蒼耳提取物的提取方法及應(yīng)用研究進(jìn)展

文 悅 孟凡悅 李 琛

（東北林業(yè)大學(xué)家居與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

蒼耳（Xanthium sibiricumPatrin ex Widder）菊科蒼耳屬植物，廣泛分布于我國(guó)東北、華北、華東、華南、西北及西南各省區(qū)。蒼耳全株均有一定的藥用價(jià)值，其主要化學(xué)成分，包括酚酸、揮發(fā)油、倍半萜內(nèi)酯、脂肪酸、黃酮、水溶性苷等。其中，酚酸類和倍半萜內(nèi)酯類為主要藥效成分[1-4]，具有抗炎、抗氧化、抗過(guò)敏、抗腫瘤、抗菌、鎮(zhèn)痛等多方面的作用[2-5]。對(duì)蒼耳進(jìn)行開(kāi)發(fā)和利用，既可以緩解野生蒼耳干枯易燃所帶來(lái)的環(huán)境壓力，又可以提高植物資源的利用率[6-7]。目前，蒼耳提取物受到農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的持續(xù)關(guān)注，其常見(jiàn)的提取工藝有水蒸氣蒸餾法、溶劑浸提法、超聲輔助提取法、微波輔助提取法和超臨界CO2萃取法。本文對(duì)蒼耳提取物的化學(xué)成分、提取方法及應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了總結(jié)，旨在為蒼耳有效成分的高效提取與合理利用提供參考。

1 蒼耳的主要活性成分與作用

蒼耳的產(chǎn)地、品種、部位、提取方式等不同均對(duì)酚酸、揮發(fā)油、倍半萜內(nèi)酯、脂肪酸、黃酮、水溶性苷等活性成分的提取有影響，其中酚酸類、黃酮和倍半萜內(nèi)酯類為主要的功能性成分。洪燕等[8-11]先后從蒼耳中分離出多種酚酸類化合物，包括綠原酸、新綠原酸、咖啡酸等，是抗菌抗炎的有效活性成分[12-14]，如表1 所示。黃酮是大量存在于植物中的一類天然活性成分，具有抗氧化、抗菌、增強(qiáng)免疫力等作用[15-18]。倍半萜內(nèi)酯是一大類次生代謝產(chǎn)物，蒼耳提取物中含有蒼耳亭、蒼耳醇等物質(zhì)[19]，如表2 所示，具有抗菌消炎、抗過(guò)敏、抗腫瘤等作用[20-23]。

表1 蒼耳草中酚酸類化合物Tab.1 Phenolic acids in Xanthium sibiricum Patrin ex Widder

表2 蒼耳草中倍半萜內(nèi)酯類化合物Tab.2 Sesquiterpene lactones in Xanthium sibiricum Patrin ex Widder

2 蒼耳提取物的提取方法

針對(duì)蒼耳中化學(xué)物質(zhì)的提取方法有很多，主要包括水蒸氣蒸餾法、溶劑浸提法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、超臨界CO2萃取法等。

2.1 水蒸氣蒸餾法

水蒸氣蒸餾法屬于比較傳統(tǒng)的方法，將蒼耳草與水共同蒸餾，使揮發(fā)性成分隨水蒸氣一并餾出，經(jīng)冷凝分取揮發(fā)性成分，具有操作簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，一般用于提取蒼耳揮發(fā)油。覃振林等[24]利用該方法提取了蒼耳揮發(fā)油，并采用氣相色譜-質(zhì)譜-計(jì)算機(jī)分析技術(shù)，從中分離出78個(gè)組分，確認(rèn)了蒼耳子中的24種成分和蒼耳草中的32種成分。王淑萍等[25]采用該方法提取蒼耳子中的揮發(fā)油，發(fā)現(xiàn)其得油率為0.2 mL/100g。雖然水蒸氣蒸餾法技術(shù)較為成熟，但其提取率和產(chǎn)量均較低。

2.2 溶劑浸提法

溶劑浸提法是利用蒼耳中各組分在特定溶劑中溶解度的差異，使其完全分離或部分分離的方法，常用的溶劑有水、乙醇等。熊海蓉等[26]通過(guò)正交試驗(yàn)確定了蒼耳子中抗寒物質(zhì)的最佳提取工藝條件，其具體參數(shù)為乙醇濃度為50%、料液比為1∶9 （g/mL）、提取溫度為80 ℃、提取時(shí)間為40 min、提取次數(shù)為3次。在此條件下，粉體抗寒物質(zhì)的產(chǎn)率為10.0%。張成等[27]在對(duì)比研究蒼耳子和田基黃中的黃酮總含量時(shí)，也采用正交試驗(yàn)法確定了乙醇浸提法的最佳工藝條件。結(jié)果顯示，蒼耳子最佳浸提條件為乙醇濃度為60%，提取溫度為70 ℃，提取時(shí)間為4 h，料液比為1∶30 （g/mL）。在此條件下，蒼耳子中總黃酮的提取率為3.89%。任雪峰等[28]在采用水提法提取蒼耳單寧時(shí)，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上利用響應(yīng)面分析法優(yōu)化蒼耳單寧的提取工藝，發(fā)現(xiàn)其最佳提取工藝條件為料液比為1∶40 （g/mL），提取溫度為50 ℃，提取時(shí)間為95 min。在此條件下，蒼耳單寧的提取率和理論提取率接近。溶劑浸提法雖然操作簡(jiǎn)單，但提取時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的需求。

2.3 超聲輔助提取法

超聲輔助提取法是利用超聲波的空化和機(jī)械效應(yīng)破壞蒼耳的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使溶劑滲透到細(xì)胞中，加速有效成分的溶解。一般情況下，超聲輔助提取法比水蒸氣蒸餾法所用的時(shí)間更短，提取率也更高[29]。王浩等[30]采用超聲輔助提取法對(duì)東北蒼耳子倍半菇類化合物的提取進(jìn)行了研究，確定其最佳提取工藝為13倍量的無(wú)水乙醇，浸泡時(shí)間為3 h，超聲波萃取40 min。李貴花等[31]通過(guò)單因素試驗(yàn)，考察了乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、浸泡時(shí)間和超聲時(shí)間等因素對(duì)超聲輔助提取蒼耳子總黃酮過(guò)程的影響。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行Box-Beknhen中心組合設(shè)計(jì)，以蒼耳子總黃酮提取得率為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面分析法研究了各因素及其交互作用對(duì)蒼耳子總黃酮提取率的影響。結(jié)果表明，在乙醇體積分?jǐn)?shù)為61%，料液比1∶26 （g/mL），浸泡時(shí)間為15 h，超聲提取時(shí)間為26 min提取工藝下，蒼耳子總黃酮的得率可達(dá)44.15 mg/g，與模型預(yù)測(cè)值基本一致。

2.4 微波輔助提取法

微波輔助提取法是利用電磁場(chǎng)的作用，使蒼耳中的某些成分與基體分離，并保持提取物原本狀態(tài)的方法，具有快速高效、加熱均勻等優(yōu)點(diǎn)。王佩華等[32]利用微波輔助技術(shù)提取了蒼耳莖中的總黃酮。在溶劑為乙酸乙酯，微波功率為800 W，處理時(shí)間為2 min，料液比為1∶15 （g/mL）的條件下，黃酮的平均提取率為12.08%。與溶劑浸提方法相比，該方法的提取時(shí)間更短，提取效率更高。趙文英等[33]通過(guò)單因素試驗(yàn)，考察了不同溶劑、微波功率、微波作用時(shí)間及料液比對(duì)微波輔助提取蒼耳子油的影響，確定了最佳提取工藝，即溶劑為無(wú)水乙醇，微波功率為595 W，處理時(shí)間為12 min，料液比為1∶10。該法提取的蒼耳子油與傳統(tǒng)方法提取的蒼耳子油的成分無(wú)明顯差異。高齊等[34]在提取蒼耳子生物堿時(shí)，考察了乙醇濃度、提取溫度、提取時(shí)間、料液比對(duì)等參數(shù)的影響，并通過(guò)正交試驗(yàn)確定了最佳提取條件，即乙醇濃度為70%，微波處理時(shí)間為5 min，微波處理溫度為50 ℃，料液比為1∶25。在此條件下，蒼耳子生物堿的提取率可達(dá)2.41%。

2.5 超臨界CO2 萃取法

超臨界CO2萃取法是以超臨界CO2為溶劑，從蒼耳中把有效成分萃取出來(lái)，這種方法更加高效， 避免了有機(jī)溶劑的殘留和高溫帶來(lái)的不利影響， 品質(zhì)更佳[35]。然而其處理設(shè)備昂貴，目前未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。徐鵬翔等[36]采用超臨界CO2萃取技術(shù)對(duì)蒼耳葉中的揮發(fā)油進(jìn)行提取，并考察了萃取時(shí)間、萃取溫度、萃取壓力、粉碎目數(shù)等對(duì)萃取率的影響。結(jié)果表明，在萃取時(shí)間為90 min，萃取溫度為35 ℃，萃取壓力為28 MPa的工藝條件下，揮發(fā)油的提取率可達(dá)4.56%。王虹等[37]分別采用水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法提取了蒼耳子中的揮發(fā)油，并采用氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行分析，共鑒定出74個(gè)成分。其中，超臨界CO2萃取法提取的揮發(fā)油中鑒定出成分69個(gè)，水蒸氣蒸餾法提取的揮發(fā)油中鑒定出成分有63個(gè)，兩者共有成分58個(gè)，說(shuō)明超臨界CO2萃取法不能完全取代水蒸氣蒸餾法。

3 蒼耳提取物的應(yīng)用

3.1 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

蒼耳提取物含有豐富的活性物質(zhì)，對(duì)一些植物病原菌具有很強(qiáng)的抑制作用，可用來(lái)防治蚜蟲(chóng)、粘蟲(chóng)等農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)。近年來(lái)，關(guān)于蒼耳在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究日益增加。孟學(xué)英等[38]通過(guò)對(duì)蒼耳提取物蒼耳亭的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，合成得到18 種單體化合物，并采用室內(nèi)生測(cè)法測(cè)定了化合物對(duì)二斑葉螨和粘蟲(chóng)的殺蟲(chóng)活性。結(jié)果表明，蒼耳提取物不僅對(duì)二班葉螨雌成螨具有較好的觸殺活性，對(duì)粘蟲(chóng)也具有良好的觸殺、胃毒和拒食作用。王春等[39]發(fā)現(xiàn)，蒼耳不同部位的提取物對(duì)大豆蚜均有一定的毒殺活性，毒殺活性大小依次為葉>莖>種子>根。當(dāng)蒼耳葉提取物濃度在75 mg/mL以下時(shí)，對(duì)其天敵瓢蟲(chóng)的殺傷力較小，可以安全應(yīng)用。梁魁景等[40]通過(guò)菌絲生長(zhǎng)速率測(cè)定法和病原孢子萌發(fā)率測(cè)定法發(fā)現(xiàn)，蒼耳提取物對(duì)大蔥紫斑病原菌具有較強(qiáng)的抑制作用。何源等[41]以意大利蒼耳全草為原料，經(jīng)90%乙醇超聲輔助提取后，分別用不同溶劑進(jìn)行萃取，最終得到石油醚相、氯仿相和乙酸乙酯相。采用菌絲生長(zhǎng)速率法研究各相對(duì)灰葡萄孢（Botrytis cinerea）、茄交鏈孢（Alternaria solani）、尖孢鐮刀菌（Fusarium Oxysporum）、鏈格孢（Alternaria alternata）等植物病菌的抑菌活性。結(jié)果表明，這3 種萃取相對(duì)4 種植物病原真菌均具有顯著抑制且呈濃度依賴性。其中，氯仿萃取相對(duì)4 種植物病原真菌抑制效果最好，當(dāng)濃度為800 μg/mL時(shí)，其抑制率可達(dá)50%以上。

3.2 在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

蒼耳是一種傳統(tǒng)的中藥材，其提取物具有抗菌消炎作用，可以用于治療鼻炎、腫瘤等。邵深深等[42]發(fā)現(xiàn)，蒼耳種子水提液可能通過(guò)抑制LAT/PLCY1/PKC信號(hào)通路的表達(dá)，抑制肥大細(xì)胞脫顆粒，從而改善小鼠過(guò)敏性鼻炎的癥狀。池英超[43]隨機(jī)選擇2020 年1～12 月某醫(yī)院接收的急性鼻竇炎患者100 例，以數(shù)表法分為對(duì)照組和觀察組，每組50 例。對(duì)照組采用常規(guī)西藥治療，觀察組采用蒼耳子散治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)急性鼻竇炎患者應(yīng)用蒼耳子散治療效果顯著，可有效改善其臨床癥狀，降低機(jī)體炎癥水平，促進(jìn)康復(fù)。王霄彤等[23]發(fā)現(xiàn)，蒼耳亭對(duì)過(guò)敏性皮炎有明顯的治療作用，其機(jī)制可能是通過(guò)抑制上皮細(xì)胞產(chǎn)生的TSLP以及巨噬細(xì)胞產(chǎn)生TNF-c發(fā)揮抗炎作用。蔡亞云等[21]通過(guò)體外腫瘤細(xì)胞抑制試驗(yàn)及體內(nèi)抗腫瘤試驗(yàn)證明了蒼耳亭對(duì)肝癌細(xì)胞較強(qiáng)的抑制作用，并與其濃度有關(guān)。

3.3 在食品保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用

蒼耳提取物不僅在農(nóng)業(yè)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，在食品保鮮領(lǐng)域也極具開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。崔國(guó)庭等[44]發(fā)現(xiàn),蒼耳葉提取物對(duì)獼猴桃潰瘍菌有抑制作用，其最低抑菌濃度為50 μg/mL。當(dāng)濃度高于100 μg/mL時(shí)，其可對(duì)潰瘍菌細(xì)胞壁的完整性造成破壞，引起獼猴桃潰瘍菌菌內(nèi)分子如糖、蛋白質(zhì)、核酸外泄。王菲等[18]利用微膠囊技術(shù)以酵母細(xì)胞為壁材，以蒼耳子黃酮為芯材，通過(guò)單因素與正交試驗(yàn)優(yōu)化了蒼耳子黃酮微膠囊的制備條件，隨后以汁液損失率、揮發(fā)性鹽基氮、pH值和菌落總數(shù)為指標(biāo)，考察了蒼耳子黃酮、蒼耳子黃酮微膠囊及殼聚糖對(duì)冷鮮肉的保鮮作用。結(jié)果表明，當(dāng)芯壁比為1 ∶3，在30 ℃下振蕩7 h制得的微膠囊較好，包埋率可達(dá)51.8%，酵母微膠囊與殼聚糖對(duì)冷鮮肉的保鮮效果接近9 d。蘆站根[45]研究發(fā)現(xiàn)，蒼耳的4 種不同溶劑（丙酮、甲醇、乙醇、乙酸乙酯）提取液對(duì)蘋果輪紋病菌均具有較好的抑制效果，其抑菌率為53.5%～65.41%。

4 結(jié)語(yǔ)

不同方法提取的蒼耳提取物，其主要成分與含量均有不同。綜上所述，傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾法操作簡(jiǎn)單，成本較低，但其提取物的成分較為單一，且提取率較低。溶劑浸提法所用的溶劑種類較多，無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的需要。超聲輔助提取法及微波輔助提取法適用于大部分蒼耳有效成分的提取，且具有提取設(shè)備簡(jiǎn)單、效率高、時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)。雖然超臨界CO2萃取法的提取效率很高，但其高成本卻是主要問(wèn)題。

蒼耳提取物已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，前景巨大。然而，蒼耳提取物的發(fā)展和應(yīng)用仍有很大的進(jìn)步空間。首先，當(dāng)前市場(chǎng)環(huán)境缺乏針對(duì)蒼耳提取物工藝的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，再加上蒼耳本身質(zhì)量和提取工藝的影響，導(dǎo)致蒼耳提取物的質(zhì)量參差不齊，極大地影響了其進(jìn)一步的推廣使用。其次，在農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面，真正用于實(shí)際生產(chǎn)的案例較少，田間應(yīng)用推廣還存在不少問(wèn)題。最后，對(duì)蒼耳提取物活性成分的作用機(jī)制及毒性研究不深。

因此，未來(lái)可針對(duì)以上不足開(kāi)展深入研究，總結(jié)規(guī)律并積累經(jīng)驗(yàn)，為蒼耳提取物的廣泛應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。