天然产物，是大自然赋予人类最宝贵的财富，一般来讲，天然产物是指自然界中天然存在的物质，包括动物、植物、微生物、矿物等天然物质的组成成分或其代谢产物。人类利用天然产物的历史早在在新石器时代已经开始，距今近8000年前的古代先民已经开始种罂粟用于治病，裴李岗遗址最新发现距今约8000年使用红曲霉发酵酿成的酒，为我国目前发现最早的红曲霉酿酒技术。
天然产物，按其成分进行区分，可以大致分为蛋白质、多肽、氨基酸、核酸、各种酶类、单糖、寡糖、多糖、糖蛋白、树脂、胶体物、木质素、维生素、脂肪、油脂、蜡、生物碱、挥发油、黄酮、糖苷类、萜类、苯丙素类、有机酸、酚类、醌类、内酯、甾体化合物、鞣酸类、抗生素类等天然存在的化学成分。天然产物种类繁多，形式多样，今天在此仅对天然产物中的一小类，植物挥发油即植物精油类产物展开论述。
一、植物精油的历史与特性
1.植物精油的历史
植物精油是采用现代萃取技术从植物的花、叶、根茎、树干和树皮等器官中分离的油状挥发性混合物。人类使用植物精油的历史，可以追溯至公元前4500年，古埃及人开始从芳香植物中萃取出精油用于保护皮肤和按摩。中国早在殷商甲骨文中就有熏燎、艾蒸的记载，至周代就有佩带香囊、沐浴兰汤的习俗。12世纪著名的治疗师Hildegard写下了许多用芳香油涂在皮肤上治疗身体内部疾病的方法。阿拉伯医生Avicenna(980—1037年)经过多年努力，首先发明了水蒸气蒸馏法，从玫瑰花中蒸出了玫瑰油，堪称现代蒸馏法提取精油的先驱。这使得工业化生产精油成为可能，在公元1500—1600年大约生产出了170种精油。
2.植物精油的特性
植物精油作为一种提取物，广泛存在于植物的花、茎、叶、根、皮和果实中。经提取后的植物精油多为无色或淡黄色，呈液体状，常温下具有挥发性，易溶于亲脂性有机溶剂的特点。
植物精油由萜烯类、酚类、醇类和醛类等次生代谢物组成，因其具有广泛的生理活性,在食品、保健品、医药、日用化工等领域广泛应用。其主要的生理活性包括:抗氧化、抗炎、抗肿瘤、抗菌、抗病毒、镇痛、镇静等作用。
二、植物精油的多种生理活性
1.抗氧化活性
人体在正常生长、发育及代谢过程中均会产生大量的含氧自由基。自由基是新陈代谢的副产物，又称游离基，通常分为活性氧自由基(ROS)和活性氮自由基(RNS)。其中，ROS为主要的自由基，包括超氧化物阴离子(O2-)过氧化氢(H2O2)、羟自由基(·OH)和单线态氧。自由基若不能被及时清除，体内积累的自由基可通过破坏细胞的结构和功能，使生物膜中的不饱和脂类发生脂质过氧化并形成脂质过氧化物。
动物机体生物膜功能一旦遭到破坏，将损伤蛋白质及核酸等生物大分子，导致机体代谢功能产生紊乱，严重的话会增加基因突变和罹患癌症的风险。植物精油通常具有优良的抗氧化活性，Bouchekrit等人研究发现，从新疆油桐中提取的精油具有较强的抗氧化能力，其抗氧化能力接近于常用抗氧化剂丁基羟基茴香醚(BHA)的4倍。植物精油抗氧化的机制较为复杂，在此我们仅挑选其中四项较为重要的机制展开讨论。
① 多酚及黄酮类成分
大量研究表明，植物精油具有抗氧化，清除自由基的效果，这是因为植物精油中含有多酚及黄酮类物质。其中多酚物质可以直接淬灭单线态氧、阻止自由基链式反应,还可与过氧自由基有较高的反应活性，可将活泼氢原子传递给自由基，使自由基变成活性较低的物质并将其清除。
吴克刚等人对12种精油在气相条件下清除DPPH自由基的能力进行分析，实验结果表明丁香精油对DPPH·的清除效果最佳，清除率可高达80.12%，其次为肉桂精油，清除率为43.07%。
② 质子供体
1，1-二苯基-2-苦味酰肼基（1，1-diphenyl-2-picryhydrazyl，DPPH）羟基自由基（OH）、超氧阴离子自由基（O2-）等氧化自由基能够引发生物膜表面发生过氧化反应。姚光明等人发现，随着玫瑰精油浓度（0.2～3.0 mg/mL）的增加，清除DPPH、OH 和O2-的能力逐渐增强，可能机制是精油中含有的酚羟基基团在脂质过氧化第一步反应中作为质子供体与自由基结合生成相对稳定的半醌式自由基，从而终止链式反应。
③ 螯合金属离子
较强的金属离子鳌合活性。在脂质氧化反应中，某些过渡金属离子(如Fe2+、Cu2+等)可以与H2O2发生芬顿(Fenton)反应，生成羟自由基(·OH)，反应过程如图1所示。它是人体在新陈代谢过程中产生对生物体危害最大、反应性最强的一种氧自由基，可以启动与几乎所有生物大分子的自由基链式反应，对细胞中的DNA、蛋白质等大分子造成损伤。
图1.生芬顿( Fenton) 反应，生成羟自由基示意图[9]
植物精油中的某些酚类物质含有两个酚羟基，具备良好的螯合性能,与铜、铁、钙能发生螯合反应，起到抑制油脂的自动氧化作用及防止金属离子诱导自由基的产生,还可减少金属离子对氧化反应的催化作用。Bi S F等人研究发现南天竹果实精油除具有良好清除DPPH自由基、ABTS+自由基和O2-自由基能力外，还表现出良好金属离子螯合能力。马雪梅等人研究结果表明，25%紫荆花精油具有良好的抗氧化活性，且对Fe2+具有一定的螯合作用。
④ 提高抗氧化酶活性
核因子相关因子2（Nrf2）可通过调控抗氧化酶基因的表达进而提高血清和组织中抗氧化酶的活性。Kang 等人研究表明，五味子精油可能通过上调Nrf2 蛋白进而调控抗氧化酶基因的表达。所以，植物精油可提高机体内非酶抗氧化剂活性，并且可通过上调核因子相关因子基因的转录水平，增加Nrf2 蛋白表达，进而提高机体内抗氧化酶活性以缓解氧化应激造成的组织和细胞损伤。
在第一部分，我们简单介绍了天然产物及天然产物中的植物精油的历史以及基本特性，着重讨论了其抗氧化的生理活性。在下一部分，我们将围绕植物精油的抗炎以及抗肿瘤活性展开论述。
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