迷迭香精油提取工藝研究進展

王秀環，孫偉衛，季新燕，馮前進

（山西中醫學院，山西太原030024）

迷迭香精油提取工藝研究進展

Review on extraction of essential oil from Rosmarinus officialis L.

王秀環，孫偉衛，季新燕，馮前進

（山西中醫學院，山西太原030024）

迷迭香精油；提取工藝；研究進展

迷迭香（Rosmarinus officialis L.），味辛性溫，原產于地中海一帶國家，為唇形科灌木，高度可達2 m，其葉子常常在枝上叢生，有極短的柄或無柄，呈線形，1981年由中國科學院植物研究所北京植物園引種至我國，并培育成功，現已在世界范圍內廣泛種植。迷迭香除具有觀賞價值外，更是一種重要的天然香料植物，現已廣泛應用于日用化工、食品添加和醫藥保健等領域［1］。現代研究表明，迷迭香中主要的有效部位有兩個：一個是精油，即揮發性成分，主要包括單萜、倍半萜等萜類成分；另一個是抗氧化劑成分，即非揮發性成分，主要為二萜類（鼠尾草酸、鼠尾草酚、迷迭香酚、熊果酸、迷迭香酸）等成分［2-4］。其中，迷迭香精油多存在于迷迭香葉及梗中，有明顯的抑菌、抗氧化、緩解胃痙攣、胃脹、促進腸部運動、增強食欲、消炎鎮痛等藥理作用，其抗痤瘡作用以丙酸桿菌較強，還能夠通過抑制細菌繁殖而有效抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和霍亂弧菌等多種細菌［5］。目前，迷迭香精油提取方法有很多，主要包括有機溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法、微波輔助提取法、吸附法、壓榨法、超聲波提取法、瞬間降壓法、酶法輔助提取法和超臨界CO2萃取法等［6-9］。不同的提取方法各有優缺點，因此，為了進一步深入研究迷迭香精油，本研究將其提取方法總結歸納如下。

1 有機溶劑提取法

迷迭香精油中主要化學成分是單萜和倍半萜及其衍生物，具有脂溶性，不易溶于水，故可以根據“相似相溶”的原理，利用有機溶劑對其進行提取。主要是利用低沸點的有機溶劑如乙醚、石油醚等冷浸提取或連續回流法提取中藥中有效成分，得提取液，再經蒸餾或減壓蒸餾除去溶劑即可得粗制精油［10-12］。

有機溶劑提取法能夠將植物體中的油脂、樹脂、蠟等同時提出來，致使精油中含雜質較多，影響精油的質量。而且，雖然有機溶劑法所得精油率高，但因其極易導致溶劑殘留，提取時間較長，必須要增加蒸餾裝置來除去有機溶劑才能得到精油。所以，其成本較高，不適于工業化生產應用。

鄭秋闿［13］采用有機溶劑法提取了迷迭香中的抗氧化成分，以溶劑、料液比、提取時間、環境等因素為指標優化迷迭香抗氧化劑的提取工藝條件，佐以紅外光譜、質譜、液質聯用、高效液相色譜分析，確定了迷迭香提取物主要成分及其在提取物中所占比重。

2 水蒸氣蒸餾法

水蒸氣蒸餾法主要應用于揮發油的提取，水蒸氣蒸餾分為水中蒸餾和水上蒸餾，它受到溶劑濃度、料液比、提取次數以及提取時間的影響。水中蒸餾法即直接把將要提取的藥材原料放入盛有較多水的鍋中，加熱煮沸，蒸餾；水上蒸餾法是指在鍋的下部裝上多孔板，板上放原料，板下是水，加熱過程中，水蒸氣向上走，穿過原料而進行蒸餾，蒸汽經過冷凝器，再經油水分離器分離，最后得到揮發油。該法可以分離沸點較高且不溶于水的精油物質。

水蒸氣蒸餾法操作簡單、耗資少，但是蒸餾時間長，而且提取溫度高，容易使揮發油中的熱敏性成分分解和易水解的成分揮發、水解。

劉昭明等［14］采用水蒸氣蒸餾法提取迷迭香揮發油，將100 g迷迭香樣品使用水蒸氣蒸餾法提取6 h，靜置分層后得到淡黃色精油2.54 mL，并采用GCMS聯用技術分析了揮發油的化學成分，其研究結果為：迷迭香揮發油提取率為2.27%，從迷迭香揮發油中分離鑒定出20種化合物，占揮發油總量的99.5%，其主要化學成分為α-蒎烯和1，8-桉葉油素，分別占43.36%和32.10%。張俊清等［15］采用正交設計法探討了迷迭香精油水蒸氣蒸餾提取最佳工藝，以出油率、α-蒎烯含量、1，8-桉葉素含量等指標進行綜合評價、優化提取工藝。其研究結果為：水蒸氣蒸餾法提取迷迭香精油的最佳提取工藝為迷迭香不粉碎、30倍量水、提取4 h，此時提取的精油最穩定、有效。

王化［16］以迷迭香中迷迭香精油、3個天然活性成分為考察指標，優選迷迭香天然抗氧化劑水蒸氣蒸餾法提取分離工藝，當蒸餾時間為1.5 h時，精油得率為1.93 mL/100 g；該條件下提取迷迭香精油的毛油中共鑒定出31種化合物，主要為烯萜類化合物，占毛油總量的94.74%。黃宏妙等［17］采用水蒸氣蒸餾法提取迷迭香揮發油成分，并運用正交設計優化其提取工藝。其結果表明，迷迭香揮發油最佳提取工藝條件為：迷迭香剪成1 cm長的小段、料水質量比1∶15、浸泡3 h提取4 h，此時精油得率為1.870%。

廖俊杰等［18］通過水蒸氣蒸餾法從粵產迷迭香莖葉中提取精油，用GC-MS氣質聯用儀對迷迭香精油進行了化學成分分析，其迷迭香精油的提取率為1.1%，從精油中檢測出的32種精油成分與以往文獻報道結果基本相同。

3 微波輔助提取法

微波輔助提取法其工作原理是通過微波輻射高頻電磁波以穿透萃取介質，藥材原料的內部維管束和腺胞系統吸收微波能后細胞內部升溫，增大細胞內部壓力，超過細胞壁所能承受的范圍，從而使細胞破裂，胞內有效成分流出，再在低溫條件下被介質溶解，進而達到提取物料有效成分的目的［19-21］。

未來一周， 臺風活動頻繁， 受其影響華北南部、東北地區中南部、黃淮北部、江南東部、華南及西南地區等地累積降雨量有50-80 毫米， 其中華南南部、江南東部、黃淮西北部、東北地區中南部及云南南部等地的部分地區有100-180 毫米， 局部地區有200-400 毫米降雨； 上述大部地區降雨量較常年同期偏多3-8 成，局地偏多1 倍以上。

微波提取是能夠提高萃取率的一種新技術，一直以來都被作為一種優良的生物活性物質提取方法而被廣泛應用。具有方法簡單易學、提取時間短及出油率高等特點。但經檢測后發現其所得精油的品質較差，而且操作過程中有一定程度的危險性，所以將不采用此法進行迷迭香精油的提取。

王乃馨［22］在單因素實驗的基礎上，采用Box-Behnken試驗定量分析了液料比、提取時間、微波功率三因素對微波輔助提取迷迭香揮發油工藝的影響，并進行了優化，通過響應曲面二次回歸方程模型方差分析，最終得到迷迭香精油微波輔助法的最佳提取工藝條件為：液料比12.3 mL/g、提取時間125 s和微波功率500 W，此時精油得率達到最大值4.05%。

4 超聲波提取法

超聲波提取技術是近年來中草藥活性成分提取方法中比較常見一種方法，其原理是利用超聲波的空化作用加強植物有效成分的浸出提取。天然植物藥用成分大多位于細胞內，提取時如果不能夠使用適當的機械或化學方法將細胞破碎，就很難得到理想的提取效果［23-24］。超聲波產生的強烈振動和高加速度可以加速分子運動，從而促進藥物有效成分進入溶劑，進而提高提取效率，縮短提取時間，節約溶劑，同時又避免了高溫對有效成分的破壞和影響。

李大偉［25］利用超聲輔助提取法提取迷迭香葉中的主要生物活性成分，分別考察了乙醇濃度、酸穩定劑的種類、酸穩定劑的加入量、超聲頻率、超聲功率、超聲提取時間及固液比等影響因素，并對提取條件進行優化，研究結果表明，優化的較適宜的超聲提取條件是：乙醇質量分數75%、3%（w/w）酸穩定劑用量（相對于乙醇）、超聲頻率28 kHz、超聲功率200 W、超聲提取時間40 min、固液比1∶16（g/mL）、超聲溫度25℃~35℃。在上述較適宜的提取條件下，鼠尾草酸的提取率可達18.64 mg/g。

超聲波提取法設備簡單、操作方便、提取時間短、無須加熱，更加有利于熱不穩定成分的提取。與此同時，超聲波提取法還受到提取溶劑、固液比、超聲處理時間、微波功率等條件的影響，在提取有效成分時必須考慮這些因素。

5 酶法輔助提取法

天然產物的有效成分大都存在于植物的細胞質中，其提取受到細胞壁的影響和阻礙，以往提取過程中總會有部分有效成分不能夠被提取出而留在細胞質中［26］。然而，纖維素是植物細胞壁的主要成分，把纖維素酶作用于細胞壁，便可以將其分解，促使細胞內的有效物質溶出，從而達到提高提取率的目的［27］。根據這一原理可以將加酶處理法應用于迷迭香干葉揮發油的提取技術中。

呂曉玲等［28］利用纖維素酶酶解迷迭香干葉輔助水蒸氣蒸餾法來提取迷迭香揮發油，并通過單因素實驗和正交試驗對其揮發油的提取工藝進行了研究和優化。結果表明，最佳酶解輔助提取工藝為：酶用量為0.2%、pH值為3、酶解溫度為30℃、酶解2 h。且研究發現，在此條件下，酶法輔助水蒸氣蒸餾法提取揮發油比直接水蒸氣蒸餾法提取的出油率提高了68.8%。張琳琳［29］在單因素（酶解時間、酶解溫度、pH值、酶用量）實驗基礎上，通過正交試驗優化酶解工藝條件，對比了該法與單純水蒸氣蒸餾法。經纖維素酶預處理迷迭香干葉后，水蒸氣蒸餾法提取精油的出油率為1.89%，與單純使用水蒸氣蒸餾法相比，出油率提高了68.8%，且經GC-MS分析后發現：纖維素酶處理迷迭香葉后，沒有影響精油的品質。

6 超臨界CO2萃取法

超臨界流體萃取就是利用某些溶劑在臨界值以上具有的特性來提取混合物中可溶性組分的一門新的分離技術。同傳統的溶劑相比，它具有顯著的產品回收率和純度，改進了產品質量，降低能耗。超臨界流體（SCF）是指熱力學狀態處于臨界點之上的流體［30］，SCF是氣、液界面剛剛消失的狀態點，此時流體處于氣態與液態之間的一種特殊狀態，具有十分獨特的物理化學性質。如超臨界CO2萃取，其原理就是在高壓超臨界狀態下，以液態CO2做抽提溶劑進行抽提，然后減壓分離，隨著壓力下降，液態CO2不斷汽化，可分離出所要提取物的有效組分［31］。

Bensebia O等［33］使用超臨界流體萃取法提取迷迭香精油，研究結果為：以平均粒徑＜150～436.38 pm、溶劑流速1～59 mL/min、萃取壓力100～180 bar、萃取溫度40℃～60℃、乙醇添加比例3%為最佳提取條件，最大得油率為7.6%。張玉紅等［34］以萃取壓力、萃取溫度、分離壓力、萃取時間四個因素為考察因素，每個因素選取三個水平進行了L9（34）正交試驗研究，優化了超臨界CO2萃取法萃取迷迭香精油的提取工藝，并利用氣相色譜-質譜聯用法（GC-MS）對其提取出的成分進行了分析，經優化后的最佳提取工藝為：萃取壓力20 MPa，萃取溫度45℃，分離壓力6 MPa，萃取時間120 min，最大得率為4.01%。張沖等［35］將100 g迷迭香干莖葉加入到萃取釜中，采用10～15 MPa程序加壓，35℃～40℃程序升溫，萃取2 h，得黃色油狀、氣味芳香、刺激的迷迭香提取物（即為精油），計算其得率為1.2%。樂振竅等［36］采用L9（33）正交實驗考察了萃取壓力、溫度、萃取時間三因素三水平對迷迭香精油得率的影響；在此基礎上對水攜帶劑進行單因素考察，分析其對成品物性、得率以及有效成分的影響。其研究發現：當壓力為40 MPa、溫度80℃、萃取時間2.5 h、水攜帶劑含量20%時可以達到較好的得率和有效成分含量，為最佳提取工藝，這時最大得油率可達7.2%。

此外，有相關研究者還對比研究了超臨界CO2流體萃取（SFE）與水蒸氣蒸餾法（SD）在提取迷迭香精油上的優劣。黃景榮等［37］采用氣質聯機（GC-MS）分析，人工解析質譜圖與計算機譜庫檢索相結合的方法，對SFE與SD提取的迷迭香油進行化學成分分析，采用色譜峰面積歸一化法計算各組分的相對含量，并與迷迭香油的國際標準比較，確定兩種方法提取的迷迭香油的成分類型，進而對比兩種方法提取迷迭香精油的優劣。結果表明，SFE法最大出油率達4.40%，共鑒定了52種化合物，該法提取的迷迭香油與突尼斯和摩洛哥型迷迭香油更為接近；SD法最大出油率只有1.40%，共鑒定了36種化合物，其提取的迷迭香油與西班牙型更為接近；二者得到的相同成分共有23種，主要成分都是α-蒎烯和1，8-桉葉素等。其研究結果表明，對于迷迭香精油的提取，SFE法明顯優于SD法。

李黎等［38］對比研究了水蒸氣蒸溜法和超臨界CO2萃取法所提取迷迭香精油對白紋伊蚊的趨避作用，并利用GC/MS聯用儀分析2種精油的化學成分。結果表明：超臨界CO2提取的迷迭香精油對白紋伊蚊的驅避時間是（5.82±1.13）h，達到國標驅避劑評價的B級標準，優于水蒸氣蒸餾法所制得的精油。

以上研究表明，相比于水蒸氣蒸餾法，超臨界流體萃取法提取迷迭香精油的出油率更高，有效成分分離率高。超臨界流體萃取法具有無有機溶劑殘留、天然植物中活性成分和熱不穩定成分不易被分解破壞，集提取、分離、濃縮為一體等優點，對于保護物質活性方面有很重要的意義［32］。超臨界流體的黏度接近于氣體，密度接近于液體，擴散系數介于氣體和液體之間，兼有氣體和液體的優點，既像氣體一樣容易擴散，又像液體一樣有很強的溶解能力，其常用的超臨界流體（SCF）有二氧化碳、乙烯、丙烯、丙烷、水等，因此SCF具有高擴散性和高溶解性。但是由于該法工藝技術要求較高，設備費用投資大，應用還不普遍。

7 結語

近年來，人工合成抗氧化劑具有一定的副作用和未知的潛在危害，使得人們對象迷迭香這樣的天然抗氧化劑更加青睞，因此對于迷迭香這種天然抗氧化物的研究也儼然變得更加深入。由于科學技術的不斷發展、前進，使得超聲波、微波、超臨界流體、酶等更加廣泛地被應用于天然產物的提取。目前，提取迷迭香精油的方法主要有傳統的水蒸氣蒸餾法、壓榨法、溶劑法等。不同提取方法分別具有各自的優勢和缺點，如水蒸氣蒸餾具有設備簡單、容易操作、成本低、產量大、應用廣泛等優點，但是，其加熱時間長、提取溫度高、耗能大，且油水分離困難，不適于熱敏性成分、易水解成分以及水中溶解度大的成分的提取。有機溶劑萃取法得率較高，但有機溶劑容易殘留、雜質多。超臨界CO2流體萃取法是一種新型的提取分離技術，具有工藝簡單、穿透能力強、萃取率高、無溶劑殘留、提取溫度低等優點，對于保護物質活性方面有很重要的意義。

綜上所述，本文通過綜述近幾年來對迷迭香精油的不同提取方法，總結其各自優缺點，發現不同提取方法得到的揮發油組分不同，即便是相同組分，其相對含量也不盡相同，足見正確選擇提取方法的重要性，為進一步優化迷迭香精油的提取工藝提供參考。

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（編輯：張世霞）

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A

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太原市中藥與生物制藥新制劑研發平臺項目（120250）；山西省科技基礎條件平臺建設項目（2009091010）

王秀環，在讀碩士，E-mail：wangxiuhuan12340@163.com

馮前進，教授，博士研究生導師，E-mail：xyqj728119@sina.com