榄香烯提取工艺研究进展

申伟培，曾 铮，黄振光，罗 俊，蓝琼妮，向长溢

（广西医科大学第一附属医院，广西 南宁 530021）

榄香烯为倍半萜烯类化合物，分子式为C15H24，相对分子量为204，分子中含有3 个不饱和双键，根据双键位置的差异，形成4个同分异构体：α-榄香烯、β-榄香烯、γ-榄香烯和δ-榄香烯，分子结构见图1。其异构体理化性质极为相近，并表现出相似的抗癌活性，但也有认为β-榄香烯是起抗癌活性的主要物质，具有最强的抗肿瘤活性。药理学及临床研究证明，榄香烯是一种疗效确切的非细胞毒性抗肿瘤药物［1-3］，从莪术中提取的榄香烯已开发成抗肿瘤药物。

图1 榄香烯的同分异构体

榄香烯可通过化学合成或从植物挥发油中分离纯化获得。但目前全化学合成方法还难以实现工业化生产，其难点在于反应过程中立体选择性加成反应的控制。榄香烯主要存在于许多植物的挥发油中，因此，从植物挥发油中提取是获取榄香烯的主要途径。挥发油的提取方法有水蒸气蒸馏法、溶剂法、压榨法和吸收法、微波法、超声法、超临界流体萃取法和亚临界水提取法等，其中从植物中提取榄香烯的方法主要有水蒸气蒸馏法、溶剂提取法和超临界二氧化碳流体萃取法。现将各种提取方法的研究及应用现状综述如下。

1 水蒸气蒸馏法

水蒸气蒸馏法是将药材粉碎后，加水浸泡，再以共水蒸馏、隔水蒸馏或水蒸气蒸馏等方式来提取挥发油。该方法以水为溶剂，设备简单，容易操作且成本较低，是目前制药企业提取挥发油的通用方法。李红侠等［4］按《中华人民共和国药典》挥发油测定法提取温莪术挥发油，挥发油的收率为1.63%，总榄香烯相对含量为6.79%。佟磊等［5］研究显示，莪术挥发油提取时，药材的适宜粒度为20～40 目，浸泡时间对挥发油提取无影响，挥发油的收率为1.71%。Franco 等［6］研究巴西桃金娘科植物Eugenia.Patrisii（9月份）的挥发油，采用水蒸气蒸馏提取3 h，得率为0.77%，γ-榄香烯含量为25.89%；Eugenia punicifolia（5月份）挥发油得率为0.26%，β-榄香烯含量为25.12%。巴西胡椒科Piper lhotzkyanum的新鲜叶经水蒸气蒸馏提取，挥发油的得率为（0.60±0.23）%，油中的β-榄香烯含量高达21.96%［7］。波兰Nigella damascene种子经水蒸气蒸馏提取3 h，挥发油得率为0.436%，β-榄香烯含量高达47.37%［8］。Lima 等［9］采用水蒸气蒸馏法提取巴西番荔枝科Onychopetalumperiquino叶子的挥发油，得率为0.24%，挥发油中β-榄香烯含量高达53.16%。以上研究文献显示，部分国外的药用植物的榄香烯含量和得率远高于国内的植物，有望作为榄香烯新的植物提取来源。见表1。

表1 水蒸气蒸馏法提取榄香烯的得率

2 溶剂提取法

采用溶剂法提取挥发油常利用低沸点的有机溶剂或混合溶剂来回流加热或冷浸提取药材，所得浸提液除去溶剂后得到挥发油粗品。刘娜等［10］将蓬莪术粗粉置于索氏提取器，用乙醚连续提取8 h，挥发油得率为2.0%，β-榄香烯相对含量为4.277%。韦会平等［11］采用蒸馏水、乙二醇和无水乙醇混合溶剂提取紫茎泽兰的挥发油，收集80～120 ℃的馏出液，再以石油醚萃取3次，萃取液减压除掉溶剂，得油率为1.2%，β-榄香烯含量为27.2%。邹传宗等［12］比较乙醚回流提取与共水蒸馏法对温郁金挥发油的提取效果，结果乙醚回流提取物的β-榄香烯含量达到24.05%，得率为0.4%，优于共水蒸馏法的0.19%。王平等［13］优选出微波辅助石油醚提取莪术挥发油的工艺：莪术细粉加8倍量的溶剂，在700 W 功率下提取550 s，出油率为4.70%，榄香烯含量为1.94%。王小琴等［14］采用8倍量70%乙醇超声提取莪术中莪术醇与β-榄香烯，提取时间为20 min，结果提取物中β-榄香烯含量为0.012%，与水蒸气蒸馏法、浸渍提取比较，该工艺能大大缩短提取时间。张师辉等［15］研究表明，温莪术用乙酸乙酯超声（40 kHz，500 W）提取40 min 所得提取物的β-榄香烯含量为4.69%，高于水蒸气提取法和索氏提取法。陈长锴等［16］研究发现，采用氯化胆碱-尿素组成的低共熔溶剂提取胡椒叶精油效果最好，具体工艺参数：液料比为14︰1 ml/g，超声功率300 W，蒸馏时间53 min。结果胡椒叶精油收率为1.380%，δ-榄香烯含量为19.75%，β-榄香烯含量为5.13%，榄香烯含量为24.88%，与水蒸气蒸馏法和超声辅助水蒸气蒸馏法比较，精油得率分别提升了14.33%、5.18%。根据以上文献计算出各方法提取所得的榄香烯得率，最高的是采用乙醚回流提取温郁金的方法，得率为0.4%。见表2。

表2 溶剂法提取榄香烯的得率

3 超临界二氧化碳流体萃取法（SFE-CO2）

SFE-CO2是利用超临界状态下的CO2流体作为萃取溶剂，从药材萃取出目标组分的一种新型分离技术。该技术已广泛应用到中药的挥发油提取研究中。研究表明，萃取温度、气体流量、萃取压力和萃取时间对榄香烯得率有显著的影响［17-18］。吴长岩等［17］建立起莪术挥发油的提取工艺：药材粉碎为40目粉末，压力40 MPa、温度40 ℃、流量24 L/h、萃取90 min，所得挥发油中β-榄香烯含量为0.035%。吴琳华等［18］采用超临界流体萃取广西莪术挥发油中β-榄香烯，提取工艺为：压力25 MPa、温度60 ℃、流量8 L/h、萃取90 min，β-榄香烯得率为0.027%，远高于水蒸气蒸馏法得率（0.013%）。李红侠等［4］采用超临界CO2萃取法分析温莪术油的化学成分，提取条件为：药材粉碎为粗粉，压力16～18 MPa，温度60～63 ℃，萃取2 h，流量80～100 kg/h；解析釜Ⅰ压力11～12 MPa，温度55 ℃；解析釜Ⅱ压力6 MPa，温度53 ℃。莪术油的收率为2.55%，并含7.09%的榄香烯。阎克里等［19］比较了乙酸乙酯提取法、正己烷提取法、石油醚溶剂提取法、超声辅助溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、SFE-CO2法提取白术挥发油的提取率，发现SFE-CO2法得率最高（3.135%），榄香烯含量为1.5%。陈淑莲等［20］在12 Mpa低压下加入乙醇夹带剂萃取白术挥发油，β-榄香烯的含量由高压下的4.8%提高到8.0%。印度学者采用SFE-CO2提取姜科植物Curcuma caesia的挥发油，在50 ℃、15 MPa条件下得率为22.4%，β-榄香烯的含量高达16.38%［21］，远高于国内报道的姜科植物的挥发油得率和榄香烯得率水平。见表3。

表3 SFE-CO2法提取榄香烯的得率

4 结语

综合上述文献报道可以发现，在提取榄香烯的方法中，水蒸气蒸馏法的得率是最低的，溶剂提取法次之，超临界流体萃取法的得率最高。但也有学者报道了相反的结果，项秀娣等［22］研究发现水蒸气蒸馏法提取的莪术油中β-榄香烯的含量高于石油醚提取。佟磊等［5］采用超临界流体萃取法制得的莪术挥发油中不含莪术二酮、β-榄香烯等抗癌活性成分。吴妹等［23］研究显示，温莪术水蒸气蒸馏提取的β-榄香烯含量高于石油醚超声提取。

就工业应用价值而言，水蒸气蒸馏法无疑是简单、经济的，但存在工艺与装备的适应性差、关键工艺参数的控制不合理等原因，导致在生产过程中挥发油品相差，易乳化，提取率普遍较低。溶剂提取法得到的挥发油含较多非挥发性杂质，必须进一步精制提纯，但在纯化过程中，可能伴随有挥发油和目标成分的损失。至于溶剂残留问题，在化学药的合成中用到的有机溶剂远比文献报道的复杂，通过现代的化工技术足以处理溶剂残留问题，因此，采用此方法主要考虑溶剂成本及工艺车间的运行成本。超临界流体萃取温度低，能有效防止热敏性成分的氧化分解和逸散，能完整保留化学信息，适用于热敏性挥发油的提取，而且提取速度快、效率高、选择性好，但夹带剂的选择和如何将夹带剂从萃取物中分离出来是目前亟待解决的问题，再加上设备所需的一次性投资大，运行成本高，限制了其普及推广。

榄香烯的提取方法各有优缺点，其中水蒸气蒸馏法在工业上最为常用，有机溶剂提取法在实验室阶段应用较多，超临界流体萃取温度低、效率高，为榄香烯的优选提取方法。因此，在选择提取方法时，应综合考虑植物的化学成分构成、挥发油的性质、结合状态，以及工业上的可行性、经济性、目标产物的得率，综合权衡后筛选出最合适的方法。