié)點，可激活IL-1β、白細胞介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等促炎細胞因子基因表達。Liu Ting等研究證實萜類化合物可通過靶向調控NF-κB信號通路發(fā)揮抗炎作用：作為炎癥反應的核心調控節(jié)點，NF-κB可激活IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎細胞因子的基因表達，而萜類物質能通過抑制NF-κB的抑制蛋白（IκB）激酶磷酸化及阻斷NF-κB核轉位，有效下調關鍵炎癥介質的生物合成；同時，針對巨噬細胞這一核心免疫效應細胞，其激活后會促使IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎因子過度分泌，并上調誘導型一氧化氮合酶（iNOS）和COX-2表達，驅動一氧化氮（NO）和前列腺素E2（PGE-2）等炎癥介質異常生成，萜類化合物則可通過抑制NF-κB核轉位及其DNA結合活性，阻斷下游炎癥基因表達，這構成其抗炎作用的關鍵分子機制。Possebon等從山柰根莖中分離的倍半萜山楠P（130）和Q（131），在脂多糖（LPS）誘導的RAW264.7細胞中表現(xiàn)出顯著抗炎活性，其抑制NO分泌的IC50值（39.88、36.05 μmol/L）較陽性對照總NOS抑制劑（65.50 μmol/L）更具效價。進一步分析表明，該化合物通過劑量依賴方式抑制COX-2表達及NF-κB/IL-6通路激活，闡明了其多靶點抗炎機制。萜類化合物通過選擇性抑制COX亞型調控前列腺素合成，該酶作為花生四烯酸代謝的限速酶，在炎癥反應中特異性高表達。

通過Yao Chengcan等的研究表明，相較于結構型COX-1，萜類成分對誘導型COX-2的靶向抑制作用可有效阻斷前列腺素等炎癥介質的病理級聯(lián)反應。許多天然萜類化合物及其衍生物具有抗炎活性。以代表性二萜化合物穿心蓮內酯為例，它通過雙靶點調控機制，特異性抑制TNF-α誘導的細胞間黏附分子-1（ICAM-1）和iNOS共表達，進而顯著抑制人源細胞中NO介導的炎癥級聯(lián)反應。Lu等研究得到萜類化合物的多靶點抗炎機制不僅通過抑制iNOS調控NO生成，還可同步下調IL-1β、IL-6等促炎因子表達，實現(xiàn)炎癥級聯(lián)反應的系統(tǒng)阻斷。雷公藤內酯是另一種二萜類三環(huán)氧化物，從傳統(tǒng)中草藥雷公藤中提取，研究發(fā)現(xiàn)雷公藤甲素類似物(5R)-5羥基雷公藤甲素具有較高免疫抑制功效、溶解度和較低毒性的作用。研究表明，(5R)-5羥基雷公藤甲素通過其獨特的含氯α,β-不飽和-γ-內酯環(huán)及環(huán)氧烷結構，與c-Jun氨基末端激酶（JNK）等關鍵信號蛋白的半胱氨酸殘基發(fā)生邁克爾加成反應，從而共價抑制其活性，有效阻斷了LPS誘導的星形膠質細胞中JNK磷酸化及NO、TNF-α和IL-1β的分泌。

3.3 抗感染

敏感耐藥性細菌或其他微生物引起的感染，嚴重危害人類健康和全球公共衛(wèi)生，因此，尋找和開發(fā)新的抗菌劑以對抗多重耐藥微生物至關重要。萜類化合物因其顯著的廣譜抗菌活性，已成為新型抗菌劑研發(fā)中極具潛力的候選物質，該類化合物已應用在日常生活中，包括化妝品、食品和一些保健產品，如護發(fā)劑、牙膏、眼瞼清潔劑、頭發(fā)修復劑、皮膚肥皂和潤膚露。萜類化合物的結構多樣性與其生物活性呈現(xiàn)顯著相關性，研究證實該類化合物具有顯著抗病毒活性特征。

單萜松油醇的主要異構體（α-松油醇、萜品烯-4-醇、δ-松油醇）對革蘭氏陰性菌表現(xiàn)出特異性抑菌效應。其中，它們通過破壞細胞膜通透性的機制，對福氏志賀氏菌的抑制作用尤為顯著。其抗菌機制表現(xiàn)為：通過破壞膜完整性介導核酸/蛋白質外泄及膜電位去極化，除此之外，堿性磷酸酶（AKP）的釋放表明細菌細胞壁被破壞，最終導致細菌死亡。單萜物質冰片和檸檬醛在抗菌材料領域呈現(xiàn)協(xié)同增效特性，對單核細胞增生李斯特菌及銅綠假單胞菌生物被膜形成具有顯著抑制效應，其作用機制涉及膜孔隙化效應協(xié)同膜裂解作用，通過破壞細菌膜結構完整性實現(xiàn)雙重殺菌效應，適用于食品級抗菌包裝材料。薄荷屬植物特征性單萜組分（薄荷醇、薄荷酮等）通過膜靶向作用破壞病原微生物結構的完整性，其抗菌機制涉及干擾膜脂質雙分子層、誘導胞內物質外泄及代謝紊亂。以環(huán)狀單萜薄荷醇為代表，薄荷醇的抗菌作用源于環(huán)己烷母核和手性羥基共同介導了與細菌膜蛋白的特異性結合，而其高脂溶性則促進了這種相互作用，最終引發(fā)膜電位去極化并破壞細菌的正常生理功能。

三萜類化合物具有廣泛的藥理作用和重要的生物活性，尤其是抗炎、降血糖、抗腫瘤和抗病毒活性，其表現(xiàn)出優(yōu)異的抗感染活性。獲得性免疫缺陷綜合征（AIDS）是一類由人類免疫缺陷病毒（hHIV）感染引發(fā)的CD4 + T淋巴細胞特異性耗竭疾病。AIDS病理進程中，CD4 + T淋巴細胞耗竭引發(fā)適應性免疫崩潰，協(xié)同單核/巨噬細胞吞噬功能障礙及自然殺傷細胞活性抑制，導致免疫監(jiān)視系統(tǒng)全面失效，最終形成機會性感染與腫瘤發(fā)生的病理閉環(huán)。甘草酸（GL）是從甘草根中分離的一種五環(huán)三萜皂苷，其憑借由疏水性甘草次酸苷元與兩個親水性葡萄糖醛酸基構成的兩親性結構，可有效抑制HIV的復制。GL在HIV感染治療中表現(xiàn)出雙重調控作用，顯著提升患者外周血CD4 + T淋巴細胞數(shù)量，還可通過抑制蛋白激酶C（PKC）活性及誘導β-趨化因子表達，協(xié)同阻斷病毒潛伏庫激活并抑制病毒復制進程。流感病毒作為呼吸道疾病的重要病原體，其高頻突變與基因重組特性導致抗病毒藥物易產生耐藥性。該病毒包膜表面分布的血凝素（HA）和神經氨酸酶（NA）蛋白構成亞型分類基礎（如H1N1）。研究表明，三萜類化合物通過多靶點機制發(fā)揮抗流感作用，其中GL不僅能干預病毒結構蛋白功能，還可通過阻斷基因組RNA復制、抑制病毒mRNA轉錄及蛋白質合成三重途徑，有效抑制副流感病毒2型復制過程。GL與利巴韋林聯(lián)用可協(xié)同抑制H1N1流感病毒復制，能顯著降低病毒載量，并通過調控NF-κB信號通路抑制IL-6、TNF-α及IL-1β等炎癥因子風暴，證實該藥物兼具直接抗病毒與免疫調節(jié)雙重作用機制。甘草酸二銨（DG）作為甘草酸修飾衍生物，具有協(xié)同抗病毒與免疫調節(jié)特性。通過靶向抑制H1N1流感病毒核蛋白轉運及裝配過程，顯著降低NBL-2細胞犬腎細胞（MDCK）病毒載量，同步抑制病毒介導的炎癥因子釋放，證實DG在阻斷病毒復制周期與調控宿主炎癥應答中具有雙重干預效應。DG通過非直接病毒滅活途徑發(fā)揮抗H1N1作用，不干預病毒吸附/穿膜過程，激活I型干擾素通路，上調感染細胞內干擾素-γ（IFN-γ）轉錄水平；同時下調TNF-α基因的表達，有效緩解過度免疫損傷。而人參皂苷Rb1則靶向結合病毒HA受體結合域，阻止病毒黏附宿主細胞表面α-2-3唾液酸受體，從而干擾病毒的黏附過程。

圖2闡釋了萜類化合物的雙重藥理機制：通過靶向NF-κB等核心通路抑制炎癥風暴，并通過破壞微生物膜結構以對抗感染，展現(xiàn)了多靶點調控的分子機制。

3.4 抗過敏

過敏性疾病以T細胞及粒細胞（嗜酸性粒細胞、中性粒細胞、肥大細胞）浸潤為特征。肥大細胞作為核心效應細胞，通過脫顆粒釋放組胺、白三烯等介質，并繼發(fā)合成前列腺素類化合物和促炎性細胞因子，主導過敏終末反應。萜類化合物可通過穩(wěn)定肥大細胞膜抑制脫顆粒過程，有效減少過敏介質釋放。Han等研究表明，白術的倍半萜成分白術酮憑借其α,β-不飽和羰基的親電特性，可通過抑制鈣內流阻斷大鼠腹膜肥大細胞脫顆粒過程，從而顯著降低類胰蛋白酶和組胺釋放。此外，在PMA/A23187激活的HMC-1細胞中，抑制組氨酸脫羧酶活性及表達。白術酮通過降低被動皮膚過敏試驗（PCA）模型小鼠血清中Th2型細胞因子（IL-4/5/13）、免疫球蛋白E（IgE）、組胺及促炎介質（IL-6、血管內皮生長因子）水平，證實其治療肥大細胞介導性過敏反應的潛力。Ribeiro-Filho等發(fā)現(xiàn)S/R-香芹酮（10 mg/kg口服）通過靶向免疫調控緩解卵清蛋白誘導的小鼠氣道過敏：S型顯著降低氣道嗜酸/白細胞浸潤，并上調支氣管肺泡灌洗中IFN-γ和中性粒細胞水平；R型特異性誘導IL-10合成并抑制IgE分泌。萜類化合物雙重機制調控過敏反應，通過重塑Th1/Th2平衡發(fā)揮作用，一方面促進Th1細胞分化并抑制Th2過度活化，減少IL-4、IL-5等促過敏因子分泌，阻斷IgE-嗜酸粒細胞活化；另一方面通過抑制TNF-α、IL-1β等炎癥介質的釋放，有效緩解過敏相關的炎癥損傷。典型例證中，天竺葵精油主成分香茅醇在0.5 mmol/L濃度條件下可抑制69.4%肥大細胞脫顆粒，并阻斷IgE誘導的TNF-α生成，印證了萜類化合物的雙重調控特性。

3.5 抗腫瘤

惡性腫瘤（癌癥）以異常細胞不受控增殖為特征，具有侵襲轉移能力，可破壞機體穩(wěn)態(tài)功能。萜類化合物憑借其立體多樣性及多靶點效應，在抗腫瘤領域展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢：通過調控細胞周期阻滯、誘導凋亡、抑制血管生成等機制發(fā)揮抗癌活性。

由于紫杉醇的四環(huán)二萜骨架是其抗腫瘤作用的核心結構，它的骨架及C 13 側鏈、C 2 /C 4 位官能團的精確立體構型與親脂特性，特異性結合微管蛋白β亞基，穩(wěn)定微管并抑制解聚，誘導有絲分裂阻滯與細胞凋亡，從而發(fā)揮抗腫瘤作用。Ma Juan等研究證實紫蘇醇通過雙重通路抑制結腸癌進展：一方面靶向缺氧誘導因子蛋白合成通路，顯著抑制人結腸癌細胞的結腸癌異種移植瘤生長；另一方面通過調控細胞周期關鍵節(jié)點，上調P 53 /P 21 腫瘤抑制蛋白表達，同步下調細胞周期蛋白D1（cyclin D1）、Myc癌蛋白（c-Myc）及Skp 2 等促增殖因子，最終誘導癌細胞G 1 期周期阻滯。該發(fā)現(xiàn)揭示了紫蘇醇多靶點抗腫瘤的作用特征。名古屋大學研究揭示了補骨脂酚抑制胃癌細胞增殖通路：激活線粒體依賴性凋亡通路，調控磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）和蛋白激酶B（Akt）與MAPK信號網絡，在MGC-803胃癌模型中展現(xiàn)出顯著抗腫瘤效應。香葉醇作為無環(huán)單萜類化合物，在肺癌、結直腸癌等多種實體瘤中表現(xiàn)出多靶點抗腫瘤特性。其通過多維度調控細胞周期進程、增殖-凋亡平衡及自噬-代謝網絡，靶向干預PI3K/Akt、MAPK等關鍵信號通路（圖3），展現(xiàn)出顯著抗腫瘤效應。Cho等揭示，單萜烯醇香葉醇通過其開鏈單萜骨架、伯羥基及親電性雙鍵系統(tǒng)，干擾乳腺癌細胞增殖信號，在MCF-7模型中特異性下調Cyclin D 1 /CDK 4 與Cyclin E/A表達并激活p27Kip1，從而實現(xiàn)G 1 期細胞周期阻滯并抑制乳腺癌進展。同時，該化合物對MCF-10正常乳腺細胞未表現(xiàn)顯著毒性，證實其腫瘤靶向特性。Kim等研究發(fā)現(xiàn)，香葉醇在結構類似單萜中具有獨特優(yōu)勢，可協(xié)同激活凋亡相關的天冬氨酸特異性的半胱氨酸蛋白水解酶（Caspase）級聯(lián)反應與自噬溶酶體途徑。機制拓展研究表明，其通過抑制腫瘤代謝重編程關鍵酶羥甲基戊二酰輔酶A還原酶的基因表達，阻斷膽固醇合成驅動的惡性增殖信號，為闡釋萜類化合物的多維度抗癌機制提供了新視角。青蒿素類化合物除抗瘧經典作用外，近年研究揭示其具有選擇性抗腫瘤活性，其獨特優(yōu)勢在于副作用小、效果明顯、成本低。青蒿琥酯是青蒿素的半合成衍生物，對白血病、黑色素瘤及消化道/生殖系統(tǒng)腫瘤（結直腸癌、非小細胞肺癌、乳腺癌等）展現(xiàn)出抗癌活性。青蒿素通過直接誘導腫瘤細胞DNA損傷，又可調控腫瘤惡性化特征相關的關鍵信號網絡。青蒿琥酯在胰腺癌（Panc-1）中呈現(xiàn)出劑量依賴性效應，低劑量觸發(fā)DNA片段化及膜結構損傷相關的類腫瘤細胞死亡表型；而高濃度則激活Caspase介導的經典凋亡通路（圖3）。這種差異化的細胞死亡調控模式為其精準抗癌應用提供了機制依據(jù)。青蒿素通過差異化調控細胞死亡模式展現(xiàn)抗腫瘤優(yōu)勢：優(yōu)先激活程序性凋亡通路以規(guī)避壞死相關的炎癥級聯(lián)反應，其促凋亡特性在ATP充足且凋亡機制完整的腫瘤細胞中尤為顯著；而壞死表型僅見于ATP耗竭或凋亡通路缺陷的特定細胞環(huán)境。

從細胞周期阻滯到凋亡誘導，萜類化合物以其多樣的分子機制為抗腫瘤治療提供天然策略（圖3）。

這些多樣的萜類骨架是其廣泛生物活性的化學基礎，表1列出了文中討論的具有顯著生物活性的代表性萜類化合物。

表2清晰地羅列了其防御疾病類型、作用機制及文獻依據(jù)。

04

結 語

盡管萜類化合物的研究已取得重要進展，但其在食品領域的實際應用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，該類化合物在植物中含量較低，提取效率有限，且傳統(tǒng)提取方法存在能耗高、有機溶劑殘留等問題，亟需發(fā)展綠色、高效、可規(guī)?；男滦蛥f(xié)同萃取體系。其次，萜類成分的化學穩(wěn)定性較差，易發(fā)生降解，體內生物利用度低，常規(guī)攝入方式難以實現(xiàn)有效遞送與靶向吸收。通過微膠囊化、納米乳化等遞送技術，可有效保護活性結構、提高生物可利用性、實現(xiàn)可控釋放，從而增強其在食品與醫(yī)藥體系中的功能表達，并緩解其自身風味和色澤對食品感官品質的潛在干擾。此外，萜類成分在復雜食品體系中的相互作用機制尚不明確，需結合體內外模型系統(tǒng)評價其安全性、代謝途徑及穩(wěn)態(tài)維持能力。未來研究應加強多學科交叉，整合組學技術、分子對接等方法，深入解析萜類化合物的結構和活性關系及多靶點作用，推動其在功能性食品、天然防腐劑和膳食補充劑中的創(chuàng)新應用，并建立標準化質量控制體系，為其產業(yè)化提供科學依據(jù)。

萜類化合物是一類重要的植物次生代謝產物，具有豐富的化學結構和多樣的生物活性，在醫(yī)藥、食品和化妝品等領域應用廣泛。該類化合物通過調控NF-κB、PI3K/Akt等信號通路發(fā)揮抗腫瘤、抗炎作用，通過破壞微生物膜結構及抑制病毒復制發(fā)揮抗感染活性，并能調節(jié)免疫平衡和增強抗氧化防御。這些特性已在青蒿素類抗瘧藥物和紫杉醇等抗腫瘤治療方案中得到成功應用，并拓展至天然保鮮劑和抗衰老產品開發(fā)。在技術層面，MAE、SFE等綠色提取技術顯著提高了萜類化合物的提取效率，GC-MS、超高效液相色譜-質譜聯(lián)用等分析方法為其結構鑒定提供了有力支持。目前，萜類活性成分已發(fā)展出納米包裹、靶向遞送系統(tǒng)等多種劑型，為其在功能產品和精準醫(yī)療中的應用提供了新途徑。

引文格式：

鄭雪, 任家慧, 吳雨, 等. 萜類化合物的研究進展: 提取、鑒定、生物活性與作用靶點[J]. 食品科學, 2025, 46(23): 387-400. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250523-156.

ZHENG Xue, REN Jiahui, WU Yu, et al. Advances in terpenoid research: extraction, identification, biological activities, and molecular targets[J]. Food Science, 2025, 46(23): 387-400. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250523-156.

實習編輯：楊倩；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

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