陈皮挥发油提取、成分分析及应用的研究进展

李俊健，林锦铭，高杰贤，黎攀，杜冰,2*

(1.华南农业大学 食品学院，广州 510642；2.岭南现代农业科学与技术广东省实验室，广州 510642)

陈皮(Citrireticulataepericarpium)是芸香科植物CitrusreticulataBlanco及其栽培变种的成熟干燥果皮，作为我国的传统药材被收载于《中国药典》，是一种药食同源的植物性食材，因其具有理气健脾、燥湿化痰等功效而被广泛应用。

陈皮的化学组成成分较多，主要活性物质包括黄酮类、挥发油类、生物碱类、多糖类等，其中挥发油是重要的药效成分，主要包括D-柠檬烯、γ-松油烯、β-月桂烯、α-蒎烯等，具有抗菌、抗炎、抗肿瘤、平喘镇咳等功效[1]。陈皮挥发油主要集中于外果皮中，属于柑橘类精油，气味芳香宜人，作为一种重要的香原料和抗氧化剂已被广泛应用于食品、药品、卫生等领域[2-4]。陈皮挥发油具有广泛的应用价值，本文对陈皮挥发油的提取方法、成分分析及应用研究进展进行了综述，为该挥发油的进一步开发利用提供了理论依据。

1 陈皮的品种及分布

《中国药典》明确记载，陈皮分为陈皮和广陈皮；其中陈皮的栽培变种有大红袍(Citrusreticulata“Dahongpao”)、温州蜜柑(Citrusreticulata“Unshiu”)和福橘(Citrusreticulata“Tangerina”)；广陈皮则来源于茶枝柑(Citrusreticulata“Chachi”)，常三瓣相连，对光透视点状油室透明清晰，质地较为柔软[5]。陈皮在全国各地均有分布，其中又以广东、四川、福建等地的产量最为丰富；茶枝柑主产于广东新会，故广陈皮也被称为新会陈皮，传统认为新会陈皮为道地药材。不同品种和产地的陈皮虽然药理作用相差不大, 但其在化学成分组成和含量上仍有差别[6]。

2 陈皮挥发油的提取方式

目前常用的陈皮挥发油提取方法有水蒸气蒸馏法、共水蒸馏法、超临界CO2萃取法、连续相变萃取法和酶解辅助法5种，各种方法的提取率相差较大且纯度不一。一般陈皮挥发油的提取率取决于陈皮的品种，皮的厚薄和皮上油泡数量及油泡含油量的多少。

2.1 水蒸气蒸馏法

水蒸气蒸馏法(steam distillation，SD)是最常见的挥发油提取方法之一，原理是利用水沸腾产生水蒸气，将挥发性成分一同蒸馏出来后冷凝收集，该方法操作简便，适合大规模生产使用，但存在着高温破坏部分挥发性物质使香味失真、提取用时过长和水蒸气分布不均匀的缺点。李瑞明等[7]研究表明最佳提取工艺为蒸馏水浸泡1 h，料液比1∶8，蒸馏5 h，此条件下挥发油得率为5.41%。陈琳等[8]利用响应面法研究陈皮挥发油提取率，结果表明最佳工艺条件为粉碎后陈皮过60目筛，10倍液料比，提取5 h，此条件下挥发油得率为3.40%。

2.2 共水蒸馏法

共水蒸馏法(water distillation)是将原料完全浸泡于水中并加热至沸腾，水蒸气和挥发性成分共同被馏出分离而得到挥发油的一种方法，常被应用于实验室中，该方法设备简单便宜，缺点是长时间的高温和水解作用会使热敏性挥发性物质发生变化，导致香味变差。Clevenger分离器是共水蒸馏法中最普遍使用的精油分离器，高蓓[9]的研究改进了Clevenger分离器并与原Clevenger分离器进行了对比，结果表明在水蒸气蒸馏2 h的工艺条件下，改进的Clevenger分离器可显著提高广陈皮挥发油的出油率，且各年份广陈皮挥发油得率差异较大。

2.3 超临界CO2萃取法

超临界CO2萃取法(supercritical CO2extraction，SFE)是一种绿色的挥发油提取技术，其操作温度相对较低，因此适合于热敏性物质的提取，现已被广泛应用于中药挥发油提取领域。CO2极性类似于正己烷，该技术实质上为溶剂提取法，该提取方法能最大限度地保持挥发油的香气，缺点是生产设备昂贵，提取所得挥发油包含了其他非极性物质，因此质地较为黏稠，颜色深，需要结合其他分离手段进行精制。黄景晟等[10]研究表明，最佳提取工艺为萃取温度35 ℃,萃取压力16 MPa，萃取时间120 min，原料颗粒度为陈皮粉碎过30目筛,在此条件下，陈皮挥发油得率为3.96%。廖金花等[11]研究对比了超临界流体萃取法和水蒸气蒸馏法提取到的陈皮挥发油，结果表明SFE挥发油主要成分是相对分子质量较大、挥发性较弱的棕榈酸，SD挥发油主要成分则是相对分子质量较小、挥发性较强的D-柠檬烯，两种方法所得挥发油成分不完全相同，且SFE法挥发油的提取率比SD法高。

2.4 低温连续相变萃取法

低温连续相变萃取法是在45 ℃左右低温和0.2～2 MPa较低压力下，使用气-液连续相变的萃取溶剂对原料进行萃取，经减压蒸发气化分离得到挥发油的一种技术。该技术可以在室温条件下对原料进行连续的逆流萃取，不会对热敏性物质产生破坏。周国海等[12]优化了低温连续相变萃取法提取陈皮挥发油的工艺，结果表明最佳工艺为原料颗粒度40目,萃取时间70 min, 解吸温度75 ℃,萃取温度30 ℃,萃取压力0.5 MPa，此工艺下挥发油得率为3.31%，形态为黄色至红棕色的半固体膏状物。

2.5 酶解辅助法

酶解辅助法是在水蒸气蒸馏法的基础上，加入适宜的酶(一般为纤维素酶)以提高挥发油得率的一种方法。在酶的作用下，植物细胞壁组织水解,有效成分溶出，酶解法不仅能提高挥发油得率, 且无需特殊设备、操作简便，目前已有相关文献报道利用酶解法辅助提取植物原料中的精油[13]。周容等[14]公开了一种使用酶解辅助提取陈皮精油的方法，其使用β-葡聚糖酶、纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶组合成的复合酶对陈皮进行酶解，随后进行连续回流提取3 h，陈皮精油得率最高为2.37%，GC-MS结果显示酶解法比水蒸气蒸馏法提取出了更多的挥发性成分，有助于丰富陈皮精油的香气。

综上所述，陈皮挥发油的提取工艺均存在着不同的优缺点(见表1)，生产上可以结合实际情况进行选择。

表1 陈皮挥发油提取工艺优缺点比较Table 1 Comparison of advantages and disadvantages of essential oils extracted from Citrus reticulata Blanco

3 陈皮挥发油的成分分析

陈皮挥发油的成分及含量与陈皮的不同品种、贮藏时间、炮制方法和挥发油提取方式息息相关。

3.1 陈皮品种对成分的影响

不同品种的陈皮是决定其挥发油香气成分的基础。杨元丰等[15]对《中国药典》中4个品种来源的陈皮挥发油成分进行了GC/MS检测和主成分(PCA)与聚类分析，结果表明4个陈皮样品中的挥发油化学成分组成基本相似，但同一地区不同品种、不同地区不同品种的样品相似性均存在较大差异，茶枝柑样品与其他陈皮样品的α-蒎烯、β-蒎烯、g-萜品烯、萜品油烯、D-柠檬烯含量区分明显。何静等[16]采用GC/MS对广陈皮精油的特异性进行分析，提取广陈皮和来自广西、浙江、四川地区陈皮的精油，其中广陈皮精油含量更高，组分种类也远比其他地区陈皮丰富；广陈皮精油中还检测出了特征性化合物2-(甲氨基)苯甲酸甲酯、2,6,6-三甲基双环庚-2-烯和6,6-二甲基-2-亚甲基-双环庚烷。陈彤[17]应用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、相似度分析法和PCA分析法寻找不同产地陈皮挥发油之间的相似性及差异性，结果表明不同产地陈皮挥发油得到了良好区分，其中左旋-α-蒎烯、α-法尼烯、β-蒎烯和大根香叶烯变化较大，可作为分类陈皮挥发油产地和质量指标。由此说明不同品种的陈皮挥发油成分种类和含量不尽相同，广陈皮与陈皮的挥发油存在着差异，这也为广陈皮的独立区分提供了证据。

3.2 贮藏时间对成分的影响

“一两陈皮一两金，百年陈皮胜黄金”，陈皮的贮藏时间是决定其价格和消费者购买意愿的重要因素，陈皮素有“陈久者良”的说法。段庆[18]研究发现新会陈皮的挥发油含量随着存储时间的延长呈下降趋势。梁天一等[19]采用气相-离子迁移谱(GC-IMS)技术分别比较了新会陈皮贮藏1，3，7，12年的挥发性风味物质，研究发现糠醛、环己酮、庚醛、1-丁醇、己醛、2-己醇等为共同风味物质；1年陈皮的萜烯类物质的含量相对较少，12年陈皮的特征性风味物质松油醇和芳樟醇明显高于其他3个年份，3年和7年的陈皮风味物质较为相似，主要风味物质为松油醇、癸醛、庚醛等；样品陈皮最主要的风味物质还是醇、酮、醛三类，但是不同陈化年份陈皮的挥发性风味物质差异显著。丘芷柔等[20]以1978年、2000年、2013年陈皮为原料，采用顶空固相微萃取结合GC-MS的方法检测出了44种挥发性成分，随着陈皮贮藏年限的延长,挥发性物质的种类会明显增多, 其中以烃类、醛酮类和酚类等物质变化最为明显。陈荣荣[21]对不同陈化年份陈皮的香气和挥发油组分进行了系统比较；感官评价结果表明不同陈化年份的陈皮在果香、油味和霉味强度上存在显著差异；不同年份陈皮香气多数为萜烯类、醇类及醛类化合物，陈化3年陈皮中检测到特征性组分橙花醇、2,4-癸二烯醛及乙酸橙花酯，而陈化10年陈皮挥发油中α-甜橙醛及N-甲基邻氨基苯甲酸甲酯相对含量明显高于其他年份陈皮样品。陈皮的贮藏时间对其香气成分的变化有着显著影响，众多研究表明醇类、酚类、醛酮类及萜烯类化合物的变化是陈皮香气变化的物质基础，为陈皮的“久置醇香”之说提供了科学依据。

3.3 炮制方法对成分的影响

最早被记录在册的陈皮炮制方法“去赤脉,去瓤”出现在唐代孙思邈的《备急千金要方》中，在随后的1400多年间，陈皮的炮制方法逐渐发展至20余种，以满足在临床上的不同需求。《中国药典》中陈皮的炮制方法为“除去杂质,喷淋水,润透,切丝,干燥”，其余地方的中药炮制规范还有蒸制、麸炒、土炒、盐制、蜜制等方法，经不同炮制方法制得的陈皮在挥发油的含量及成分上均有不同的变化[22]。潘盼盼等[23]利用GC/MS对比醋制、麸炒、蜜制、土炒4种炮制陈皮的挥发油成分的种类及其差异，发现4种炮制陈皮中测得的挥发性成分共有180种，其中含量最高的挥发性成分均为D-柠檬烯，其他含量较高的还有麸炒中的(4R)-1-甲基-4-(1-甲基乙烯基)-环己烯，土炒中的萜品烯，蜜制中的松油醇；通过不同辅料炮制后挥发油新增成分达94种。姜琼等[24]研究对比了喷水切丝干燥和蒸制后干燥两种不同炮制方法的陈皮挥发油成分，发现蒸制后陈皮挥发油含量下降，新增了古巴烯、桧烯、香茅醇等9种化合物，麝香草酚、4-蒈烯、橙花醇等9种化合物消失。以上说明陈皮的炮制对其挥发性成分的影响较为显著，这可能是影响不同陈皮炮制品药效作用的物质基础。

3.4 提取方式对成分的影响

通过不同的制备方法得到的陈皮挥发油成分有所不同，其中以超临界CO2萃取法和低温连续相变萃取法得到的挥发油成分最复杂，除了萜烯、醛酮、醇类等化合物外，还包含脂肪酸及其酯类等脂溶性成分。陈琳等用水蒸气蒸馏法制得的陈皮挥发油主要成分为D-柠檬烯、散花烃、γ-萜品烯等，GC/MS鉴定出来的化合物共有40个；黄景晟等用超临界CO2萃取法制得的陈皮挥发油鉴定出了31种化合物，含量较高的分别有9,12-十八烷二烯酸甲酯、反-9-十八碳烯酸甲酯及亚麻酸甲酯等。

续 表

4 陈皮挥发油的应用

因陈皮挥发油具有抗氧化、抑菌、抗肿瘤、护肝、减轻消化道溃疡等作用而被广泛应用于食品、医药、农业等领域，其药理作用与挥发油主要成分有一定的关系，其主要活性成分见表2。

表2 陈皮挥发油主要活性成分结构及其功能Table 2 The structure and function of main active components of essential oils from Citrus reticulata Blanco

4.1 在食品方面的应用

陈皮是药食同源食物，既可以作为中药使用，也可以应用在日常的饮食烹饪中。陈皮经过精深加工可制成陈皮酵素、柑普茶等产品，产品的香味和保健功能与陈皮挥发油息息相关。在食品工业中，陈皮精油具有重要用途，原理是基于它的抑菌性和增香性。He Qi等[25]用提取出来的陈皮挥发油对新鲜鲷鱼进行浸泡保鲜试验，结果表明陈皮挥发油可以有效减缓鱼肉的水分、微生物、感官和质构等特性变化，提示陈皮挥发油对水产品有良好的保鲜作用。Wilma du Plooy等[26]研究发现部分萜烯类化合物抗青霉菌活性较强，水果经精油涂抹保护后水分损失明显降低。除了延长食品的货架期，陈皮精油还可以作为天然香料添加至食品中，赋予食品和饮料天然的陈皮香气。

4.2 在医药上的应用

陈皮挥发油在医学上有一定的用途，其抗氧化能力随着陈皮储存时间的延长而增强，并且对革兰氏阳性菌具有较强的抗菌活性[27]。陈皮的黄酮类物质抗肿瘤活性已被研究较多，但较少有陈皮挥发油抗肿瘤的报道；曾臣红等[28]证实了陈皮挥发油可抑制卵巢癌HO-8910PM细胞的增殖,并通过活化Caspase-3酶、改变细胞膜通透性等方式导致癌细胞的凋亡。此外，陈皮挥发油还有促消化、止咳祛痰等功效，是日常保健、治疗消化不良和痰多咳嗽的佳品。

4.3 在农业上的应用

植物精油是一种天然的次生代谢产物，具有广谱的杀虫活性，其含有的多种挥发性物质可以抑制昆虫的发育、进食、产卵等行为，是一种天然绿色的杀虫剂。章振等[29]研究发现陈皮精油对小菜蛾的孵卵行为产生了抑制作用，因此陈皮精油可用于小菜蛾的绿色防控中。陈皮精油中含有的芳樟醇对许多昆虫具有毒性、产卵威慑性和驱避性，可以作为环保型昆虫控制剂代替传统农药，具有广泛的应用潜在价值[30]。

4.4 在其他方面的应用

陈皮挥发油在香精、化工、卫生等领域也有着巨大的潜在应用价值。杨雪燕等[31]开发了一种陈皮电子烟雾化液，将陈皮精油按照一定配比加入电子烟雾化溶剂中，可以赋予电子烟陈皮头香香气特征并增加电子烟的香气丰满度，GC-MS数据显示陈皮精油中的有效成分能随着电子烟烟液加热产生的蒸气进入口腔，有望在享受抽吸感的同时达到一定的止咳化痰疗效。陈皮精油对人脑电波和睡眠活动有促进影响，实验结果表明陈皮精油具有镇静作用，吸入一定量的精油将会使脑电波发生变化，有助于改善人的睡眠活动[32]。葛永红等[33]开发一种空气清新剂模型，对比研究了5种中药挥发油对大肠杆菌等有害菌的体外最低抑菌浓度，结果显示陈皮挥发油的最低抑菌浓度为1 g/mL,与薄荷挥发油效果一致。

5 展望

近年来，随着人们健康意识的提升，陈皮作为一种传统的药食同源食物，对其活性成分进行分离提取研究具有广泛的潜在应用价值，也为陈皮产业的发展带来了机遇和挑战。陈皮挥发油作为其发挥化痰止喘、健脾开胃功能的主要成分，已被研究得较为深入，但是对于陈皮挥发油的产品开发及其他活性物质的分离提取还有待进一步的研究，今后可将研究重点放在陈皮挥发油的代谢途径、风味解析和二次加工产品开发上。另外,陈皮挥发油成分受品种、储存时间、提取方式等因素影响较大，下一步有必要对陈皮优良品种的果树进行育种和栽培工作，以保证陈皮挥发油的活性与功效。