牡丹花精油在化妆品中的应用研究进展

刘 薇

（广州环亚化妆品科技有限公司，广东广州，510663）

近年来，天然植物精油由于其自然芳香的气味且具有一定的美容护肤功效，深受消费者喜爱。牡丹( Paeonia suffruticosa Andr)是毛茛科芍药属灌木，是我国十大传统名花之一，又名鹿韭、谷雨花、木巧药、富贵花、百两金等。其花大，单生，一般为深红色、粉红色和白色，色彩艳丽，被誉为"花中之王"，寓意富贵与吉祥，一直受到世人的珍爱。牡丹起源于我国的陕西，在我国已经有1500多年的悠久栽培历史，种植面积约为200 km2，主要分布在长江、黄河流域如河南、山东、安徽等地[1]。牡丹根皮、牡丹籽和牡丹花已被批准作为化妆品准用原料使用，其中牡丹花精油目前在国内的研究还处于起步阶段，本文主要就牡丹花精油的成分分析、提取方法及功效研究进行综述，以期为牡丹花精油在化妆品领域中的深入研究和开发提供参考。

1 牡丹花精油概述

牡丹花精油取自牡丹花瓣，是一种澄清透明的挥发性液体，具有芳香气味。据研究表明，消耗6000 kg的牡丹花瓣才能提取1 kg的牡丹花精油，成本极其高昂，因此，牡丹花精油也被称为“液体黄金”[2]。作为一种新兴的本土植物精油，牡丹花精油香气种类丰富，天然安全，含有多种人体所需的氨基酸及微量元素，帮助改善人体血液循环，促进细胞再生，缓解肌肤衰老，调节皮肤问题，平衡女性体内荷尔蒙分泌等作用，具有非常重要的研究价值。

2 牡丹花精油成分分析

刘建华等人在1998年采用GC-MS法从菏泽牡丹花精油中鉴定出香茅醇、香叶醇、芳樟醇等49种化合物，主要为醇、酸、酯、醛、酮及含氮化合物等[3]。余辉攀等对凤丹牡丹花瓣进行精油提取分析，经鉴定发现共含有 27 种化合物，其中杜鹃酮、诱虫烯、肉豆蔻酸乙酯等组分可能是使牡丹花呈现甜香气味的主要原因[4]。李莹莹等[5]通过固相微萃取-气相色谱-质谱法分离和测定了牡丹花精油中的成分，一共检测出38种化合物，其中乙酸乙酯、香茅醇、香叶醇、丙酸香叶酯等则是形成牡丹花精油香气的主要成分。周海梅等采用SPME-GC-MS对9个品种的牡丹花进行了分析鉴定，结果共鉴定出34种成分，各品种牡丹的共有成分为烷烃，主要是十五烷、十七烷、十九烷等，其中凤丹牡丹检出了27种成分，橙花醇、1,2-二甲氧基-4-[2-丙烯基]-苯、苯甲酸=牛儿酯是其特有成分[6]。张静等对不同品种的牡丹花精油成分进行了研究，发现不同花期不同品种的牡丹花精油成分与相对含量均有一定的差别，其中盛花期大多为醇类和萜烯类，主要成分有香茅醇、香叶醇、1,3,5-三甲氧基苯等[7]。孙嘉怡对14种不同品种的牡丹花精油进行成分分析，共发现了163种物质，其中主要成分为二十一烷、十九烷、植醇和芳樟醇氧化物等[8]。

研究发现，采用不同的提取方法对牡丹花精油成分的影响较大，如李培源等采用水蒸气蒸馏法（HDE）得到的臭牡丹挥发油仅鉴定出了28种化合物，主要的成分为棕榈酸、亚油酸、二十七烷、叶绿醇等[9]，而刘俊民等通过超临界萃取结合分子蒸馏方法（SFE-MD)提取的牡丹花精油，一共鉴定出95种组分，其主要成分有樟脑、芳樟醇、松油醇、黄樟脑、桉叶油醇、4-萜烯醇等[10]。可能是因为传统的水蒸气蒸馏法由于长时间的高温加热，导致其挥发性成分的损失。

3 牡丹花精油的提取方法

植物精油的提取技术由来已久，据史料记载，中世纪阿拉伯人就懂得利用水蒸气蒸馏法从植物组织中提取得到纯度较高的植物精油。如今，随着工业化进程的推进与技术的不断完善创新，可持续发展的绿色产品和环保理念越来越受追捧，植物精油的提取分离技术也在不断进步。

3.1 水蒸气蒸馏法

水蒸气蒸馏法（hydro distillation extraction, HDE）是传统的精油提取方法，适用于绝大多数芳香植物。其原理为共沸蒸馏，是利用植物精油各组分蒸汽压力的不同，使精油在低于100℃的条件下随着水蒸气从植物原料中蒸馏出来，蒸馏出来的油水混合物在经过冷凝后会分层，这样就能得到纯度较高的精油[11]。该方法所用设备简单，便于操作，成本低且绿色环保。目前水蒸气蒸馏法已广泛用于薰衣草精油、迷迭香精油、罗勒属植物精油、牡丹花精油等的提取[4,12]。该方法的不足之处在于耗时较长，且由于加热时间较长导致精油中的部分组分发生热分解和水解，造成气味发生变化，从而降低产品价值。目前人们也根据水蒸气蒸馏存在的问题对蒸馏设备进行了改进，大大改善了这一问题。

3.2 超高压提取法

超高压提取法（ultrahigh pressure extraction, UPE）是对植物原料中有效成分进行提取的一项技术[13]。它是在常温或较低温环境下，对料液迅速施加100 MPa以上的流体静压力，并在该压力下保持一段时间，从而达到高效、快速提取的目的。李双对该法进行了工艺优化实验，得出在原料粒度70目、料液比12 ml/g，提取压力330 MPa、保压时间12 min的工艺条件下，对牡丹花精油的提取率达到0.7265%，优于传统的水蒸气蒸馏法和超声辅助水蒸气蒸馏法，这两者的提取率分别为0.4274%和0.6336%[2]。

3.3 超临界流体萃取法

超临界流体萃取法（supercritical carbon dioxide fluid extraction，SFE-CO2）是近年来快速发展起来的新型化工分离技术，它是通过创造高压环境，使得CO2处于超临界状态，此刻的CO2具有特异的溶解性，可以用来提取植物中的挥发性成分，而当环境恢复常温和常压时，溶质的溶解度发生变化，溶解在超临界CO2中的植物精油就会与气化的CO2分开，以此达到选择性提取、分离化合物的目的。由于此方法在提取过程中温度偏低，防止了可能的水解和水溶作用造成的组分流失，同时还具有无溶剂残留、提取率高和绿色环保的特点，使提取的精油香气更加接近芳香植物本身的特有香气，且在萃取过程中提取出的一些高沸点化合物能帮助延长精油的留香时间，尤其适用于高档精油的提取制备。但是因为其成本比较高，目前多用于实验研究，还没有普遍投入工业化生产。刘阳阳研究了利用超临界CO2方法提取牡丹籽油，结果显示良好[14]。

3.4 亚临界水萃取法

亚临界水萃取（subcritical water extraction，SWE）是一种近十年来在国外取得重大突破的提取技术。该技术的显著优点是萃取效率高、耗能低、对环境友好，被称为是前景广阔、绿色环保的变革性技术[15-17]。亚临界水又叫过热水，是温度在100～374 ℃之间、通过高压保持液态的水，该状态下的水与有机溶剂化学性质相似，极性非常小[18]，可以用来提取中高极性或非极性有机物。目前亚临界水萃取已经用于多种植物精油的提取，杨倩等采用正交试验优化亚临界萃取牡丹籽油的工艺，最终得出最优化的工艺条件为萃取温度40 ℃、料液比1：2，而在此条件下牡丹籽油的萃取率可达到95.16%[19]。

3.5 分子蒸馏法

分子蒸馏（molecular distillation，MD）又称短程蒸馏，需要在高真空度的条件下完成。该法是利用液料中各组分蒸馏速率的不同，实现液体混合组分的分离。尤其在分离、纯化成分复杂及热敏性的天然产物时，采用分子蒸馏法的操作过程中温度远低于正常压力下的沸点温度，植物原料受热的时间非常短，极大程度保存了产品中有效成分的活性，除此之外，该方法还可以有效地阻止其他毒性物质的进入，提高了产品的安全性。吴震生等利用分子蒸馏技术提纯精制牡丹花瓣精油，采用正交实验对提取压力、进料速率、进料温度、操作压力、蒸发温度、内冷凝器温度等因素进行研究，考察其对牡丹挥发油提纯的影响，进而得出最优提取工艺为进料速率1 ml/min、进料温度55 ℃、操作压力2 Pa、蒸发温度145 ℃、内冷凝器温度30 ℃[20]。刘俊民等采用超临界萃取结合分子蒸馏技术对凤丹牡丹鲜花精油的进行提取，并使用气-质联用（GCMS）对其挥发性组分进行分析和鉴定，结果显示牡丹鲜花精油含有95种组分，其中主要成分共7种，总含量达74%[10]。

3.6 其他提取方法

除上述植物精油新型提取方法外，随着对植物精油提取工艺的深入研究，逐渐开发出更加高效、绿色、安全的精油提取新技术。

超声波萃取法是利用超声波强化提取植物有效成分，通过提高萃取物分子的运动频率和速度，加快植物原料中目标组分的溶解，从而提高萃取效率[21]。该法显著的优点是提取时间较短、提取过程中温度不高、提取效率高，从而达到高效、节能、绿色安全的提取效果。目前，超声波辅助提取法己在植物精油提取中得到了广泛应用[22]。

微胶囊双水相萃取法是利用特殊的技术将固体、液体或气体物质包埋封存在一种微型胶囊内而成为固体微粒产品[23]。该方法是利用某些亲水性高分子聚合物水溶液超过一定浓度后可以形成两相的特点，而这两相中水分占有很大比例，可以形成双水相系统，这样提取出的植物精油质量高、提取率高。

生物酶制剂辅助提取法是另外一种新兴的提取技术，在该方法中，精油是根据酶的高度专一性，通过相应的酶水解或降解细胞壁内所含的纤维素等成分，破坏细胞壁结构，从而令植物组织中的有效成分更容易溶解到萃取液中[21]。该方法同样具有提取时间短、极大程度保护有效成分、反应条件温和等优势，但同时也存在有不能完全破坏植物原料细胞壁的缺陷[24]。

4 牡丹花精油作为化妆品成分的功效

牡丹花精油中含有丰富的酯类、烷烃类、萜烯类、醇类、酸类和芳香烃类，且干花精油的芳香烃类化合物比鲜花精油多[2]。应用于化妆品中可达到如下功效：

4.1 抗氧化

牡丹花提取物、牡丹花精油和牡丹花粉提取物都具有显著的清除自由基及抗氧化功效，多项研究通过抑制·OH自由基、DPPH·自由基、超氧自由基等的试验验证了这一效果[25-27]，而且还发现开花初期效果最佳[28]。李佩璇等还研究了用不同的干燥方法，发现真空冷冻干燥处理后的牡丹花蛋白、多酚、黄酮等活性成分很好地得到保存，抗氧化能力较佳[29]。He等[30]构建了光老化小鼠模型和皮肤切片的组织学分析，发现牡丹花蕾能够降低小鼠皮肤TNF－α、IL－6水平，提升小鼠皮肤中SOD和GSH－Px的活性。

4.2 抑菌

牡丹花精油中含有植醇、氧化芳樟醇和法尼醇等功效成分，因此具有抗炎抑菌、抗血小板活性等效果[31-32]。包雅婷等通过体外抗菌实验和网络药理学的筛选发现紫斑牡丹花、叶提取物对金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌等具有一定的抑制效果，抗菌的成分主要为黄酮和酚酸[33]。Ching[34]也对市售的牡丹花蕾进行精油成分提取与鉴定，结果共鉴定出50种精油组分，包括单萜类、苯环类、醇类、醛类、酮类、酯类、烃类和含氮类，其中高浓度的丁香酚和薄荷醇等具有显著的抗菌能力。

4.3 美白

最新研究发现牡丹花提取物达到美白功效的作用机制是通过调节cAMP‐CREB信号通路，下调黑色素生成相关蛋白基因的表达，最终导致黑色素生成减少[35]。陈佳龄等通过水提法制得牡丹花水提取液，并通过比色法检查其对酪氨酸酶单酚酶和二酚酶活性的抑制作用，结果显示随着牡丹花水提液质量浓度的增高，抑制酶活性能力也增强，其IC50分别为0.015 g/L和0.210 g/L，说明牡丹花水提液可有效阻止酪氨酸羟化以及多巴氧化，减少黑色素的生成[36]。余昊阳等通过对黑色素细胞生成的抑制实验发现牡丹花提取物中的黄酮类成分具有较强的抑制黑色素合成的能力，从而也印证了牡丹花提取物的美白效果[28]。

4.4 其他功效

牡丹花精油作为天然香料的一种，可以加在化妆品配方中使得产品产生独特的香气，由于其分子较小，易于扩散，可以迅速渗透到皮肤中，促进体内血液循环，改善皮肤粗糙暗沉等问题，令肌肤重拾光滑细腻的功效。近几年，人们还发现精油能减脂瘦身，排除多余脂肪及毒素，增强人体的排毒能力。此外，精油是植物天然的荷尔蒙，可以帮助调节女性内分泌、改善生理周期，是女性的绝佳补品。

5 展望

目前关于牡丹花精油的护肤功效大多集中在抗氧化、美白和抑菌等方面，关于其深层次的作用机制的研究较少，可能是由于其中的成分较为复杂，未能系统全面地对牡丹花精油进行测定比较。天然来源的油溶性成分在化妆品中的应用也具有一定的局限性，在气味、颜色、溶解度等方面都有不小的挑战。

为了推进牡丹功能性原料的配方应用，可以采用脂质体、微囊、空心微球等纳米包裹和缓释技术，改善牡丹花精油在稳定性等方面的上的不足，开展更深入的护肤机制的研究，进一步促进牡丹花精油在化妆品中的应用，实现其更为广泛的护肤价值。