欖香烯提取工藝研究進展

申偉培，曾 錚，黃振光，羅 俊，藍瓊妮，向長溢

（廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院，廣西 南寧 530021）

欖香烯為倍半萜烯類化合物，分子式為C15H24，相對分子量為204，分子中含有3 個不飽和雙鍵，根據(jù)雙鍵位置的差異，形成4個同分異構體：α-欖香烯、β-欖香烯、γ-欖香烯和δ-欖香烯，分子結構見圖1。其異構體理化性質極為相近，并表現(xiàn)出相似的抗癌活性，但也有認為β-欖香烯是起抗癌活性的主要物質，具有最強的抗腫瘤活性。藥理學及臨床研究證明，欖香烯是一種療效確切的非細胞毒性抗腫瘤藥物［1-3］，從莪術中提取的欖香烯已開發(fā)成抗腫瘤藥物。

圖1 欖香烯的同分異構體

欖香烯可通過化學合成或從植物揮發(fā)油中分離純化獲得。但目前全化學合成方法還難以實現(xiàn)工業(yè)化生產，其難點在于反應過程中立體選擇性加成反應的控制。欖香烯主要存在于許多植物的揮發(fā)油中，因此，從植物揮發(fā)油中提取是獲取欖香烯的主要途徑。揮發(fā)油的提取方法有水蒸氣蒸餾法、溶劑法、壓榨法和吸收法、微波法、超聲法、超臨界流體萃取法和亞臨界水提取法等，其中從植物中提取欖香烯的方法主要有水蒸氣蒸餾法、溶劑提取法和超臨界二氧化碳流體萃取法。現(xiàn)將各種提取方法的研究及應用現(xiàn)狀綜述如下。

1 水蒸氣蒸餾法

水蒸氣蒸餾法是將藥材粉碎后，加水浸泡，再以共水蒸餾、隔水蒸餾或水蒸氣蒸餾等方式來提取揮發(fā)油。該方法以水為溶劑，設備簡單，容易操作且成本較低，是目前制藥企業(yè)提取揮發(fā)油的通用方法。李紅俠等［4］按《中華人民共和國藥典》揮發(fā)油測定法提取溫莪術揮發(fā)油，揮發(fā)油的收率為1.63%，總欖香烯相對含量為6.79%。佟磊等［5］研究顯示，莪術揮發(fā)油提取時，藥材的適宜粒度為20～40 目，浸泡時間對揮發(fā)油提取無影響，揮發(fā)油的收率為1.71%。Franco 等［6］研究巴西桃金娘科植物Eugenia.Patrisii（9月份）的揮發(fā)油，采用水蒸氣蒸餾提取3 h，得率為0.77%，γ-欖香烯含量為25.89%；Eugenia punicifolia（5月份）揮發(fā)油得率為0.26%，β-欖香烯含量為25.12%。巴西胡椒科Piper lhotzkyanum的新鮮葉經水蒸氣蒸餾提取，揮發(fā)油的得率為（0.60±0.23）%，油中的β-欖香烯含量高達21.96%［7］。波蘭Nigella damascene種子經水蒸氣蒸餾提取3 h，揮發(fā)油得率為0.436%，β-欖香烯含量高達47.37%［8］。Lima 等［9］采用水蒸氣蒸餾法提取巴西番荔枝科Onychopetalumperiquino葉子的揮發(fā)油，得率為0.24%，揮發(fā)油中β-欖香烯含量高達53.16%。以上研究文獻顯示，部分國外的藥用植物的欖香烯含量和得率遠高于國內的植物，有望作為欖香烯新的植物提取來源。見表1。

表1 水蒸氣蒸餾法提取欖香烯的得率

2 溶劑提取法

采用溶劑法提取揮發(fā)油常利用低沸點的有機溶劑或混合溶劑來回流加熱或冷浸提取藥材，所得浸提液除去溶劑后得到揮發(fā)油粗品。劉娜等［10］將蓬莪術粗粉置于索氏提取器，用乙醚連續(xù)提取8 h，揮發(fā)油得率為2.0%，β-欖香烯相對含量為4.277%。韋會平等［11］采用蒸餾水、乙二醇和無水乙醇混合溶劑提取紫莖澤蘭的揮發(fā)油，收集80～120 ℃的餾出液，再以石油醚萃取3次，萃取液減壓除掉溶劑，得油率為1.2%，β-欖香烯含量為27.2%。鄒傳宗等［12］比較乙醚回流提取與共水蒸餾法對溫郁金揮發(fā)油的提取效果，結果乙醚回流提取物的β-欖香烯含量達到24.05%，得率為0.4%，優(yōu)于共水蒸餾法的0.19%。王平等［13］優(yōu)選出微波輔助石油醚提取莪術揮發(fā)油的工藝：莪術細粉加8倍量的溶劑，在700 W 功率下提取550 s，出油率為4.70%，欖香烯含量為1.94%。王小琴等［14］采用8倍量70%乙醇超聲提取莪術中莪術醇與β-欖香烯，提取時間為20 min，結果提取物中β-欖香烯含量為0.012%，與水蒸氣蒸餾法、浸漬提取比較，該工藝能大大縮短提取時間。張師輝等［15］研究表明，溫莪術用乙酸乙酯超聲（40 kHz，500 W）提取40 min 所得提取物的β-欖香烯含量為4.69%，高于水蒸氣提取法和索氏提取法。陳長鍇等［16］研究發(fā)現(xiàn)，采用氯化膽堿-尿素組成的低共熔溶劑提取胡椒葉精油效果最好，具體工藝參數(shù)：液料比為14︰1 ml/g，超聲功率300 W，蒸餾時間53 min。結果胡椒葉精油收率為1.380%，δ-欖香烯含量為19.75%，β-欖香烯含量為5.13%，欖香烯含量為24.88%，與水蒸氣蒸餾法和超聲輔助水蒸氣蒸餾法比較，精油得率分別提升了14.33%、5.18%。根據(jù)以上文獻計算出各方法提取所得的欖香烯得率，最高的是采用乙醚回流提取溫郁金的方法，得率為0.4%。見表2。

表2 溶劑法提取欖香烯的得率

3 超臨界二氧化碳流體萃取法（SFE-CO2）

SFE-CO2是利用超臨界狀態(tài)下的CO2流體作為萃取溶劑，從藥材萃取出目標組分的一種新型分離技術。該技術已廣泛應用到中藥的揮發(fā)油提取研究中。研究表明，萃取溫度、氣體流量、萃取壓力和萃取時間對欖香烯得率有顯著的影響［17-18］。吳長巖等［17］建立起莪術揮發(fā)油的提取工藝：藥材粉碎為40目粉末，壓力40 MPa、溫度40 ℃、流量24 L/h、萃取90 min，所得揮發(fā)油中β-欖香烯含量為0.035%。吳琳華等［18］采用超臨界流體萃取廣西莪術揮發(fā)油中β-欖香烯，提取工藝為：壓力25 MPa、溫度60 ℃、流量8 L/h、萃取90 min，β-欖香烯得率為0.027%，遠高于水蒸氣蒸餾法得率（0.013%）。李紅俠等［4］采用超臨界CO2萃取法分析溫莪術油的化學成分，提取條件為：藥材粉碎為粗粉，壓力16～18 MPa，溫度60～63 ℃，萃取2 h，流量80～100 kg/h；解析釜Ⅰ壓力11～12 MPa，溫度55 ℃；解析釜Ⅱ壓力6 MPa，溫度53 ℃。莪術油的收率為2.55%，并含7.09%的欖香烯。閻克里等［19］比較了乙酸乙酯提取法、正己烷提取法、石油醚溶劑提取法、超聲輔助溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法、SFE-CO2法提取白術揮發(fā)油的提取率，發(fā)現(xiàn)SFE-CO2法得率最高（3.135%），欖香烯含量為1.5%。陳淑蓮等［20］在12 Mpa低壓下加入乙醇夾帶劑萃取白術揮發(fā)油，β-欖香烯的含量由高壓下的4.8%提高到8.0%。印度學者采用SFE-CO2提取姜科植物Curcuma caesia的揮發(fā)油，在50 ℃、15 MPa條件下得率為22.4%，β-欖香烯的含量高達16.38%［21］，遠高于國內報道的姜科植物的揮發(fā)油得率和欖香烯得率水平。見表3。

表3 SFE-CO2法提取欖香烯的得率

4 結語

綜合上述文獻報道可以發(fā)現(xiàn)，在提取欖香烯的方法中，水蒸氣蒸餾法的得率是最低的，溶劑提取法次之，超臨界流體萃取法的得率最高。但也有學者報道了相反的結果，項秀娣等［22］研究發(fā)現(xiàn)水蒸氣蒸餾法提取的莪術油中β-欖香烯的含量高于石油醚提取。佟磊等［5］采用超臨界流體萃取法制得的莪術揮發(fā)油中不含莪術二酮、β-欖香烯等抗癌活性成分。吳妹等［23］研究顯示，溫莪術水蒸氣蒸餾提取的β-欖香烯含量高于石油醚超聲提取。

就工業(yè)應用價值而言，水蒸氣蒸餾法無疑是簡單、經濟的，但存在工藝與裝備的適應性差、關鍵工藝參數(shù)的控制不合理等原因，導致在生產過程中揮發(fā)油品相差，易乳化，提取率普遍較低。溶劑提取法得到的揮發(fā)油含較多非揮發(fā)性雜質，必須進一步精制提純，但在純化過程中，可能伴隨有揮發(fā)油和目標成分的損失。至于溶劑殘留問題，在化學藥的合成中用到的有機溶劑遠比文獻報道的復雜，通過現(xiàn)代的化工技術足以處理溶劑殘留問題，因此，采用此方法主要考慮溶劑成本及工藝車間的運行成本。超臨界流體萃取溫度低，能有效防止熱敏性成分的氧化分解和逸散，能完整保留化學信息，適用于熱敏性揮發(fā)油的提取，而且提取速度快、效率高、選擇性好，但夾帶劑的選擇和如何將夾帶劑從萃取物中分離出來是目前亟待解決的問題，再加上設備所需的一次性投資大，運行成本高，限制了其普及推廣。

欖香烯的提取方法各有優(yōu)缺點，其中水蒸氣蒸餾法在工業(yè)上最為常用，有機溶劑提取法在實驗室階段應用較多，超臨界流體萃取溫度低、效率高，為欖香烯的優(yōu)選提取方法。因此，在選擇提取方法時，應綜合考慮植物的化學成分構成、揮發(fā)油的性質、結合狀態(tài)，以及工業(yè)上的可行性、經濟性、目標產物的得率，綜合權衡后篩選出最合適的方法。