超臨界CO2萃取中藥材揮發(fā)油的研究文獻(xiàn)分析

劉德軍(江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院連云港中醫(yī)藥分院，連云港市222006)

超臨界CO2萃取中藥材成分既可避免溶劑殘留，又可避免常規(guī)提取過(guò)程中可能產(chǎn)生的有效成分氧化和高溫破壞等問(wèn)題。揮發(fā)油是中藥材中重要的活性成分，不僅在醫(yī)藥上具有重要作用，而且還是香料、食品及化工工業(yè)品的重要原料，所含成分分子量小、極性與沸點(diǎn)均較低，在超臨界CO2中有良好的溶解性能，加上大多數(shù)揮發(fā)油性質(zhì)不穩(wěn)定，用常規(guī)的水蒸氣蒸餾易造成氧化或分解等，因而目前應(yīng)用超臨界CO2萃取的研究很多。為全面了解研究狀況，筆者收集了國(guó)內(nèi)16年來(lái)超臨界CO2萃取中藥材揮發(fā)油的研究文獻(xiàn)并進(jìn)行綜合分析。

1 資料與方法

利用中國(guó)知網(wǎng)中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù)、維普中文期刊數(shù)據(jù)庫(kù)和萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)為檢索工具，檢索收集1994～2009年國(guó)內(nèi)公開(kāi)發(fā)表的有關(guān)超臨界CO2萃取中藥材揮發(fā)油研究文獻(xiàn)，合并同單位作者在不同數(shù)據(jù)庫(kù)中的相同文獻(xiàn)，刪除同一論文在不同雜志上發(fā)表的重復(fù)文獻(xiàn)(保留發(fā)表在前的文獻(xiàn))，共查閱到符合要求的相關(guān)文獻(xiàn)361篇。對(duì)研究文獻(xiàn)從年代分布、期刊分布、藥材種類(lèi)、研究方法、萃取條件等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)年代分布

經(jīng)檢索，國(guó)內(nèi)1994年開(kāi)始出現(xiàn)超臨界CO2萃取中藥材揮發(fā)油的文獻(xiàn)，此后發(fā)表的360篇文獻(xiàn)散見(jiàn)于各年度報(bào)道之中。文獻(xiàn)年代分布見(jiàn)表1。

2.2 文獻(xiàn)期刊分布

所發(fā)表的361篇文獻(xiàn)來(lái)自163種期刊，載文量在5篇以上(含5篇)的期刊有15種。文獻(xiàn)期刊分布見(jiàn)表2。

表1 文獻(xiàn)年代分布Tab 1Year distribution of literatures

表2 文獻(xiàn)期刊分布Tab 2Journal distribution of literatures

2.3 文獻(xiàn)藥材種類(lèi)

361篇文獻(xiàn)共研究中藥材181種，除1篇文獻(xiàn)研究4種中藥材、3篇文獻(xiàn)研究2種中藥材外，其余357篇文獻(xiàn)均研究1種中藥材。

研究文獻(xiàn)達(dá)17篇的中藥材有1種(占中藥材總數(shù)的0.55%):當(dāng)歸；12篇的中藥材1種(0.55%):丁香；11篇的中藥材2種(1.10%):川芎、花椒；9篇的中藥材1種(0.55%):肉桂；8篇的中藥材2種(1.10%):白術(shù)、莪術(shù)；7篇的中藥材2種(1.10%):辛夷、姜(生或干)；6篇的中藥材3種(1.66%):柴胡、石菖蒲、八角茴香；5篇的中藥材5種(2.76%):荷葉、金銀花、連翹、荊芥、蓬莪術(shù)；4篇的中藥材8種(4.42%):羌活、薄荷、蜂膠、滿山紅、沙姜、溫郁金、溫莪術(shù)、薰衣草；3篇的中藥材7種(3.87%):艾葉、羅勒、麻黃、茅蒼術(shù)、蘇合香、纈草、益智；2篇的中藥材32種(17.68%):白蘇葉、白芷、蓽茇、草果、陳皮、杜衡、杜香、防風(fēng)、佛手、廣藿香、廣西莪術(shù)、姜黃、遼細(xì)辛、牛尾獨(dú)活、佩蘭、砂仁、山柰、蛇床子、石香薷、無(wú)花果、吳茱萸、香椿芽、香附、香薷、薤白、茵陳、淫羊藿、魚(yú)腥草、蜘蛛香、高良姜、五味子、五月艾；1篇的中藥材117種(64.64%):艾蒿、八角果殼和種子、白豆蔻、百合花、百里香、北五味子、蓽澄茄、蒼耳子、蒼術(shù)、草豆蔻、側(cè)柏葉、橙皮、滁菊、川桂葉、川黃柏、刺梨、蔥白、大紅袍花椒、大薊、大蒜、德昌香薷、東北刺人參、東北細(xì)辛、東當(dāng)歸、東紫蘇、鵝不食草、榧樹(shù)假種皮、粉枝莓、甘青青蘭、甘松、高原香薷、藁本、廣東海風(fēng)藤、鬼箭錦雞兒、桂枝、海州常山葉、含笑花、含笑葉片、荷花玉蘭葉、紅花、胡椒根、虎舌紅、黃花蒿、黃荊子、黃皮核、黃芩、雞屎藤葉、棘莖木根皮、姜味草、椒目、九州蟲(chóng)草、決明子、寬葉羌活、臘梅籽、冷蒿、烈香杜鵑、靈芝孢子、鈴蘭、蔞蒿、蘆蒿、羅望子、毛黃櫨枝葉、毛葉木姜子、玫瑰、玫瑰花、岷縣當(dāng)歸、木芙蓉葉、木香、墓頭回、南五味子、牛至、甌柑果皮、碰柑葉、葡萄籽、千年健、青蒿、青木香、青皮、拳卷地錢(qián)、肉豆蔻、三七、沙棘、山石榴、山銀花、珊瑚姜、苕葉細(xì)辛、石榴籽、疏毛羅勒、樹(shù)蘭花、水翁花、蘇州薺芋、酸角、泰山白首烏、土木香、狹葉杜香、香椿子、香葉、香櫞、香芝麻蒿、小茴香、小決明、小葉丁香、新疆雪蓮、野菊花、油茶、柚子花、柚子葉、月季花、澤蘭、澤瀉、梔子、梔子花、朱砂根、竹節(jié)草、紫蘇、紫蘇梗、紫蘇葉。

2.4 文獻(xiàn)研究方法

在超臨界CO2萃取中藥材揮發(fā)油的研究方法中，有用超臨界CO2萃取后進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用技術(shù)定性定量分析、高效液相色譜(HPLC)法及GC法測(cè)定成分含量的研究，或同時(shí)與水蒸氣蒸餾法[1]、有機(jī)溶劑提取法所得揮發(fā)油比較分析；亦有僅采用正交試驗(yàn)對(duì)萃取工藝優(yōu)化[2]，或與水蒸氣蒸餾法、有機(jī)溶劑提取法進(jìn)行比較的研究。將1994～2009年文獻(xiàn)所用研究方法按一定時(shí)間段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)表3(注:表中“+”表示該方法被選用，“-”表示該方法未被選用)。

表3 文獻(xiàn)研究方法分布Tab 3Research methods of literatures

2.5 文獻(xiàn)萃取條件選擇

在超臨界CO2萃取中藥材揮發(fā)油的過(guò)程中，常常是通過(guò)對(duì)影響萃取效果的因素，設(shè)計(jì)一定的優(yōu)選方案，綜合考察，選取最佳的萃取條件。筆者對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)超臨界CO2萃取中藥材揮發(fā)油的萃取條件為:萃取壓強(qiáng)9～40 MPa，萃取溫度33～70℃，萃取時(shí)間10～240 min；CO2流量及藥材粉碎度因萃取設(shè)備與投料量等因素差異很大，部分文獻(xiàn)亦未提供，故未統(tǒng)計(jì)。將文獻(xiàn)量在10篇以上，并經(jīng)正交試驗(yàn)對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化后的當(dāng)歸[3～8]、丁香[9～14]、川芎[15～18]和花椒[19～24]4種中藥材萃取條件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表4。

3 討論

從表1可見(jiàn)，有關(guān)超臨界CO2萃取中藥材揮發(fā)油的文獻(xiàn)國(guó)內(nèi)最早出現(xiàn)于1994年，其后6年間的文獻(xiàn)量較少，僅有15篇；2000年后有所增加，每年在10篇以上；到2005年開(kāi)始大幅度增加，每年均在45篇以上，形成了超臨界CO2萃取中藥材揮發(fā)油研究的高峰時(shí)期。這一方面可能與我國(guó)對(duì)該技術(shù)的研究較晚，但又越來(lái)越受到重視有關(guān)，如2002年我國(guó)《醫(yī)藥科學(xué)技術(shù)政策(2002～2010年)》中將超臨界CO2萃取作為有利于中藥生產(chǎn)工藝提升、技術(shù)更新、產(chǎn)品升級(jí)的重點(diǎn)推廣應(yīng)用新技術(shù)之一等；另一方面可能與超臨界CO2萃取設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化與普及程度有很大關(guān)系。

表4 4種中藥材萃取條件選擇情況Tab 4Extraction conditions of 4 kinds of TCM

從表2可見(jiàn)，收載文獻(xiàn)量在10篇以上的《中藥材》、《時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥》、《中草藥》和《中國(guó)中藥雜志》4種期刊，共載文獻(xiàn)量76篇，占文獻(xiàn)總量的21.06%。這4種期刊分別是中藥領(lǐng)域不同定位的代表性期刊，具有較高的權(quán)威性和影響力。載文量在5篇以上的期刊共有15種(其中12種為中文核心期刊)，占文獻(xiàn)期刊種數(shù)的9.20%；共載文獻(xiàn)量148篇，占文獻(xiàn)總量的41.00%。由此可見(jiàn)，超臨界CO2萃取中藥材揮發(fā)油的研究文獻(xiàn)較為集中，已形成核心期刊研究群。

在被研究的181種中藥材中，文獻(xiàn)量在10篇以上的中藥材4種，占2.21%；2～9篇的中藥材60種，占33.15%；僅有1篇文獻(xiàn)的中藥材117種，占64.64%。說(shuō)明目前研究的藥材還不夠集中，缺少對(duì)常用中藥材的深入研究，這可能與研究人員比較注重對(duì)中藥材進(jìn)行超臨界CO2萃取揮發(fā)油的首次研究報(bào)道有關(guān)。

從表3可見(jiàn)，超臨界CO2萃取中藥材揮發(fā)油的主要研究方法比較集中。首先是超臨界CO2萃取后進(jìn)行GC-MS定性定量分析，或與水蒸氣蒸餾法所得揮發(fā)油進(jìn)行比較分析，這2種方法占總文獻(xiàn)量的59.83%；其次是進(jìn)行超臨界CO2萃取的工藝研究，或與水蒸氣蒸餾法比較，這2種方法占總文獻(xiàn)量的29.92%；其他6種方法文獻(xiàn)較少，僅占總文獻(xiàn)量的10.26%。此外，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，2000～2004年、2005～2009年2個(gè)5年的研究方法分布非常相近，說(shuō)明隨著研究的深入，并未形成占主導(dǎo)地位的研究方法。

對(duì)文獻(xiàn)萃取條件選擇情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，目的是試圖找出超臨界CO2萃取中藥材揮發(fā)油的工藝參數(shù)選擇規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中藥材揮發(fā)油雖有相似的性質(zhì)，但用超臨界CO2萃取時(shí)萃取條件卻差異很大。從表4亦可看出，即使是同一藥材，均進(jìn)行了正交試驗(yàn)，所得優(yōu)化的萃取工藝條件亦有一定區(qū)別，這可能與所用設(shè)備(實(shí)驗(yàn)型、中試放大型等)存在差異及正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)不夠合理等有關(guān)。

綜上所述，雖然目前利用超臨界CO2萃取技術(shù)對(duì)中藥材揮發(fā)油進(jìn)行了大量研究，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，但許多基礎(chǔ)研究工作還比較薄弱，研究成果通過(guò)中試放大使用到工業(yè)化大生產(chǎn)中的還較少，這有待于廣大科研人員進(jìn)一步做好方案設(shè)計(jì)，并進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究。

[1]吳秀華，鐘鳴.GC-MS法對(duì)比分析超臨界CO2萃取法與水蒸氣蒸餾法提取佩蘭揮發(fā)油化學(xué)成分的差異[J].中國(guó)藥房，2009，20(24):1888.

[2]趙漢臣，楊鋒，武曉瓊，等.超臨界流體萃取法提取玫瑰揮發(fā)油的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)藥房，2005，16(15):1132.

[3]李燕，雷云周.超臨界CO2和微波輔助萃取當(dāng)歸揮發(fā)油[J].化學(xué)工程，2009，37(11):5.

[4]聶詩(shī)明，張桂芝，張鵬濤.超臨界CO2萃取當(dāng)歸油的工藝研究[J].中藥材，2005，28(3):226.

[5]劉丹，劉超英，韓建偉.超臨界萃取當(dāng)歸揮發(fā)油及阿魏酸正交試驗(yàn)研究[J].中國(guó)藥師，2008，11(12):1438.

[6]李中文，孫兆華，張慧.超臨界CO2萃取當(dāng)歸揮發(fā)油的研究及藁本內(nèi)酯的HPLC法測(cè)定[J].齊魯藥事，2007，26(6):361.

[7]蔣林英，鄭云楓，李紅陽(yáng)，等.當(dāng)歸的超臨界CO2萃取-大孔樹(shù)脂吸附聯(lián)用工藝的研究[J].中華中醫(yī)藥學(xué)刊，2008，26(3):569.

[8]楊靖.當(dāng)歸根油超臨界流體萃取工藝的研究[J].糧食與食品工業(yè)，2008，15(5):21.

[9]張文華.超臨界CO2萃取丁香揮發(fā)油的實(shí)驗(yàn)研究[J].化工科技，2005，13(6):18.

[10]劉博，陳開(kāi)勛，陳渭萍，等.超臨界CO2萃取丁香花蕾的工藝研究及對(duì)萃取物的GC-MS分析[J].香料香精化妝品，2003，3:3.

[11]俞忠明，章建民.丁香超臨界流體萃取工藝的研究[J].浙江中醫(yī)雜志，2006，41(12):724.

[12]于泓鵬，吳克剛，吳彤銳，等.丁香精油的超臨界CO2和溶劑回流萃取及其GC-MS分析[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2009，35(1):145.

[13]陳耕夫.水蒸氣提取與超臨界萃取丁香化學(xué)成分的研究[J].海南醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，8(2):65.

[14]于泓鵬，吳克剛，吳彤銳，等.超臨界CO2流體萃取-分子蒸餾提取丁香精油的研究[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2009，29(5):74.

[15]蘭燕宇，鄭林，黃勇，等.葒葉心通軟膠囊中川芎超臨界流體萃取工藝研究[J].中國(guó)中藥雜志，2009，34(2):161.

[16]王平，陳錫林，李麗，等.川芎、高良姜等揮發(fā)油的水蒸氣蒸餾法和超臨界流體萃取法比較研究[J].中成藥，2004，26(6):440.

[17]原永芳，周踐，鄭曉梅，等.超臨界流體CO2萃取川芎揮發(fā)油化學(xué)成分的研究[J].中國(guó)藥學(xué)雜志，2000，35(2):84.

[18]李秋怡，王光忠，干國(guó)平，等.超臨界CO2萃取川芎揮發(fā)油的工藝研究[J].中國(guó)藥師，2007，10(5):461.

[19]霍文蘭.超臨界CO2萃取花椒揮發(fā)油的研究[J].食品科學(xué)，2005，26(8):153.

[20]何軍，郭紅祥，陳毓荃，等.超臨界二氧化碳萃取花椒揮發(fā)油研究[J].西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，27(5):66.

[21]陳雪峰，羅倉(cāng)學(xué)，劉愛(ài)香，等.超臨界CO2萃取花椒揮發(fā)油的工藝研究[J].食品科學(xué)，2002，3:84.

[22]陳振德，許重遠(yuǎn)，謝立.超臨界CO2流體萃取花椒揮發(fā)油化學(xué)成分的研究[J].中國(guó)中藥雜志，2001，26(10):687.

[23]張慧，楊東元，孫林濤，等.超臨界CO2法制備食用調(diào)味花椒油的工藝[J].食品科學(xué)，2009，4:51.

[24]樊振江，縱偉.超臨界CO2提取花椒精油的研究[J].江蘇調(diào)味副食品，2008，25(1):10.