石竹烯
石竹烯是分子式为C15H24的一类双环倍半萜化合物，在柠檬、胡椒、丁香、肉豆蔻等植物的精油中广泛存在。它因具有辛香、木香和轻微丁香样的气味被用作食品与日化香料，常见品种β-石竹烯还被发现能作用于大麻素受体，因而在药理和生物活性研究中受到关注。
定义
石竹烯是一类由3个异戊二烯单元构成的倍半萜，其骨架含2个碳环，属于双环倍半萜，分子式可写作C15H24，相对分子质量约为204.36[1]。它的碳骨架为2,6,10,10-四甲基双环[7.2.0]十一烷，由金合欢烷在C-1与C-11、C-2与C-10之间闭环形成，含有4元环与9元环并合的结构，这类骨架统称石竹烷类(caryophyllane)[2]。按双键位置和构型不同，该家族有α-、β-、γ-等多种异构体；香料行业所说的石竹烯通常指β-石竹烯，α-石竹烯又称律草烯，β-石竹烯的双键顺式异构体则称异石竹烯[3]。
β-石竹烯的CAS登记号为87-44-5，FEMA编号2252，常温下为无色至微黄色油状液体，不溶于水而溶于乙醇等有机溶剂，沸点约254～257℃，具有辛香、木香、柑橘香与温和的丁香气息[1]。石竹烷类天然产物已知约30种，分布于罗汉松科、柏科、菊科、桃金娘科等植物以及部分霉菌产物中[2]。
原理
石竹烯的生成走的是萜类通用的甲羟戊酸与甲基赤藓醇磷酸途径：异戊烯基焦磷酸与二甲基烯丙基焦磷酸经酶促缩合生成含15个碳的香叶基焦磷酸，再首尾连接形成法尼基焦磷酸，这一中间体由法尼基焦磷酸合成酶催化[4]。随后，β-石竹烯合成酶将法尼基焦磷酸的双环化反应完成，生成石竹烯骨架；青蒿、黄瓜、拟南芥、玉米、水稻等植物中均已克隆到相应的石竹烯合成酶基因[4]。
在植物体内，这类倍半萜主要在叶片和茎表面的腺毛或分泌腔中合成并积累，再通过水蒸气蒸馏等方式随精油一起被提取出来[4]。β-石竹烯的分子中含有环内双键和外环亚甲基，双键容易被氧化，生成石竹烯氧化物等衍生物，这一性质既决定了它的化学不稳定性，也是一些生物活性与致敏性讨论的依据[5]。
发展历程
石竹烯作为丁香等精油中的主要倍半萜组分，较早便因香气特征进入香料工业的视野；其最常用的制备途径之一，是把丁香酚从丁香油中除去以后，对余下的部分进行真空分馏以获得石竹烯[3]。工业上同时从丁香油、苦配巴油、薰衣草油以及艾叶油、牡荆油等原料中分离少量β-石竹烯，用于进一步制备β-石竹烯醇等下游产品[6]。
在中国的食品添加剂管理体系中，石竹烯在GB 2760—1996中即被列为允许使用的食品香料；反式石竹烯作为食品用天然香料的使用资格也由国家标准化管理委员会作出规定[3][5]。分子生物学发展以后，多种植物石竹烯合成酶被鉴定和测序，使得对这种化合物生物合成路径的认识从化学分离层面推进到酶与基因层面[4]。
近年的研究把注意力更多放在其受体作用上：β-石竹烯被认作大麻素二型受体的天然激动物质，此前关于它抗氧化、抗发炎特性可用于炎症性肠病的设想，也由此获得新的解释框架[7]。
应用
香料是石竹烯最主要的用途。它可用于调配丁香、胡椒、肉豆蔻、柑橘、药草等食用香精，在最终加香食品中的建议浓度大致为2～200 mg/kg；也可作为合成其他香料的原料，例如制取乙酰基石竹烯等价值更高的衍生物[3]。在日用香精中，它常被用作精油仿制品和定香剂；以反式石竹烯为组分之一调配的芒果香精，可呈现松香型果香[7]。
在柑橘类果实精油中，倍半萜及其氧化物主要为β-石竹烯、α-蛇麻烯和β-红没药烯等；莱檬精油与柠檬精油中的β-石竹烯含量分别为1.2%和1.0%左右[8]。这一分布也说明石竹烯是柑橘风味构成中的常见组分。
在生物活性研究方面，实验报道提示反式石竹烯具有局麻、抗炎、镇咳祛痰、抗焦虑以及驱虫等作用，其抗炎作用与选择性抑制环氧合酶COX-2有关；此外，含反式石竹烯、D-柠檬烯和芳樟醇的配方被用于诱集柑橘木虱[5]。在环境化学方向，反式石竹烯的双键能与空气中的臭氧反应，相关研究探讨了其在去除臭氧和形成可被植物吸收颗粒方面的作用[5]。
局限
石竹烯的多数药理结论来自细胞和动物实验。例如抗炎实验中采用家兔结膜囊给药、结肠炎研究采用葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠模型，这些结果与人体临床疗效之间仍有距离，相关研究报道也没有给出可用于指导用药的剂量结论[5]。因此不能把石竹烯视为已经确立治疗用途的药物成分。
化学稳定性也是限制。β-石竹烯的双键易被氧化，形成过氧化物，氧化产物属中等强度的过敏原，对皮肤有刺激性，在空气中暴露较长时间后刺激性会减弱；这给含该成分产品的储存与配方设计带来约束[5]。同时，石竹烯不溶于水，使用中需借助乙醇等有机溶剂分散，在水基体系里的应用受到限制[1]。
在原料层面，石竹烯的获取依赖富含倍半萜的植物精油，产量与价格受植物来源丰富程度和提取成本影响[4]。不同植物、不同产地精油中石竹烯的含量差异较大，也使以天然精油为原料的标准化生产面临一定困难[8]。
参见
参考资料
- [科普中国]-石竹烯 [引用日期2026-10-29]
- 石竹烷类 [引用日期2026-10-29]
- [科普中国]-石竹烯 [引用日期2026-10-29]
- CN102933084B(PDF) [引用日期2026-10-29]
- 反式石竹烯的用途与合成方法 [引用日期2026-10-29]
- β-石竹烯的生物活性与作用 [引用日期2026-10-29]
- β-石竹烯新闻专题 [引用日期2026-10-29]
- 柑橘类果实精油中的倍半萜类及其氧化物主要有β- 石竹烯、α- 蛇麻烯、β- 红没药烯等 [引用日期2026-10-29]