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薄荷精油的健康促进作用广泛且有充分文献支持，涵盖多种生物效应，且越来越多的科学证据支持这些效应。其中包括强大的抗菌和抗真菌特性，使其成为对抗耐药病原体和食品保鲜的宝贵候选[23-25]。其显著的抗氧化和抗炎能力有助于缓解氧化应激和慢性炎症[5,26,27]。此外，研究还强调了其在神经和消化健康方面的益处，可缓解多种疾病，并探索了其在呼吸支持和认知增强中的潜力[28,29]。最近，抗癌研究的新兴领域已开始探索薄荷精油对多种癌细胞系的细胞毒性潜力[30-32]，为新的治疗途径提供了启示。 尽管体外和体内研究揭示了令人信服的生物活性，但将这些发现转化为标准化、广泛应用的治疗产品仍面临重大挑战。主要障碍包括确保一致的质量和化学型稳定性、克服挥发性和生物利用度低的限制，以及在设计良好的临床试验基础上进行严格的安全性评估。解决这些转化差距需要植物化学、药理学、制药技术和临床研究等领域的协同跨学科努力。 尽管早期综述已报道薄荷精油的一般特性，但在结合最新基因组学和转录组学见解，系统关联化学型特异性生物合成途径与健康益处证据的结构化评估方面，仍存在关键空白。本综述通过整合化学组成、生物合成途径和药理作用的现有知识来填补这一空白。它全面分析了由遗传和表观遗传因素驱动的化学型变异如何与已证实的生物活性相关联，从而为其治疗潜力提供更细致、基于证据的视角。此外，本综述还指出了现有研究挑战，并提出了未来方向，以充分发挥薄荷精油在促进各行业人类健康与福祉方面的能力。 2. 文献检索策略 为全面、无偏地涵盖薄荷精油的现有知识，本研究进行了系统的文献检索。该方法旨在识别、筛选和批判性评估与薄荷精油化学型多样性、生物合成途径和健康促进作用相关的科学出版物。 2.1. 检索策略与数据来源 在三大主流学术数据库（Web of Science核心合集、Scopus和PubMed/Medline）中进行了广泛的电子文献检索。检索范围限定为2018年1月至2024年7月发表的英文文献，以聚焦该领域的最新进展。检索策略结合关键词和布尔运算符，以最大化相关性和覆盖范围。核心检索式构建如下： （“Mentha” OR “mint” OR “peppermint” OR “spearmint” OR “pennyroyal”）AND（“essential oil” OR “volatile oil” OR “volatile compound”）AND（“chemotype” OR “chemical composition” OR “biosynthesis” OR “MEP pathway” OR “terpene synthase” OR “health” OR “bioactive” OR “antimicrobial” OR “antioxidant” OR “anti-inflammatory *” OR “anticancer” OR “digestive” OR “cognitive”） 该检索式根据各数据库的特定语法进行了调整。同时，手动筛选关键综述文章和原始研究论文的参考文献列表，以识别电子检索可能未捕获的其他相关出版物。 2.2. 研究筛选与纳入标准 检索到的文献记录通过两阶段筛选流程：首先基于标题/摘要筛选，随后进行全文评估。符合以下预定义标准的研究被纳入：（1）研究对象：聚焦薄荷属植物及其衍生精油的研究；（2）干预/暴露：研究薄荷精油的化学组成、化学型变异、生物合成途径（如MEP途径、酶学调控）或生物/药理活性；（3）结局指标：报告精油组成的定量数据（如GC-MS分析）、生物合成的机制见解（如基因表达、酶活性）或来自体外和体内实验的健康促进作用证据；（4）研究类型：发表在同行评审期刊上的原始研究论文、综述文章和荟萃分析。 2.3. 排除标准 基于以下标准排除研究：（1）非英文出版物；（2）无法获取全文的文献；（3）聚焦非精油提取物（如水提物或乙醇提取物）且与挥发性化合物无直接关联的文章（生物活性部分的比较研究除外）；（4）会议摘要、专利或未发表的论文，以确保所整合数据的质量和可验证性。 2.4. 数据提取与整合 从纳入的研究中，将相关数据提取至标准化表格，包括：作者及发表年份、研究的薄荷属物种、关键化学成分及其百分比、分析方法（如GC-MS）、生物合成相关的主要发现以及生物活性细节（如实验类型、结果、作用机制）。随后对数据进行叙述性整合，以全面概述现有知识状态，识别文献中的共识与争议，并突出未来研究的空白，具体见本综述后续章节。 最终筛选的文献为批判性评估薄荷精油的化学型依赖性生物合成及健康促进作用的相关证据提供了坚实基础。 3. 薄荷精油的化学组成 薄荷精油的治疗和芳香特性直接归因于其复杂的化学组成，主要特征是富含多种单萜类化合物及其含氧衍生物。这些挥发性化合物在植物表面的特化腺毛中合成并储存，其特定谱图决定了不同薄荷属物种间乃至同一物种在不同条件下观察到的独特化学型[17,33]。理解这种化学多样性、影响因素及其表征所用的分析方法，是认识薄荷精油多方面应用价值的基础。 3.1. 主要单萜类化合物的结构多样性 薄荷属植物的精油以高含量单萜类化合物为特征，这些化合物是由异戊二烯单元衍生的C10化合物。这些化合物表现出显著的结构多样性，导致了广泛的香气和生物活性。薄荷精油中最主要的单萜类化合物包括薄荷醇、薄荷酮、胡薄荷酮、香芹酮和柠檬烯，每种化合物都赋予特定薄荷品种独特的感官和治疗特性（图2）。 例如，胡椒薄荷（Mentha piperita）精油始终以高浓度薄荷醇（图2E）和薄荷酮（图2D）为特征，两者通常占其总组成的约50%[11,34,35]。这种富含薄荷醇的谱图是胡椒薄荷标志性清凉感和强烈清新香气的来源，使其在食品、化妆品和制药行业中极具价值。同样，亚洲薄荷（Mentha arvensis）精油也以薄荷醇为主（通常超过60%），同时含有4%-18%的薄荷酮，凸显了这种单萜类化合物在定义特定薄荷化学型中的重要性[11,36]。薄荷醇（通常与薄荷酮共存）是区分这些物种并决定其主要应用的关键特征[15]。 相比之下，留兰香（Mentha spicata）精油呈现独特的化学特征，香芹酮（图2C）通常是主要成分，占比常超过60%，并伴有柠檬烯（图2A）[11,13,23,32,34,37]。这种富含香芹酮的谱图赋予留兰香精油比胡椒薄荷更甜、更温和且刺激性更低的香气，使其特别适用于口香糖、牙膏和某些烹饪应用。Piras等人（2019）[13]的研究明确指出，撒丁岛产留兰香精油中香芹酮含量为62.9%，凸显了其主导地位。同样，Oliveira Filho等人（2023）[37]报道留兰香精油中香芹酮含量为68.88%，柠檬烯含量为20.34%，进一步例证了这种化学型。柠檬烯作为一种环状单萜烃，常与香芹酮共存，为留兰香增添了柑橘类的底香。 另一种重要的化学型以唇萼薄荷（Mentha pulegium）为代表，其中胡薄荷酮（图2B）是绝对主导化合物，占精油组成的比例常超过70%[13,38-42]。例如，El abdali等人（2024）[38]报道摩洛哥产唇萼薄荷精油中胡薄荷酮含量为72.05%，而Piras等人（2019）[13]在撒丁岛样本中发现其含量为86.2%。Messaoudi等人（2021）[39]也在阿尔及利亚产唇萼薄荷中鉴定出胡薄荷酮为主要成分，含量为74.81%。高浓度的胡薄荷酮赋予唇萼薄荷强烈的、略带樟脑味的香气，但也因其潜在的肝毒性而引发安全性担忧，因此其应用需谨慎考量。唇萼薄荷精油中还可能含有显著量的薄荷酮和胡椒酮等其他含氧单萜类化合物，进一步塑造其谱图[39]。 柠檬烯作为一种环状单萜烃，是许多柑橘类精油的常见成分，但也以不同含量存在于薄荷属物种中。尽管在大多数薄荷精油中并非主导化合物，但其存在会影响整体香气谱，增添清新的柑橘味。Sarri等人（2024）强调柠檬烯是表现出强杀线虫潜力的萜类化合物之一，凸显了其除香气外的广泛生物相关性[43]。 苹果薄荷（Mentha suaveolens）呈现另一种独特的化学型，其特征通常是胡椒烯酮（图S2A）和胡椒烯酮氧化物（图S2B）占优势，而非薄荷醇或香芹酮[17,44,45]。Yang等人（2024）[17]指出，苹果薄荷主要产生胡椒烯酮氧化物，薄荷醇生物合成关键酶异胡椒烯酮还原酶（ISPR）的转录水平较低（图3）。Bouyahya等人（2019）[44]报道苹果薄荷精油中主要成分为胡椒烯酮氧化物（56.28%）、胡椒烯酮（11.64%）和胡薄荷酮（6.16%）。这表明生物合成途径的细微变化可导致完全不同的主导化合物，进而产生不同的化学型和应用价值。长叶薄荷（Mentha longifolia）也表现出变异性，其主要化合物包括胡薄荷酮、1,8-桉叶素（图S2C）和L-薄荷酮，但其比例可能随季节变化[28]。Brahmi等人（2024）[46]鉴定出亚绒毛薄荷（Mentha subtomentella）中p-薄荷-4(8)-烯-3-酮（图S2D）占主导地位（50.48%），展示了该属内进一步的多样性。1,8-桉叶素（也称为桉叶油素）在某些薄荷属物种中含量显著，如留兰香和胡椒薄荷（含量较低），赋予其樟脑样的清新香气[31,32]。单萜类化合物及其含氧衍生物的这种丰富结构多样性凸显了薄荷精油的复杂性和多功能性，每种化学型都为各类应用提供了独特特性。  3.2. 化学型变异及影响因素 薄荷精油的化学组成并非固定不变，而是存在显著变异性，导致不同化学型的产生。这些化学型由主要成分的定量和定性差异定义，进而决定其香气、生物活性和商业价值[2,47]。这种变异性受多种因素共同影响，包括遗传背景、地理起源、环境条件、植物发育阶段，甚至所采用的特定提取方法[14,16,28,48]。 遗传因素是决定薄荷植物潜在化学型的基础。不同薄荷属物种由于其独特的遗传禀赋，天生会产生不同的主要单萜类化合物，这些遗传信息编码了萜类生物合成相关的特定酶。例如，胡椒薄荷在遗传上倾向于产生薄荷醇和薄荷酮，而留兰香则倾向于产生香芹酮和柠檬烯[49,50]。然而，即使在同一物种内，不同种质资源间的遗传变异也会导致多样化的化学型[51]。Yang等人（2024）[17]对斑叶苹果薄荷（Mentha suaveolens ‘Variegata’）的研究强调了遗传变异的重要性，特别是结构变异和关键酶（如ISPR）的低转录水平，决定了胡椒烯酮氧化物而非薄荷醇的积累。该研究提供了单倍型解析的无缺口基因组组装，为单萜类化合物多样化的分子基础提供了新见解，表明遗传倾向如何导致独特的化学型。同样，Mustafa等人（2024）[16]对来自伊朗和伊拉克不同地区的20份长叶薄荷种质资源进行了研究，发现其精油含量和成分存在显著差异。他们的聚类分析结果与地理距离无严格对应关系，表明与生境条件相比，遗传因素在这些种质资源的分化中发挥着更突出的作用，进一步强调了化学型变异的遗传基础[52]。 环境条件是影响精油组成的另一个关键因素。气候、土壤组成、海拔和水分可利用性等因素能显著调节生物合成基因的表达和酶活性，从而改变最终的化学谱图。Haddou等人（2023）[14]研究了灌溉水质对胡椒薄荷（Mentha × piperita L.）精油次生代谢产物和化学谱图的影响。他们的研究发现，不同灌溉水源处理的植物其精油组成存在显著差异。具体而言，经处理废水灌溉的植物提取的精油EO1含有12种不同化合物，以香芹酮为主要成分（占总组成的51.35%），其次是D-柠檬烯（17.88%）、桉叶油素（10.69%）、β-石竹烯（4.39%）和大根香叶烯D（5.21%）。相比之下，井水灌溉植物提取的精油EO2表现出更丰富的化学谱图，包含18种已鉴定化合物。香芹酮也是EO2的主导成分，但浓度显著更高（76.89%），其他主要成分包括桉叶油素（5.22%）、D-柠檬烯（3.27%）、β-石竹烯（3.02%）和大根香叶烯D（2.97%）。最后，河水灌溉植物提取的精油EO3含有17种化合物，香芹酮仍是主导成分（77.17%），其次是1,8-环氧-p-薄荷烷（5.06%）、D-柠檬烯（3.42%）、α-荜澄茄烯（2.98%）和β-石竹烯（2.93%）。这些结果共同表明，即使是水质这种环境压力或营养影响的细微差异，也能显著改变胡椒薄荷中特定单萜类和倍半萜类化合物的产生。这一发现对栽培实践具有重要意义，表明可控灌溉策略可作为提高目标代谢产物产量的有意手段。季节变化也会导致化学型转变。Zouari-Bouassida等人（2018）[28]观察了突尼斯产长叶薄荷叶精油组成的季节变异，发现精油产量在春季最高，胡薄荷酮、1,8-桉叶素和L-薄荷酮等主要化合物的比例随季节变化。这凸显了植物生命周期中精油生产对环境信号的动态响应。 地理起源通常与当地环境条件和遗传多样性相关，也发挥着重要作用。不同地区可能存在适应本地条件的独特生态型或地方品种，导致独特的化学型。Afkar和Somaghian（2024）[30]分析了来自伊朗洛雷斯坦省的三种不同长叶薄荷生态型，发现其精油浓度和特定生物活性存在变异，尽管测试细菌对精油的总体敏感性在各生态型间相似。这表明虽然总体生物活性可能保持不变，但特定化学特征会因地理来源而异。El abdali等人（2024）[38]对摩洛哥产唇萼薄荷的研究鉴定出胡薄荷酮为主要成分，这与来自不同地区的其他唇萼薄荷研究结果一致，但具体比例和次要成分仍可能表现出区域特异性。 最后，精油提取方法会显著影响所观察到的化学组成和产量，尽管这更多与分析表征相关，而非植物固有的生物合成能力。不同提取技术（如 hydrodistillation（HD，水蒸馏法）、steam distillation（SD，水蒸气蒸馏法）和microwave-assisted distillation（MAD，微波辅助蒸馏法））提取特定化合物的效率不同，且由于温度和处理时间的差异，可能导致热敏性成分降解[39,53]。Messaoudi等人（2021）[39]对唇萼薄荷的比较研究清楚地展示了这些方法学影响。尽管胡薄荷酮在三种提取方法（HD、SD和MAD）中均为主要成分，但其比例存在差异（分别为74.81%、73.17%和71.52%），薄荷酮和胡椒酮等其他关键化合物的比例也有所不同。此外，HD法获得的已鉴定精油总量最高（97.73%），其次是SD法（92.80%）和MAD法（78.95%），提取产率也遵循这一趋势（分别为0.204%、0.200%和0.175%）。然而，MAD法在提取时间上具有显著优势（30分钟，而HD/SD法需3小时）。这些发现强调，在研究和工业生产中，一致且详细记录的提取方法对于确保可重复的化学谱图、准确的化学型鉴定和可靠的生物活性至关重要。 3.3. 精油表征的分析方法 薄荷精油的准确全面表征对于理解其化学型变异、关联化学谱图与生物活性以及确保商业应用的质量控制至关重要。精油是由数十至数百种挥发性化合物组成的混合物，因此需要能够同时实现分离和鉴定的精密分析技术。气相色谱-质谱联用（GC-MS）是该领域的金标准，能对精油成分进行无与伦比的定性和定量分析[14,15,25,31,32,34,37-41,44,45,50,52,54,55]。 气相色谱-质谱联用（GC-MS）整合了气相色谱（GC）强大的分离能力和质谱（MS）的高特异性检测功能。在该技术中，精油样品被汽化并通过惰性载气输送通过色谱柱。基于化合物在流动相和固定相之间的分配差异实现组分分离。当单个化合物从色谱柱洗脱后，进入质谱仪，在其中发生电离并裂解为特征性质谱图。这些裂解模式作为分子指纹，与已建立的光谱库进行比对，从而可靠地鉴定单个化合物。此外，可根据色谱峰面积估算每种成分的相对丰度。 GC-MS已广泛应用于薄荷精油的化学谱图分析。例如，El abdali等人（2024）[38]鉴定出唇萼薄荷精油中含有13种成分，占总组成的97.74%。胡薄荷酮（72.05%）为主要化合物，其次是8-羟基-p-薄荷烷-3-酮（5.97%）、咪唑烷（3.23%）和胡椒烯酮（3.02%）。单萜类化合物是最丰富的化学类别，占精油的83.85%。在一项比较研究中，Wu等人（2019）[34]使用GC-MS分析了胡椒薄荷、留兰香和灰薄荷（Mentha gracilis）的精油，揭示了明显的化学型变异。胡椒薄荷精油以高浓度薄荷醇（38.45%）和薄荷酮（21.80%）为特征，次要成分为1,8-桉叶素（5.62%）和新薄荷醇（4.19%）。相比之下，留兰香和灰薄荷精油均富含香芹酮（分别为70.36%和70.91%）和柠檬烯（分别为6.96%和13.96%）。这些结果与Oliveira Filho等人（2023）[37]的研究一致，他们也鉴定出留兰香精油中香芹酮（68.88%）和柠檬烯（20.34%）为主要成分。 同样，Al-Mijalli等人（2022）[45]使用GC-MS表征苹果薄荷精油，报道胡薄荷酮（37.16%）和吡嗪类化合物（33.81%）为主要成分，同时含有柠檬烯（11.19%）和伞花酮（6.09%）。Messaoudi等人（2021）[39]进一步在唇萼薄荷精油中鉴定出26种化合物，胡薄荷酮（74.81%）为主导成分，其次是薄荷酮（13.01%）、胡椒酮（3.82%）、柠檬烯（1.55%）和顺式异胡薄荷酮（1.31%）；其余成分占比均低于1%。 这些研究共同凸显了GC-MS在阐明薄荷精油化学多样性方面的不可或缺的作用。该技术具有高灵敏度、优异的选择性，且能鉴定多种挥发性和半挥发性化合物，特别适合详细的化学型分析。 除鉴定和定量外，这些分析技术对于评估各种因素对精油组成的影响也至关重要。例如，使用GC/MS评估了不同干燥方法对胡椒薄荷精油的影响，发现薄荷醇、薄荷酮和薄荷呋喃的浓度存在显著差异[15]。同样，通过GC/MS测定了不同水源灌溉的胡椒薄荷精油的化学组成，显示出精油间的显著变异[14]。 在精油的化学表征中，火焰离子化检测气相色谱（GC-FID）常与GC-MS联合使用，特别是用于定量分析。虽然GC-MS擅长化合物结构鉴定，但GC-FID对大多数有机化合物具有高灵敏度和线性检测能力，特别适合对GC-MS已鉴定成分进行精确定量。这种互补方法已有效应用于薄荷精油的分析。例如，Messaoudi等人（2021）[39]和Cheraif等人（2020）[40]均采用GC-FID结合GC-MS分析唇萼薄荷精油。他们的结果一致表明，该精油以含氧单萜类化合物为主（占总组成的90%以上），表现出独特的胡薄荷酮化学型，其中胡薄荷酮本身是最丰富的化合物（76.9%）[56]。这证实了GC-FID在获取已鉴定成分准确定量数据方面的实用性。 同样，Biltekin等人（2023）[32]采用GC-FID和GC-MS联合分析表征留兰香精油，鉴定出香芹酮（72.8%）、柠檬烯（12.6%）、1,8-桉叶素（2.2%）、月桂烯（1.3%）和反式二氢香芹酮（1.0%）为主要成分。长叶薄荷精油季节变异的分析也依赖GC-MS和GC-FID来追踪整个营养周期中胡薄荷酮和胡椒烯酮氧化物等主要化合物的变化[57]。这些研究共同凸显了结合两种技术进行精油全面可靠化学谱图分析的价值。 尽管GC-MS和GC-FID能提供详细的组成分析，但在工业环境中，对常规质量控制和筛选的快速、经济且无损方法的需求日益增长。衰减全反射-傅里叶变换红外（ATR-FTIR）光谱法结合多元分析已成为此类应用的有前景的替代方案。该技术测量样品对红外光的吸收，提供反映其成分分子振动的独特光谱指纹。通过应用化学计量学模型，可以将特定光谱特征与关键化合物的存在和浓度相关联，甚至区分不同精油或检测掺假情况。Rodríguez等人（2018）[58]成功开发了一种快速ATR-FTIR方法，用于定量复杂有机基质中包封的丁香油和留兰香（Mentha spicata）精油。他们证明，尽管基质复杂，该方法结合单变量或多变量回归模型仍能准确定量精油。对于留兰香精油，特定谱带（799、885和1680-1676 cm⁻¹）被鉴定为适合预测的谱带，具有高准确性。该研究强调，ATR-FTIR不仅比GC-FID节省时间，还能监测精油谱图，适用于常规质量控制。同样，Taylan等人（2021）[59]利用ATR-FTIR光谱法结合化学计量学（层次聚类分析HCA、主成分分析PCA、偏最小二乘回归PLSR、主成分回归PCR）快速筛选留兰香精油和胡椒薄荷精油中的L-薄荷醇掺假情况。他们成功区分了纯正胡椒薄荷与掺假样品，并准确计算了掺假成分含量，证明该方法在监测掺假方面的稳健性、可靠性和经济优势——这是高价值精油市场中的一个关键问题。ATR-FTIR的比较优势在于其快速、样品制备量少且无损的特性，使其非常适合快速筛选和质量保证，尽管其提供的化合物鉴定详细程度可能不及GC-MS。这些先进分析方法（从详细的色谱技术到快速的光谱筛选）的整合，为解析薄荷精油的化学复杂性并确保其在各类应用中的质量和功效提供了全面的工具包。 4. 主要单萜类化合物的生物合成途径 薄荷精油中观察到的单萜类化合物的显著多样性，证明了植物内部复杂精密的生物合成机制。这些挥发性化合物是次生代谢产物，意味着它们不直接参与植物的初级生长和发育，但在生态相互作用中发挥关键作用，如防御食草动物和病原体，以及吸引传粉者[60,61]。薄荷属植物中单萜类化合物的生物合成主要通过质体甲基赤藓糖醇磷酸（MEP）途径进行，这是一系列在遗传和表观遗传水平上受到严格调控的酶促反应（图3）[21,56]。理解这些途径不仅是植物生物化学的基础，也为通过代谢工程优化目标化学型的生产提供了广阔前景[62]。 4.1. 质体MEP途径概述 单萜类化合物作为C10化合物，由两个C5异戊二烯单元衍生而来。在植物中，这些异戊二烯单元主要由两条不同途径提供：甲羟戊酸（MVA）途径（在细胞质中运作，负责倍半萜和三萜的生物合成）和MEP途径（定位于质体中，是单萜和二萜生产的主要途径）[60]。对于薄荷精油而言，MEP途径至关重要，因为它为薄荷醇、薄荷酮、胡薄荷酮、香芹酮和柠檬烯等特征性单萜类化合物提供直接前体。 MEP途径（图S1）以光合作用衍生的初级代谢产物丙酮酸和甘油醛-3-磷酸为起始物。通过一系列酶促步骤，这些前体转化为通用的C5类异戊二烯构建单元：异戊烯基焦磷酸（IPP）及其异构体二甲基烯丙基焦磷酸（DMAPP）。这两种分子是所有萜类化合物构建的基本单元。单萜类化合物生物合成中的第一个关键步骤是IPP和DMAPP分子的头尾缩合，由香叶基焦磷酸合酶（GPPS）催化。该反应生成香叶基焦磷酸（GPP）——一种C10前体，作为所有单萜类化合物的直接底物[63]。 途径的后续步骤涉及GPP通过多种酶（主要是萜烯合酶（TPSs）[20]和细胞色素P450单加氧酶（CYP450s））的环化和修饰。这些酶是单萜类化合物结构多样性的关键。例如，GPP可环化形成多种环状单萜烃，如柠檬烯——薄荷属植物中许多含氧单萜类化合物生物合成的关键中间体。柠檬烯随后可经历进一步的酶促修饰（包括羟基化和脱氢），生成香芹酮、胡薄荷酮、薄荷酮和薄荷醇等化合物。这些修饰酶的特定序列和活性决定了植物的最终化学型。Qi等人（2018）[18]对加拿大薄荷（Mentha canadensis L.）和Huang等人（2025）[19]对亚洲薄荷（Mentha arvensis L.）的研究，均在其转录组分析中鉴定出“单萜类化合物生物合成”是显著富集的途径，凸显了该途径在薄荷属植物中的核心作用。这些研究还鉴定了参与单萜类化合物生物合成的关键基因，如GPPS、LS（柠檬烯合酶）、L3OH（柠檬烯-3-羟化酶）和ISPR，它们直接参与GPP向各种含氧单萜类化合物的转化（图3）。MEP途径的整体效率和所采取的特定分支，是薄荷植物产生精油的数量和质量的关键决定因素。 4.2. 萜类生物合成的酶学调控 酶机制是萜类生物合成的主要驱动因素，不仅决定生产速率，还决定所得化合物的特定化学结构。薄荷化学型的多样性（以薄荷醇、香芹酮或胡薄荷酮等化合物的优势存在为特征），是MEP途径中关键酶差异表达和活性的直接结果。TPSs在这一过程中处于核心地位，催化GPP环化形成多种单萜烃[64,65]。例如，LS将GPP转化为柠檬烯——许多薄荷化学型中的关键中间体（图3）。特定TPS同工酶的存在和活性可决定植物主要产生环状还是无环单萜类化合物，或形成哪种特定的环状结构。 在初始环化之后，一系列修饰酶（主要是CYP450s和还原酶）进一步将这些烃类前体转化为薄荷精油特征性的含氧单萜类化合物[21]。这些酶引入羟基、羰基和双键，导致薄荷醇、薄荷酮、胡薄荷酮和香芹酮等化合物的形成（图3）[66,67]。这些酶的顺序作用具有高度特异性，且通常是限速步骤，意味着单一酶的活性可显著影响最终化学谱图。Yang等人（2024）[17]对斑叶苹果薄荷（Mentha suaveolens ‘Variegata’）的研究突出了这种酶学调控的显著例子。该物种主要积累胡椒烯酮氧化物而非薄荷醇。研究人员鉴定出三个编码ISPR（薄荷醇生物合成中的关键限速酶）的基因。关键发现是，尽管其他萜类生物合成基因表达正常，但苹果薄荷中ISPR的转录水平较低。这种低ISPR活性直接导致胡椒烯酮氧化物的积累，因为通往薄荷醇的途径在该步骤受到瓶颈限制。这一发现清晰地例证了特定酶的活性如何定义薄荷属物种的化学型。 同样，留兰香中主要成分香芹酮的生物合成，涉及一组不同的酶，这些酶通过柠檬烯-6-羟化酶和香芹酮还原酶等中间体将柠檬烯转化为香芹酮（图3）。相反，唇萼薄荷中富含胡薄荷酮的化学型由将GPP导向胡薄荷酮合成的酶调控，可能涉及不同的柠檬烯羟化酶和后续的脱氢酶。这些酶促反应的平衡和特异性至关重要。例如，如果负责将胡薄荷酮转化为薄荷酮或薄荷醇的酶活性较低或不存在，胡薄荷酮就会积累。相反，如果该途径通过这些步骤高效进行，薄荷醇将成为主要终产物。特定酶的鉴定及其功能表征（如苹果薄荷中的ISPR[17]），对于理解化学型多样性的分子基础以及旨在操纵精油组成的潜在生物技术应用至关重要。这些酶的复杂相互作用、其底物特异性和催化效率，共同构成了薄荷精油中观察到的复杂化学谱图。 4.3. 生物合成基因的遗传和表观遗传调控 薄荷属植物中单萜类化合物的产生不仅依赖生物合成酶的存在，还受到调控这些酶编码基因表达的遗传和表观遗传调控机制的复杂控制。这种多层次调控使植物能够响应发育信号和环境刺激，微调其精油组成，显著促进化学型变异。 在遗传水平上，编码关键生物合成酶的基因的组织和序列是基础。高质量基因组组装的可用性正在彻底改变我们对这些遗传基础的理解。Yang等人（2024）[17]取得了重大突破，为斑叶苹果薄荷（Mentha suaveolens ‘Variegata’）提供了单倍型解析的无缺口基因组组装。这种详细的基因组资源使得能够检测到大量结构变异，并且关键的是，证明了参与萜类生物合成的基因受到这些变异的影响。此类基因组见解对于鉴定负责化学型差异的遗传位点，以及理解基因重复、缺失或重排如何导致新的生物合成能力或改变的表达模式至关重要。ISPR编码特定基因的鉴定以及在苹果薄荷中观察到的其低转录水平，将遗传调控与胡椒烯酮氧化物的积累直接关联，为基因表达如何决定最终精油谱图提供了清晰示例[17]。这类基因组信息对于分子标记辅助育种具有不可估量的价值，能够筛选具有目标化学型的薄荷品种。 由转录因子（TF）介导的转录调控在控制生物合成基因的表达中起着关键作用。植物激素（如茉莉酸类和生长素）是调节这些转录网络的关键信号分子。茉莉酸甲酯（MeJA，茉莉酸（JA）的衍生物）是许多植物（包括薄荷属物种）中次生代谢产物生物合成的众所周知的诱导剂。Qi等人（2018）[18]对加拿大薄荷（Mentha canadensis L.）进行了MeJA处理后的转录组分析，鉴定出4430个差异表达基因（DEGs）。他们的京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析强调“单萜类化合物生物合成”是最显著富集的途径之一，表明对MeJA的强烈转录响应。他们进一步分析了参与JA信号转导、转录因子和单萜类化合物生物合成的DEGs，鉴定出9个参与薄荷醇生物合成的同源基因。该研究为加拿大薄荷中薄荷醇生物合成的转录调控提供了关键见解。 在此基础上，Huang等人（2025）[19]研究了MeJA诱导亚洲薄荷（Mentha arvensis L.）单萜类化合物生物合成的调控机制。他们发现，外源施用MeJA以剂量依赖方式显著增加了精油含量、产量和盾状腺毛（PGT）密度。PGT是精油合成和储存的特化结构，因此其密度的增加与更高的精油产量直接相关。转录组分析揭示了4659个DEGs，其中“单萜类化合物生物合成”再次成为高度富集的途径。关键的是，参与JA信号传导（JAZs和MYCs）和单萜类化合物生物合成（GPPSs、LSs、L3OHs和ISPRs）的关键基因显著上调。共表达分析和加权基因共表达网络分析（WGCNA）鉴定出AP2/ERF、WRKY、MYB和bHLH等转录因子是MJ介导的单萜类化合物生物合成的关键调控因子。这些发现提供了详细的分子机制理解，即MeJA信号通路如何激活特定TFs，进而上调编码生物合成酶的基因表达，导致单萜类化合物积累增加。 除茉莉酸类外，其他植物激素也发挥调控作用。Reddy等人（2024）[33]在留兰香（Mentha spicata）中鉴定出一个非典型Aux/IAA基因MsIAA32，该基因参与PGT的发育。通常涉及典型Aux/IAA蛋白的生长素信号传导已知调控植物生长的多个方面。然而，缺乏TIR1结合域的MsIAA32代表了一种新的调控机制。其与典型Aux/IAA（MsIAA3、MsIAA4）和ARF（MsARF3）的相互作用表明存在复杂的生长素介导的信号通路。MsIAA32抑制植物中R2R3-MYB基因MsMYB36和细胞周期蛋白基因MsCycB2-4的表达改变，表明这些可能是下游靶标。该研究确立了非典型Aux/IAA介导的生长素信号传导在PGT发育中的作用，从而通过调控合成和储存这些化合物的结构间接影响精油生产。 表观遗传机制（主要通过DNA甲基化和组蛋白修饰介导）代表了另一关键调控层面，可在不改变初级DNA序列的情况下调节转录活性。这些机制直接影响染色质结构及其对DNA结合蛋白（包括转录因子）的可及性，从而微调基因表达。DNA甲基化涉及胞嘧啶残基的共价甲基化，而组蛋白修饰包括针对组蛋白N端尾部的一系列翻译后化学修饰（如乙酰化、甲基化、磷酸化和类泛素化）。值得注意的是，组蛋白H3和H4上特定赖氨酸（K）残基的甲基化可对转录输出产生不同且有时相反的影响[68]。除这些结构变异外，通过各种非编码RNA（ncRNA）进行的基因表达调控也是一种表观遗传机制。尽管现有文献中尚未完全阐明表观遗传调控在薄荷单萜类化合物生物合成中的具体参与，但来自植物次生代谢的见解表明，此类机制可能有助于稳定的化学型分化或对环境刺激的长期适应性响应。遗传背景、TF和植物激素介导的转录控制以及潜在表观遗传修饰之间的复杂相互作用，形成了一个高度动态和可塑性的调控网络，协调薄荷属植物中的单萜类化合物生物合成。这种整合框架最终是不同化学型出现和维持的基础。深入理解这些多层次调控过程，对于推进代谢工程方法和开发薄荷品种的精准育种策略至关重要。 5. 薄荷精油的健康益处 薄荷精油因其广泛的健康促进特性而在科学研究中受到极大关注，这些特性支撑了其传统用途，并凸显了其在现代治疗应用中的潜力。不同薄荷化学型中关键单萜类化合物的比例各异，造就了其广泛的生物活性，包括抗菌、抗氧化、抗炎、神经调节、消化调节、呼吸支持、认知增强，甚至新兴的抗癌作用（表1）。本节批判性地评估了支持这些多方面健康益处的证据。 表1. 薄荷精油及提取物健康益处综合总结 物种 药理活性 研究类型 胡椒薄荷（M. piperita） 抗菌/抗真菌 体外实验 体外实验 抗氧化 体外实验 体内实验（动物） 体内实验（动物） 消化益处 综述/机制研究 体内实验（动物） 神经/认知、呼吸益处 体内实验（人体）、综述/机制研究 体内实验（动物） 抗癌 体外实验 留兰香（M. spicata） 抗菌/抗真菌 体外实验 抗氧化 体外实验 抗炎 体外实验 抗癌 体外实验 唇萼薄荷（M. pulegium） 抗菌/抗真菌 体外实验 抗氧化 体外实验 抗炎 体内实验（动物） 体内实验（动物） 长叶薄荷（M. longifolia） 抗菌 体外实验 抗氧化 体外实验 抗炎 体内实验（动物） 抗癌 体外实验 苹果薄荷（M. suaveolens） 抗菌 体外实验 抗氧化 体外实验 亚绒毛薄荷（M. subtomentella） 抗氧化 体外实验 灰薄荷（M. gracilis） 抗氧化 体内实验（动物） 5.1. 抗菌和抗真菌特性 薄荷精油（EOs）的抗菌和抗真菌特性是其研究最充分的生物活性之一，使其成为医学中合成剂的有前景的天然替代品。其功效主要归因于主要单萜类成分（如薄荷醇、香芹酮、胡薄荷酮和柠檬烯），这些成分可破坏微生物细胞膜并抑制关键细胞过程[75-77]。 大量研究证明了薄荷精油对人类病原体的广谱抗菌活性。富含薄荷醇的胡椒薄荷（M. piperita）精油对口腔和全身病原体表现出显著效果。Karadağ等人（2024）[35]报道，当胡椒薄荷精油与香叶天竺葵（Pelargonium graveolens）精油联合使用时，可增强氯己定对变形链球菌（Streptococcus mutans）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的功效，表明在口腔护理中可能与传统抗菌剂产生协同作用。此外，Gebauer等人（2024）[11]证实胡椒薄荷精油对金黄色葡萄球菌（ATCC 25923）具有中等毒性，支持其在局部或全身抗菌策略中的作用。 以高香芹酮含量为特征的留兰香（M. spicata）精油也表现出显著的抗菌特性。Landeo-Villanueva等人（2023）[23]证明，留兰香精油在模拟牙菌斑条件下显著抑制变形链球菌的浮游生长（最低抑菌浓度MIC=1.8484 mg/mL）并减少生物膜生物量，凸显了其在预防龋齿中的潜力。在同一研究中，该精油在琼脂扩散试验中显示出18.3±0.47 mm的抑菌圈。 以胡薄荷酮为主导的唇萼薄荷（M. pulegium）精油，对临床相关菌株表现出一致的抗菌和抗真菌效果。El abdali等人（2024）[38]报道摩洛哥产唇萼薄荷精油对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌（E. coli）具有强效活性，MIC值分别为3.058 mg/mL和6.076 mg/mL。同一研究还证实其对白色念珠菌（Candida albicans）的抗真菌功效（MIC=MBC=3.063 mg/mL）。这些发现得到Messaoudi等人（2021）[39]的支持，他们记录了唇萼薄荷精油显著的抗菌和抗念珠菌活性。 苹果薄荷（M. suaveolens）和长叶薄荷（M. longifolia）等其他物种也表现出与医学相关的抗菌谱。Bouyahya等人（2019）[44]发现，富含胡椒烯酮氧化物的苹果薄荷精油对金黄色葡萄球菌和单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）具有抗菌作用，其中金黄色葡萄球菌表现出特别的敏感性。Al-Mijalli等人（2022）[45]进一步报道，苹果薄荷精油对大多数测试的临床细菌分离株有效。 在抗真菌应用方面，多种薄荷精油已显示出对抗人类真菌病原体的潜力。Piras等人（2019）[13]证明，留兰香和唇萼薄荷精油在亚MIC水平（0.16 µL/mL）下能强烈抑制白色念珠菌的芽管形成，表明其能够抑制毒力因子。留兰香精油对皮肤癣菌特别有效，包括红色毛癣菌（Trichophyton rubrum）和疣状毛癣菌（T. verrucosum）（MIC=0.32 µL/mL）。Brahmi等人（2024）[46]也报道了亚绒毛薄荷精油显著的抗真菌活性，尽管其主要活性针对非人类真菌菌株。 总之，现有证据支持薄荷精油作为有价值的天然药物制剂的潜力——特别是在口腔保健、局部防腐以及念珠菌和皮肤癣菌等引起的真菌感染管理中。它们靶向浮游细胞、破坏生物膜和抑制毒力因子的能力，凸显了其在临床和制药领域的相关性。然而，挑战依然存在，例如地理和环境因素导致的化学组成变异性可能影响功效[78,79]。此外，尽管体外研究数量众多，但仍需要更多的体内动物模型和人类临床试验来确认功效、确定最佳剂量并评估治疗应用的安全性。 5.2. 抗氧化和抗炎活性 薄荷精油的抗氧化和抗炎特性是其健康促进作用的核心，有助于其在预防和管理各种慢性疾病中的潜力。这些活性主要归因于酚类化合物、黄酮类化合物和特定单萜类化合物的存在，这些成分能够清除自由基、减轻氧化应激并调节炎症通路。 大量研究一致证明了薄荷精油的显著抗氧化潜力。胡薄荷酮通常被认为是薄荷精油（特别是唇萼薄荷）抗炎作用的关键成分。El abdali等人（2024）[38]使用FRAP和DPPH测定法评估了摩洛哥产唇萼薄荷精油（含72.05%胡薄荷酮）的抗氧化能力，报告其具有显著潜力，EC50和IC50值分别为26.500±0.200 mg/mL和54.630±1.350 mg/mL，总抗氧化能力为52.610±4.734 mg抗坏血酸当量（AAE）/g精油。Cheraif等人（2020）[40]进一步支持了这一点，表明唇萼薄荷精油（含76.9%胡薄荷酮）表现出DPPH清除活性（IC50值范围为2.61至91.25 mg/mL）、FRAP值（0.97-8.17 µmolTrolox当量（TX）/g样品）和ABTS测定值（7.01至2.40 µmol TX/g样品）。Yang等人（2019）[74]证明，胡薄荷酮可抑制脂多糖（LPS）诱导的脓毒症小鼠的炎症反应。它显著降低了血清中多种细胞因子（IL-18、IL-1β、IL-5、TNF-α、IFN-γ、MCP-1、MIP-1β、M-CSF、GM-CSF）的水平，并降低了肺组织中NLRP3炎症小体关键成分（ASC、NLRP3和Caspase-1）的mRNA和蛋白表达。 比较研究凸显了薄荷属物种间抗氧化功效的差异。Wu等人（2019）[34]分析了胡椒薄荷、留兰香和灰薄荷精油的抗氧化特性。三种精油在基于化学的测定法（还原能力、DPPH、TEAC）中均表现出显著的自由基清除和Fe3+还原活性。值得注意的是，胡椒薄荷精油在DPPH和TEAC测定中具有最低的半数有效浓度（EC50）（p<0.05），且在还原能力测定中比本地留兰香和苏格兰留兰香精油更有效。三种精油均以剂量依赖方式同等减轻了化学诱导的肝组织脂质过氧化。此外，胡椒薄荷和灰薄荷精油显著提高了过氧化氢（H2O2）诱导的氧化应激下秀丽隐杆线虫（C. elegans）的存活率，与抗坏血酸相当，而留兰香精油在相同剂量下未显示出这种保护作用。这表明在某些情况下，胡椒薄荷和苏格兰留兰香具有更优的抗氧化谱。 苹果薄荷精油也显示出显著的抗氧化活性。Bouyahya等人（2019）[44]报道，苹果薄荷精油（含56.28%胡椒烯酮氧化物）表现出显著的抗氧化能力，IC50值分别为（64.76±2.24）µg/mL（DPPH）、（82.73±3.34）µg/mL（ABTS）和（93.35±4.45）µg/mL（FRAP）。Al-Mijalli等人（2022）[45]也发现苹果薄荷精油具有显著的抗氧化特性，尽管在他们的比较研究中，迷迭香（Salvia officinalis）精油在DPPH、ABTS和FRAP测试中表现更佳。这表明虽然苹果薄荷是有效的抗氧化剂，但其功效相对于其他植物精油可能有所不同。 抗氧化能力不仅限于精油，还延伸至水提物。Brahmi等人（2024）[46]发现，亚绒毛薄荷的水提物表现出显著更高的抗氧化能力（IC50=0.17±0.01 mg/mL），而其精油的抗氧化能力相对较低（IC50=13%±0.01% v/v）。这表明非挥发性酚类化合物（如鉴定为水提物主要成分的迷迭香酸）对植物的整体抗氧化谱有显著贡献。Zouari-Bouassida等人（2018）[28]同样发现，长叶薄荷叶的乙酸乙酯部分富含酚类和黄酮类化合物，表现出最强的DPPH清除能力（IC50=12.64 µg/mL）和显著的β-胡萝卜素漂白抑制作用（IC50=34.75 µg/mL）。 除体外评估外，体内研究为薄荷精油的抗氧化益处提供了令人信服的证据。Zhang等人（2023）[69]的一项显著研究表明，反复吸入胡椒薄荷精油可改善耐力训练大鼠的运动表现。其机制涉及延长力竭时间，关键是与未处理的大鼠相比，氧化损伤减少。这表明薄荷油可通过减轻运动诱导的氧化应激来增强体能耐力，这一发现对运动营养和恢复具有重要意义。在动物健康和营养领域，添加薄荷精油或含薄荷精油的混合物已显示出显著的抗氧化益处。 薄荷精油通过调节多种炎症介质表现出显著的抗炎潜力。Zouari-Bouassida等人（2018）[28]为长叶薄荷的抗炎特性提供了令人信服的体内证据。他们的研究表明，两种测试的长叶薄荷提取物在诱导后5小时均显著抑制角叉菜胶诱导的足肿胀（p<0.001），与对照组相比。值得注意的是，长叶薄荷提取物（200 mg/kg）表现出优于标准药物消炎痛的功效，抑制率达到62.29%，而该药物的抑制率为49.15%（p<0.01）。组织学分析证实，虽然仅使用角叉菜胶的组表现出严重水肿和大量炎症细胞浸润，但长叶薄荷提取物和消炎痛预处理均显著改善了这些病理变化。抗炎机制似乎涉及环氧合酶抑制，类似于传统的非甾体抗炎药。Messaoudi等人（2021）[39]的研究补充了这些发现，证实了唇萼薄荷叶提取物的体内抗炎活性。向角叉菜胶诱导的后足肿胀小鼠口服水提物，在所有测试剂量下均产生了显著的抗炎效果（p<0.001）。与参考药物双氯芬酸钠（10 mg/kg）相比，该提取物显著减轻了角叉菜胶诱导的足肿胀，足肿胀重量减少至22.16%，而该药物的抑制率为52.97%。这些药理特性可能归因于酚类化合物的存在，为薄荷属物种在炎症性疾病管理中的传统应用提供了科学验证。 Biltekin等人（2023）[32]阐明了一种更具体的抗炎作用机制，他们评估了留兰香（M. spicata L.）精油的体外抗炎效果。他们发现，留兰香精油（含72.8%香芹酮、12.6%柠檬烯）表现出选择性COX-2抑制作用，选择性指数（SI）值为0.67。环氧合酶-2（COX-2）是一种主要负责产生促炎前列腺素的酶，其选择性抑制是抗炎药物的理想目标，与非选择性COX抑制剂相比副作用更少。这一发现表明留兰香精油具有靶向抗炎机制。 薄荷精油在抗氧化和抗炎应用中的优势包括其天然来源、多靶点作用以及缓解慢性疾病进展的潜力。详细的体内研究（特别是那些证明氧化损伤标志物和炎症细胞因子减少的研究）为其治疗潜力提供了有力支持。然而，一个缺点是化学组成的变异性，这可能导致不同批次或物种间的功效不一致。需要更多具有明确化学谱图的标准化产品[80]。此外，尽管动物模型提供了宝贵见解，但仍需要全面的人类临床试验来确定最佳剂量、长期安全性以及在各种人类炎症和氧化应激相关疾病中的功效。将薄荷精油整合到营养策略中（如功能性食品或膳食补充剂），在促进健康和预防疾病方面具有巨大潜力。 5.3. 神经和消化益处 肠道和大脑之间的复杂联系（通常称为肠-脑轴）在维持整体健康方面起着关键作用，影响从情绪和认知功能到营养吸收和免疫反应的方方面面[81]。该轴的紊乱可导致多种神经和消化疾病。薄荷精油传统上用于缓解胃肠道不适，且具有新兴的神经活性特性，越来越被认为具有对这两个相互关联系统产生积极影响的潜力。 薄荷精油的消化益处可能是其最广为人知且最传统的用途。胡椒薄荷（M. piperita）在管理多种消化疾病（包括恶心、消化不良和肠易激综合征（IBS））方面有着悠久的应用历史[70]。其解痉特性（主要归因于薄荷醇）有助于放松胃肠道平滑肌，从而缓解痉挛和不适。 尽管所提供的摘要中没有详细描述针对薄荷精油消化益处的直接人类临床试验，但传统用途得到了动物研究和机制见解的有力支持。 在动物模型中，薄荷精油已显示出显著改善肠道健康和功能的效果。Chen等人（2024）[71]研究了微囊化精油（MEO）补充剂对断奶仔猪的影响。包含薄荷成分的MEO提高了平均日增重（ADG）和平均日采食量（ADFI），降低了腹泻率，并显著改善了肠道结构。具体而言，MEO增加了十二指肠绒毛高度与隐窝深度（V:C）比率和空肠绒毛高度，表明营养吸收增强和肠道完整性改善。此外，MEO补充剂增强了食欲并促进了肠道微生物组中有益细菌的多样性。该研究强调了精油作为生长促进剂和肠道健康增强剂在动物营养中的潜力，为抗生素生长促进剂提供了一种替代方案。同样，Zhang等人（2024）[82]在对母猪的研究中发现，牛至精油（OEO）补充剂改善了粪便微生物群组成，减少了潜在有害的变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）的丰度，同时增加了乳酸杆菌属（Lactobacillus）和普雷沃氏菌科UCG 003和UCG 005等有益细菌的丰度。尽管该研究聚焦于牛至，但精油对肠道微生物群的调节原理广泛适用于薄荷精油，因为它们具有相似的单萜类化合物谱和作用机制。Arora和Sharma（2023）[83]的综述专门探讨了薄荷在肠道微生物群中的作用，强调了其抗胆碱能作用、阻断PGE2和GM1受体的能力，以及杀菌、杀病毒和杀真菌特性，这些特性共同有助于平衡肠道细菌和管理肠道相关疾病。这一全面视角凸显了薄荷属植物与肠道微生物群和生理相互作用的多方面方式。 除已确立的消化益处外，越来越多的证据表明薄荷精油具有神经学优势，特别是在认知功能和情绪方面的影响。尽管潜在机制仍需进一步阐明，但这些效果可能通过与神经递质系统的相互作用、抗炎作用以及大脑内的抗氧化保护介导。支持这一点的是，Susmita等人（2024）[72]的一项体内研究评估了薄荷属（Mentha spp.）精油，报告称认知测试有显著改善，治疗组的记忆回忆增强了15%，注意力持续时间增加了12%。这一显著发现为薄荷精油的直接促智潜力提供了证据。 薄荷醇（薄荷油的主要成分）也与神经学效应相关。Park等人（2009）[73]研究了薄荷醇在增强1α,25-二羟维生素D3对LNCaP细胞抗增殖活性中的作用。尽管该研究主要聚焦于癌症，但它揭示了薄荷醇可增加细胞内钙浓度（[Ca²⁺]i），表明可能与钙信号通路存在交叉对话。钙信号传导对神经元功能（包括神经传递和突触可塑性）至关重要。尽管该研究未直接评估认知功能，但观察到的薄荷醇对钙动力学的调节为潜在的神经活性效应提供了机制基础。Hafeeza和Kouser（2025）[70]指出，薄荷属物种在神经功能方面的传统应用，进一步支持了对这些益处的探索。 薄荷精油在神经和消化健康方面的优势在于其天然来源、传统认可度以及多靶点机制，包括直接抗菌作用、肠道微生物群调节、抗炎作用和潜在的神经活性特性。这些益处在营养和医学领域特别相关，为管理常见疾病提供了补充策略。然而，一个显著的缺点是专门设计用于评估薄荷精油神经和消化益处的人类临床试验相对缺乏，特别是关于标准化剂量和长期结果的研究。大多数令人信服的证据来自体内动物模型，尽管这些模型提供了有用信息，但可能并不总是直接转化为人类生理。未来的研究应优先进行精心设计的人类临床试验，以验证这些益处、建立最佳治疗方案，并探索其对肠-脑轴影响的精确分子机制。靶向递送系统的开发也可增强其功效并减少潜在副作用。 5.4. 呼吸和认知增强潜力 薄荷精油的治疗应用延伸至呼吸系统和认知功能领域，其挥发性化合物（特别是薄荷醇）在这些领域可发挥直接和间接的有益作用。传统医学长期以来一直认可薄荷在缓解呼吸不适方面的效用，现代研究正开始揭示这些观察背后的机制，同时探索其在认知增强中的新兴作用。 在呼吸健康方面，胡椒薄荷（M. piperita）精油是多种呼吸疾病（包括充血、咳嗽和感冒）的知名传统疗法[70]。主要活性成分薄荷醇带来了特征性的清凉感，并被认为具有减充血和镇咳作用。尽管所提供的摘要中没有详细描述针对薄荷精油呼吸疾病的直接人类临床试验，但传统用途被广泛接受，并得到薄荷醇生理效应的支持。 Zhang等人（2023）[69]的一项有趣的体内动物研究为胡椒薄荷精油的呼吸益处提供了间接但令人信服的证据。该研究表明，反复吸入胡椒薄荷精油可改善耐力训练大鼠的运动表现。大鼠表现出延长的力竭时间和减少的氧化损伤。虽然该研究聚焦于运动表现，但耐力的提高与呼吸效率和氧气利用的增强内在相关。吸入给药途径与呼吸应用特别相关，表明薄荷油的挥发性成分可发挥全身效应，包括在体力消耗期间支持呼吸功能。这一发现对运动医学和整体健康具有意义，表明吸入薄荷油可能是一种天然辅助手段，通过优化生理反应（可能包括呼吸能力）来改善体能耐力和恢复。 在动物健康领域，包括薄荷属物种在内的精油正被探索用于缓解呼吸系统疾病的潜力。Magossi等人（2024）[84]进行了一项试点研究，评估了单次鼻内剂量的精油喷雾对育肥牛的影响。该喷雾含有五种精油的混合物（尽管未指定具体的薄荷属物种，但与呼吸健康相关的精油背景具有相关性），可调节鼻咽微生物群并短期抑制牛呼吸道疾病（BRD）的关键病原体——曼海姆菌（Mannheimia）。鼻内给药方式直接靶向呼吸道，表明对病原体和微生物群的局部作用。尽管该研究未专门使用薄荷精油，但它凸显了基于精油的干预措施在动物呼吸健康中的可行性和潜力——考虑到其已知特性，薄荷精油在该领域无疑可以发挥作用。 关于认知增强潜力，薄荷属已显示出令人鼓舞的效果，特别是在人类研究中。Susmita等人（2024）[72]的体内和人类临床试验数据报告，薄荷属（Mentha spp.）精油显著改善了认知功能。具体而言，治疗组的记忆回忆提高了15%，注意力持续时间增加了12%。这些是人类认知增强的直接测量指标，为薄荷精油的神经认知益处提供了强有力的证据。这与Hafeeza和Kouser（2025）[70]提到的薄荷属物种支持神经功能的传统认知一致。这些认知效应的机制可能是多方面的，可能涉及神经递质系统的调节、神经炎症的减少以及神经元细胞的抗氧化保护，如前一节中关于神经益处的讨论所述。精油的挥发性使其能够通过嗅觉系统和肺部快速吸收，直接进入大脑并潜在影响情绪、警觉性和认知过程。 薄荷精油在呼吸和认知增强方面的优势包括其天然来源、宜人香气以及吸入作为递送方式的无创性。关于认知改善的人类临床数据特别令人信服，为日常生活提供了切实益处，并可能对与年龄相关的认知衰退有帮助。对于呼吸健康，传统用途具有很强的说服力，来自动物运动表现的间接证据表明了生理益处。然而，一个缺点是专门研究薄荷精油对各种呼吸疾病（如哮喘或慢性阻塞性肺疾病（COPD））直接影响的人类临床试验相对缺乏。需要更多有针对性的研究来确定这些特定应用的功效、最佳剂量和安全性。同样，尽管认知益处前景广阔，但仍需要更大规模、安慰剂对照的人类临床试验来证实这些效果并阐明潜在的神经生物学机制。将薄荷精油整合到芳香疗法实践或膳食补充剂中，可为支持呼吸健康和认知活力提供天然途径。 5.5. 新兴的抗癌特性 寻找新型、有效且毒性更低的抗癌药物促使研究人员探索天然产物，而精油已成为这一领域的重要方向[85-87]。以多样生物活性闻名的薄荷精油，其潜在抗癌特性正日益受到关注——研究表明，薄荷精油能够抑制癌细胞增殖、诱导凋亡，并调控与癌变过程相关的关键信号通路。尽管该领域研究仍处于起步阶段（尤其是人类临床试验方面），但体外实验和体内动物模型的研究结果已提供了具有说服力的证据，彰显其显著的治疗潜力。 多种薄荷属植物及其关键成分已在多种癌细胞系中表现出抗癌作用。Biltekin等人（2023）[32]评估了留兰香（Mentha spicata L.）精油的体外抗炎及抗癌效果。该精油富含香芹酮（72.8%）、柠檬烯（12.6%）和1,8-桉叶素（2.2%），对人肺腺癌细胞（A549）、人乳腺腺癌细胞（MCF7）和人前列腺癌细胞（PC3）均表现出显著细胞毒性，半数抑制浓度（IC50）分别为672.13±2.57、708.27±2.05和206.49±1.48 μg/mL。关键的是，它对健康的HEK293细胞无细胞毒性，表明其具有一定的选择性。研究还发现，留兰香精油能显著促进这些癌细胞系的凋亡，并选择性抑制环氧合酶-2（COX-2）——这种酶在多种癌症中过度表达，与炎症和肿瘤进展密切相关。这种“诱导凋亡+抑制COX-2”的双重作用机制是一项新颖且重要的发现，提示留兰香精油可能通过多途径靶向癌症发生过程。 长叶薄荷（M. longifolia）精油也表现出直接的抗癌活性。Afkar与Somaghian（2024）[30]报道，来自第3生态型的长叶薄荷精油能显著降低SW742肿瘤细胞的活力。尽管摘要中未详细阐述具体机制，但这一发现直接证明了其对癌细胞的细胞毒性潜力。长叶薄荷精油的化学组成（通常以胡薄荷酮及其他单萜类化合物为主）可能是其发挥抗癌作用的关键[88,89]。 胡椒薄荷（M. piperita）的主要成分薄荷醇，也被纳入抗癌治疗相关研究。Park等人（2009）[73]发现，薄荷醇能增强1α,25-二羟维生素D3对LNCaP前列腺癌细胞的抗增殖活性。尽管薄荷醇单独使用时无显著抗增殖作用，但与1α,25-二羟维生素D3联合使用时，可显著提升生长抑制效果。蛋白质印迹分析显示，这种联合作用能调控bcl-2（一种抗凋亡蛋白）和p21（一种细胞周期抑制剂）的表达，提示薄荷醇可能通过影响细胞周期进程和凋亡通路，增强其他抗癌药物的治疗效果。这一发现凸显了薄荷属成分作为“化学增敏剂”的潜力，有望提高现有癌症治疗方案的疗效。 近期综述也认可了薄荷属植物在前列腺癌治疗中的广泛潜力。Pimentel等人（2024）[90]在一篇关于精油抗前列腺癌治疗效果的综述中，明确将薄荷属植物列为具有抗前列腺癌活性的物种之一。该综述指出，包括薄荷在内的多种植物精油能抑制癌细胞生长、迁移和血管生成，并诱导凋亡。尽管综述承认精油存在脂溶性、不稳定性和挥发性等挑战，但也提出将精油制成药物制剂可解决这些问题，为创新药物研发提供方向。 胡薄荷酮是唇萼薄荷（M. pulegium）和长叶薄荷中的主要单萜类化合物，其抗癌潜力虽主要通过间接抗炎作用体现，但仍具有重要意义。如前所述（参见“抗炎特性”部分），胡薄荷酮可通过抑制NLRP3炎症小体、减少细胞因子产生[74]，并调控NF-κB和Nrf-2信号通路[91]来发挥抗炎作用。鉴于慢性炎症是已知的致癌驱动因素，胡薄荷酮的抗炎特性可能通过改善支持肿瘤生长的炎症微环境，为癌症预防和治疗提供间接助力。尽管这并非直接的细胞毒性作用，但这种间接机制对薄荷精油的整体抗癌潜力具有重要意义。 薄荷精油及其成分发挥抗癌作用的机制具有多样性，且通常涉及多条细胞通路，主要包括： 诱导凋亡 ：如留兰香精油能显著促进癌细胞凋亡[32]，薄荷醇可调控bcl-2表达[73]。凋亡（即程序性细胞死亡）是清除癌细胞的关键机制。 抑制细胞增殖 ：留兰香和长叶薄荷精油均被证实能降低肿瘤细胞活力[30,32]，体现其对细胞增殖的抑制作用。 调控炎症通路 ：留兰香精油对COX-2的选择性抑制[32]，以及胡薄荷酮对NF-κB和NLRP3炎症小体通路的广泛抗炎作用[74]，均至关重要——因为炎症是肿瘤进展的重要推手。 与其他药物的协同作用 ：薄荷醇能增强维生素D3的活性，提示薄荷属成分可用于联合治疗，以提升疗效并可能降低传统化疗药物的使用剂量[73]。 薄荷精油在抗癌研究中的优势包括：天然来源、多靶点作用机制，且相比传统化疗药物可能具有更低的毒性。体外研究证据充分，已证实其直接细胞毒性、凋亡诱导作用及对癌症相关关键通路的调控能力。然而，该领域研究存在显著局限性：目前多数发现来自体外细胞系实验，体内动物模型研究有限，专门针对薄荷精油抗癌治疗的人类临床试验几乎空白。要将这些有前景的实验室结果转化为临床应用，必须填补这一空白。同时，还需审慎考虑生物利用度、稳定性及高浓度下潜在毒性等挑战。 未来研究应重点关注以下方向：（1）开展更多体内动物研究，验证其疗效与安全性；（2）阐明具体的分子作用机制；（3）开发先进递送系统，提升生物利用度并实现靶向递送；（4）探索与传统抗癌药物的协同组合，以改善治疗效果并减少不良反应。明确特定活性化合物及其最佳浓度，将是研发薄荷来源抗癌药物的关键。 6. 挑战与未来展望 薄荷精油在健康促进领域的潜力及工业应用前景广阔，但仍面临多项重大挑战。通过跨学科研究和技术创新解决这些障碍，是充分发挥其价值、确保其安全有效应用于制药、食品和化妆品领域的关键。 6.1. 标准化与质量控制问题 薄荷精油应用的主要障碍是其固有的化学组成变异性——这种变异性直接影响其治疗效果、香气特征和安全性。如3.2节所述，这种组成波动源于遗传背景、地理起源、环境条件（如气候、水质、土壤）、收获时间及提取方法等多种因素的复杂相互作用[2,9,14,16,28,47,48]。这种不一致性对工业标准化构成重大挑战，而标准化是制药应用及食品、化妆品领域产品质量稳定的前提。 近期研究凸显了这种变异性。例如，Mustafa等人（2024）[16]发现20份不同长叶薄荷种质资源的精油组成存在显著差异，并将这些差异归因于遗传和栽培因素的共同作用。同样，Zouari-Bouassida等人（2018）[28]证实长叶薄荷主要成分的比例随季节变化，凸显了收获时间的关键影响。此外，Haddou等人（2023）[14]发现即使是灌溉水质，也能显著改变胡椒薄荷精油的化学谱图，表明要实现稳定产出，必须严格控制农业和加工环节的各项参数。 这种标准化缺失引发了多项关键问题：活性成分含量波动导致生物活性不稳定；唇萼薄荷中胡薄荷酮等潜在毒性成分的存在引发安全担忧[13,38]；精油的高经济价值使其易受合成化合物或劣质精油掺假的影响[59]。Taylan等人（2021）[59]通过ATR-FTIR光谱法检测市售薄荷精油的掺假情况，暴露了这一风险，也凸显了建立可靠鉴定技术的必要性。 未来需采取多维度策略应对这些挑战：利用GC-MS和GC-FID等分析工具建立全面的化学指纹图谱[34,38,39]；为特定化学型制定并推行严格的质量标准和药典规范；从种植到最终产品的全供应链实施严格管控；利用基因组学 insights[17-19]开展分子标记辅助育种，培育化学组成稳定、产量高的品种。只有通过这些措施，行业才能确保消费者安全、满足监管要求，并提供具有可预测且稳定治疗效果的薄荷精油。 6.2. 生物利用度与制剂创新 薄荷精油的潜在生物活性常受其固有理化特性限制，包括高挥发性、水溶性差及易降解性（氧化、光解、热解）[2,3,9,48,92,93]。这些缺陷导致其生物利用度低，难以制成稳定的水基食品、药品和化妆品产品，最终影响疗效。精油的疏水性使其吸收和均匀分散受阻，而化学不稳定性可能导致活性单萜类化合物降解，造成效价损失并可能产生不良气味或有毒副产物[48]。这些问题在口服应用中尤为突出，胃肠道降解会进一步限制其全身吸收[3]。 先进包封技术为克服这些障碍提供了有效解决方案： 纳米乳剂 ：粒径在20-200 nm之间的纳米乳剂能显著提升水分散性、抗降解稳定性及细胞吸收率。Oliveira Filho等人（2023）[37]证实，纳米包封留兰香精油可作为天然防腐剂，有效减少木瓜的重量损失和真菌腐烂。同样，Omidian等人（2025）[92]通过综合分析，阐述了如何通过纳米乳剂设计优化精油性能。 微囊化技术 ：利用聚合物基质制备保护性微囊（粒径1-1000 μm），可隔绝精油与环境压力，实现控释。Fernandes等人（2024）[93]综述了喷雾干燥微囊化技术在食品工业的规模化应用——该技术可作为合成防腐剂的天然替代品，应用于烘焙食品和加工肉类等产品。 纳米级包封策略 ：纳米脂质体和聚合物纳米颗粒（粒径<100 nm）等纳米包封技术具有更优的稳定性、生物利用度和靶向递送潜力。其功效已在 poultry饲料[3]和环保生物农药[9]等领域得到验证。 这些先进递送系统具有多重优势：通过保护易降解化合物延长保质期；增加比表面积、改善吸收以提升生物利用度；实现控释动力学以维持长效活性；还能掩盖强烈气味。 未来研究应重点关注：开发可生物降解的食品级包封材料；优化可持续、可规模化的合成方法[2,53]；开展严格的体内研究验证新型制剂的安全性和有效性；为纳米制剂建立清晰的监管框架。克服生物利用度和稳定性挑战，是实现薄荷精油全面商业价值和治疗潜力的关键一步。 6.3. 安全性评估与毒性分析 精油常被贴上“纯天然”标签，这一标签易引发“绝对安全”的误导性认知，可能导致误用及相关健康风险。因此，建立全面、科学的安全性评估体系至关重要，尤其是在薄荷精油被纳入药物和保健产品的背景下。毒性与化学组成密切相关，而不同物种、甚至同一物种不同批次的精油，其化学组成都可能存在显著差异。一个典型例子是唇萼薄荷精油——该精油富含胡薄荷酮，高剂量下具有明确的肝毒性潜力[13,38-40]。El abdali等人（2024）[38]、Piras等人（2019）及Messaoudi等人（2021）[13,39]的研究一致表明，胡薄荷酮是唇萼薄荷精油的主导成分，含量常超过70%，因此其应用（尤其是内服）需谨慎，并需明确标注。正如Tsitlakidou等人（2023）[2]所警示的，“天然即安全”的误解可能导致皮肤刺激、过敏反应或药物相互作用——这些风险在胡椒薄荷、留兰香等更常见品种中同样存在。 全面的毒性分析需考虑多方面因素：剂量-反应关系、化合物特异性危害、给药途径（口服、皮肤、吸入）、个体敏感性及与药物的潜在相互作用。未来研究需优先开展以下工作：对多种薄荷精油及其关键成分进行严格的体外和体内毒理学研究，包括急性、亚慢性和生殖毒性评估；利用计算机模拟方法（如El abdali等人（2024）[38]和Haddou等人（2023）[14]使用的PASS算法、ADME建模和ProTox II）进行初步安全性筛选，为针对性实验研究提供指导。 正如Al-Mijalli等人（2022）[45]和Nehme等人（2021）[94]所强调的，设计完善的临床试验和上市后监测对于确定人类安全剂量范围、验证疗效至关重要。监管机构需发挥关键作用，制定明确的指导方针，规范特定化合物的最大允许浓度、标准化标签要求及使用限制。同时，需开展公众教育，破除“天然即绝对安全”的误区，引导消费者和医疗从业者科学、合理地使用薄荷精油。 6.4. 薄荷精油的跨学科研究 薄荷精油具有多维度特性——涵盖复杂化学组成、精密生物合成机制、多样生物活性及实际应用价值，要解决现有挑战，必须采取协同的跨学科研究方法。整合植物生物学、基因组学、植物化学、药理学、材料科学和农学等领域的专业知识，是充分发挥其潜力的关键。 前沿基因组资源（如苹果薄荷的单倍型解析基因组组装[17]）为鉴定与目标性状相关的遗传标记提供了可能，为培育化学组成稳定、高价值化学型的精准育种奠定基础。同时，生物合成途径解析[18]和表观遗传调控机制研究[19]的突破，为通过代谢工程提高目标单萜类化合物产量提供了新策略。 跨学科合作在开发生态农业产品方面同样至关重要。薄荷精油对多种害虫（包括白蚁[95]、蚜虫[11]、植物病原体[30,96]和真菌[16,61]）的显著抑制效果，凸显了其作为环保生物农药的潜力。要实现这一潜力，需要昆虫学家、病理学家和化学家共同协作：筛选最有效的化学型、解析作用机制、开发稳定的田间应用制剂。此外，将精油与白僵菌（Beauveria bassiana）等生物防治剂结合[11]，有望推动综合害虫管理策略的发展。同样，在动物饲料中用精油替代抗生素生长促进剂[3,48,94]，需要营养学家、兽医和制剂科学家共同参与，确保产品适口性、生物利用度、有效性，并将其导致抗生素耐药性的风险降至最低。 递送系统创新是另一关键前沿领域。纳米技术和微囊化技术[3,92,93,97,98]是克服挥发性、水溶性差和易降解等挑战的核心手段——这需要材料科学家和药物研发人员的紧密合作。针对释放动力学、不同条件下的稳定性及体内生物利用度的深入研究，是将实验室成果转化为实际应用的必要环节。例如，巴西棕榈蜡纳米乳剂与留兰香精油协同延长水果保质期的研究[37]，便是跨学科解决实际问题的典型案例。 最后，扎实的药理学验证和临床研究至关重要。尽管体外研究已充分证实薄荷精油的抗菌、抗氧化、抗炎和抗癌特性[13,28,30-32,34,38]，但仍需开展体内实验和临床研究，以解析作用机制、建立剂量-反应关系、确认长期安全性。正如Wei等人（2023）[99]所指出的，优化治疗应用的关键在于深入理解代谢物间的相互作用。通过协调的跨学科努力，研究人员可实现制剂标准化、提升疗效，并确保薄荷精油在农业、医药等多个领域的安全、可持续应用。 要将实验室成果有效转化为实际产品，未来的跨学科研究需明确方向、精准发力：在药物研发领域，植物化学家、药理学家和临床研究人员需协作，在针对性人类临床试验中验证特定薄荷化学型的疗效（如利用富含薄荷醇的精油缓解呼吸道症状，或利用富含香芹酮的精油改善口腔健康）；同时，材料科学家和纳米技术专家需优化纳米递送系统，提升这些挥发性化合物的稳定性、生物利用度和靶向递送效率。 在农产品领域，食品科学家、植物生物学家和农业工程师需建立合作：利用已证实的薄荷精油抗真菌和抗氧化特性（如在木瓜等模型中的研究），开发适用于特定高价值果蔬的可食用薄膜和涂层。在畜牧业领域，营养学家和兽医需开展大规模试验，确定薄荷精油在饲料配方中的最佳添加量，以提升家畜生长性能、改善肠道健康、增强疾病抵抗力，从而为抗生素生长促进剂提供可行替代品。通过推动这类针对性、应用导向的协作，薄荷精油的全面潜力有望在多个可持续工业领域得到充分发挥。 点个在看你最好看