從迷迭香中提取天然抗氧化劑的工藝研究進(jìn)展

庫(kù)文娟，楊歡，余麗，徐玉

黃岡市公共檢驗(yàn)檢測(cè)中心（黃岡 438000）

迷迭香（Rosmɑrinus officinɑlisL.）是雙子葉植物綱、唇形科、迷迭香屬植物，是常用的香辛料和調(diào)味品，也是一種中藥材。研究表明，迷迭香具有抑菌、抗氧化、抗抑郁、抗腫瘤、消炎等多種藥理作用[1-3]。

以迷迭香為原料，經(jīng)提取、精制等工藝，可制成脂溶性或水溶性抗氧化劑，被廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、醫(yī)藥等領(lǐng)域。隨著需求的日益增加，從迷迭香中提取、生產(chǎn)天然抗氧化劑是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。與化學(xué)合成抗氧化劑相比，迷迭香提取物中所含的天然抗氧化成分更加安全、高效、熱穩(wěn)定性更好[4-5]。綜述國(guó)內(nèi)外從迷迭香中提取抗氧化劑的先進(jìn)工藝，以期為工業(yè)化生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 迷迭香中的天然抗氧化成分

迷迭香富含多種天然抗氧化成分[6]，通常被認(rèn)為具有開發(fā)價(jià)值和利用價(jià)值的成分有鼠尾草酸（carnosic acid）、鼠尾草酚（carnosol）、迷迭香酸（rosmarinic acid）、迷迭香酚（rosmanol）等[7]。在GB 1886.172—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑 迷迭香提取物》[8]中，將迷迭香中提取的含水溶性抗氧化劑或脂溶性抗氧化劑的產(chǎn)物，稱為迷迭香提取物，并以鼠尾草酸和鼠尾草酚的含量之和作為脂溶性提取物的質(zhì)量控制指標(biāo)，以迷迭香酸的含量作為水溶性提取物的質(zhì)量控制指標(biāo)。

2 提取工藝

從迷迭香中提取抗氧化劑的工藝主要有溶劑提取法、超臨界CO2萃取法、超聲波輔助提取法和微波輔助提取法[9-10]。

2.1 溶劑提取法

這是一種傳統(tǒng)方法，也是工業(yè)化生產(chǎn)中常用的方法，使用乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯等有機(jī)溶劑，將目標(biāo)化合物從迷迭香中提取出來(lái)。溶劑提取法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，提取效率高，穩(wěn)定性較好。這種方法的缺點(diǎn)是容易造成溶劑殘留。

采用綠色、無(wú)毒的提取溶劑，替代傳統(tǒng)的揮發(fā)性有機(jī)溶劑，逐漸成為研究的新方向。Shoshana等[11]使用植物油[高油酸大豆油（HOSO）、花生油（PO）和棉籽油（CO）]作為提取溶劑，王瑩等[12]以茶籽油為提取溶劑，對(duì)迷迭香中脂溶性抗氧化劑進(jìn)行提取。

低共熔溶劑（DESs）和離子液體（ILS）作為新型綠色溶劑，具有無(wú)毒、環(huán)保、高效、易于合成、可回收降解等優(yōu)點(diǎn)，是提取天然活性物質(zhì)的理想溶劑。李凌娜等[13]利用低共熔溶劑（DESs）提取迷迭香中的迷迭香酸和鼠尾草酸，以RA和CA的提取得率為指標(biāo)，從37種DESs體系中篩選出最佳溶劑：乳酸和1,4丁二醇（摩爾比1︰2），DPPH自由基清除試驗(yàn)證實(shí)，DESs提取迷迭香所得到的抗氧化劑，抗氧化活性優(yōu)于有機(jī)溶劑提取物。Vieira等[14]采用天然低共熔溶劑（NADESs），以薄荷醇和月桂酸（摩爾比2︰1）提取鼠尾草酸和鼠尾草酚，以乳酸和葡萄糖（摩爾比5︰1）提取迷迭香酸，幾種活性化合物在NADESs中穩(wěn)定性較好。Wang等[15]開發(fā)一種新型的綠色可熱切換溶劑體系，該體系由低共溶溶劑/離子液體/水混合溶劑（1︰2︰1，V/V）組成。溫度60 ℃時(shí)，體系為均相單相體系，冷卻到25 ℃時(shí)，體系轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷鄡上囿w系。該方法可在60 ℃時(shí)有效提取水溶性的迷迭香酸和脂溶性的鼠尾草酸，并將提取液冷卻至25 ℃即可實(shí)現(xiàn)高回收率的分離。

2.2 超臨界CO2萃取法

這種方法利用超臨界CO2的性質(zhì)，將目標(biāo)化合物從植物中提取出來(lái)，CO2具有無(wú)毒、惰性、較低的超臨界溫度和壓力、易于去除等優(yōu)點(diǎn)，提取效率高，目標(biāo)化合物的純度高，但設(shè)備復(fù)雜、成本高。

Andrea等[16]采用兩步萃取，使用超臨界CO2（純CO2，150或300 bar，40 ℃，60 min）進(jìn)行萃取，在此基礎(chǔ)上加入7%乙醇（CO2-7%乙醇，150 bar，40 ℃，120 min）助溶，最終提取物中鼠尾草酸濃度達(dá)總干重的40%。Thibault等[17]采用在線超臨界流體萃取法-超臨界流體色譜系統(tǒng)，用純CO2（20 MPa、25 ℃）萃取得到含類胡蘿卜素的餾分，用3%極性改性劑（乙醇與水體積比1︰1）得到含鼠尾草酸的餾分，用10%極性改性劑（乙醇與水體積比1︰1）得到含迷迭香酸的餾分，用30%乙醇作為改性劑得到含葉綠素的餾分，用UHPLC-DAD-ESI-QTOF-HRMS法對(duì)4種餾分進(jìn)行分析。

2.3 超聲波輔助提取法

這種方法利用超聲波的空化效應(yīng)，可以提高溶劑的滲透能力和擴(kuò)散系數(shù)，從而提高提取效率，但超聲波可能會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)化合物的降解，影響其純度。

鄧慧等[18]使用超聲輔助提取迷迭香中抗氧化劑，以脂溶性抗氧化劑得率、水溶性抗氧化劑得率為考察指標(biāo)，通過響應(yīng)面法優(yōu)化，篩選出最佳工藝條件。Irini等[19]從迷迭香蒸餾精油后的殘留物中提取酚類抗氧化劑，對(duì)原料進(jìn)行研磨、預(yù)浸處理，并采用超聲輔助提取，提高提取效率。采用超聲輔助提取法，可縮短提取時(shí)間，減少溶劑使用量。

2.4 微波輔助提取法

這種方法利用微波的熱效應(yīng)，可以加速溶劑對(duì)目標(biāo)化合物的溶解和擴(kuò)散，但有些溶劑不能吸收微波，這限制了這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，微波可能會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)化合物的降解，影響其純度。微波輔助提取法多用于提取迷迭香精油，在提取抗氧化劑中應(yīng)用較少。

Zhu等[20]建立以聚乙二醇為萃取劑的微波輔助提取法，從迷迭香葉中提取迷迭香酸和鼠尾草酸。試驗(yàn)結(jié)果表明，最佳提取條件為PEG-400用量45%，磷酸用量4.3%，微波功率280 W，微波時(shí)間20 s，料液比1︰10。胡琳等[21]開發(fā)一種迷迭香天然抗氧化劑微波提取裝置，可節(jié)省操作人員的運(yùn)料時(shí)間，提高加工效率。

2.5 水酶法

水酶法是提取植物油的一種綠色方法，在機(jī)械破碎的基礎(chǔ)上，采用酶（蛋白酶、淀粉酶、果膠酶、維生素酶等）破壞植物細(xì)胞壁使油料得以釋放。有研究者用水酶法提取植物中生物活性物質(zhì)，該法可縮短提取時(shí)間，有效成分純度高，但是技術(shù)要求較高。

Nguyen等[22]開發(fā)一種新穎的水酶法從迷迭香葉中提取迷迭香酸，研究幾種酶提取迷迭香酸的能力，證實(shí)纖維素酶A的提取效率最高。對(duì)水性纖維素酶A輔助法提取迷迭香酸的方法進(jìn)行優(yōu)化，最佳提取條件為提取時(shí)間4.63 h，水樣比28.69 mL/g，酶濃度2.56%，溫度36.6 ℃，此時(shí)迷迭香酸最高含量為13.97 mg/g。富含迷迭香酸的提取物表現(xiàn)出較強(qiáng)的DPPH自由基清除能力，IC50值為532.01 μg/mL。

通過所述幾種提取工藝，所得的提取物為粗提物，要想獲得純度更高的抗氧化劑，還需通過大孔樹脂吸附法、結(jié)晶法、膜分離技術(shù)、硅膠柱層析法等純化工藝去除雜質(zhì)。迷迭香提取物一般為粉末狀或液體狀，存在物理穩(wěn)定性差、易揮發(fā)等問題。為提高穩(wěn)定性和生物利用度，可通過微膠囊化、納米技術(shù)、復(fù)合涂膜等技術(shù)進(jìn)行處理[23]。

3 迷迭香提取物的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景

從迷迭香中提取的天然抗氧化劑，在食品領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，可添加到動(dòng)物油脂、植物油脂、膨化食品、預(yù)制肉制品、醬鹵肉、西式火腿、肉灌腸等食品中。其功效是阻止或延緩食品腐敗變質(zhì)，提高食品的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)貯存期[24]。基于迷迭香的抗氧化性及多種藥理作用，迷迭香提取物也用于化妝品配方、醫(yī)藥產(chǎn)品、動(dòng)物飼料中。

對(duì)迷迭香提取物的生物活性成分、藥理作用相關(guān)研究比較充分，但對(duì)提取物的藥理作用機(jī)制、免疫毒性評(píng)價(jià)、體內(nèi)代謝過程及代謝產(chǎn)物等方面的研究不夠深入。迷迭香提取物在醫(yī)藥領(lǐng)域仍具有廣闊的應(yīng)用前景，加強(qiáng)對(duì)其藥理作用機(jī)制、毒理作用、藥代動(dòng)力學(xué)方面的研究，開發(fā)藥用價(jià)值，完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，有利于發(fā)揮更大的社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

使用不同提取工藝，從迷迭香中提取抗氧化劑，目標(biāo)成分含量及抗氧化活性均有一定差別，各種提取工藝都有其優(yōu)缺點(diǎn)，需根據(jù)具體的生產(chǎn)條件和需求來(lái)選擇合適的工藝。隨著科技的進(jìn)步，利用生物技術(shù)、納米技術(shù)新興技術(shù)，有望進(jìn)一步提高提取效率和抗氧化劑的純度，提高穩(wěn)定性和生物利用度。

通過查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，迷迭香抗氧化劑的提取多為初級(jí)分離提取或停留在實(shí)驗(yàn)室制備階段，得率參差不齊，一些提取方法不適用于工業(yè)化生產(chǎn)。通過優(yōu)化提取工藝，尋求適合工業(yè)化生產(chǎn)的路線，提高純度、減少能耗、解決穩(wěn)定性差和易揮發(fā)等難題，是今后研究的方向。