苍耳提取物的提取方法及应用研究进展

文 悦 孟凡悦 李 琛

（东北林业大学家居与艺术设计学院，黑龙江 哈尔滨 150040）

苍耳（Xanthium sibiricumPatrin ex Widder）菊科苍耳属植物，广泛分布于我国东北、华北、华东、华南、西北及西南各省区。苍耳全株均有一定的药用价值，其主要化学成分，包括酚酸、挥发油、倍半萜内酯、脂肪酸、黄酮、水溶性苷等。其中，酚酸类和倍半萜内酯类为主要药效成分[1-4]，具有抗炎、抗氧化、抗过敏、抗肿瘤、抗菌、镇痛等多方面的作用[2-5]。对苍耳进行开发和利用，既可以缓解野生苍耳干枯易燃所带来的环境压力，又可以提高植物资源的利用率[6-7]。目前，苍耳提取物受到农业、医学等领域的持续关注，其常见的提取工艺有水蒸气蒸馏法、溶剂浸提法、超声辅助提取法、微波辅助提取法和超临界CO2萃取法。本文对苍耳提取物的化学成分、提取方法及应用领域进行了总结，旨在为苍耳有效成分的高效提取与合理利用提供参考。

1 苍耳的主要活性成分与作用

苍耳的产地、品种、部位、提取方式等不同均对酚酸、挥发油、倍半萜内酯、脂肪酸、黄酮、水溶性苷等活性成分的提取有影响，其中酚酸类、黄酮和倍半萜内酯类为主要的功能性成分。洪燕等[8-11]先后从苍耳中分离出多种酚酸类化合物，包括绿原酸、新绿原酸、咖啡酸等，是抗菌抗炎的有效活性成分[12-14]，如表1 所示。黄酮是大量存在于植物中的一类天然活性成分，具有抗氧化、抗菌、增强免疫力等作用[15-18]。倍半萜内酯是一大类次生代谢产物，苍耳提取物中含有苍耳亭、苍耳醇等物质[19]，如表2 所示，具有抗菌消炎、抗过敏、抗肿瘤等作用[20-23]。

表1 苍耳草中酚酸类化合物Tab.1 Phenolic acids in Xanthium sibiricum Patrin ex Widder

表2 苍耳草中倍半萜内酯类化合物Tab.2 Sesquiterpene lactones in Xanthium sibiricum Patrin ex Widder

2 苍耳提取物的提取方法

针对苍耳中化学物质的提取方法有很多，主要包括水蒸气蒸馏法、溶剂浸提法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法、超临界CO2萃取法等。

2.1 水蒸气蒸馏法

水蒸气蒸馏法属于比较传统的方法，将苍耳草与水共同蒸馏，使挥发性成分随水蒸气一并馏出，经冷凝分取挥发性成分，具有操作简单、技术成熟、成本低廉等优点，一般用于提取苍耳挥发油。覃振林等[24]利用该方法提取了苍耳挥发油，并采用气相色谱-质谱-计算机分析技术，从中分离出78个组分，确认了苍耳子中的24种成分和苍耳草中的32种成分。王淑萍等[25]采用该方法提取苍耳子中的挥发油，发现其得油率为0.2 mL/100g。虽然水蒸气蒸馏法技术较为成熟，但其提取率和产量均较低。

2.2 溶剂浸提法

溶剂浸提法是利用苍耳中各组分在特定溶剂中溶解度的差异，使其完全分离或部分分离的方法，常用的溶剂有水、乙醇等。熊海蓉等[26]通过正交试验确定了苍耳子中抗寒物质的最佳提取工艺条件，其具体参数为乙醇浓度为50%、料液比为1∶9 （g/mL）、提取温度为80 ℃、提取时间为40 min、提取次数为3次。在此条件下，粉体抗寒物质的产率为10.0%。张成等[27]在对比研究苍耳子和田基黄中的黄酮总含量时，也采用正交试验法确定了乙醇浸提法的最佳工艺条件。结果显示，苍耳子最佳浸提条件为乙醇浓度为60%，提取温度为70 ℃，提取时间为4 h，料液比为1∶30 （g/mL）。在此条件下，苍耳子中总黄酮的提取率为3.89%。任雪峰等[28]在采用水提法提取苍耳单宁时，在单因素试验的基础上利用响应面分析法优化苍耳单宁的提取工艺，发现其最佳提取工艺条件为料液比为1∶40 （g/mL），提取温度为50 ℃，提取时间为95 min。在此条件下，苍耳单宁的提取率和理论提取率接近。溶剂浸提法虽然操作简单，但提取时间较长，无法适应现代工业的需求。

2.3 超声辅助提取法

超声辅助提取法是利用超声波的空化和机械效应破坏苍耳的细胞结构，使溶剂渗透到细胞中，加速有效成分的溶解。一般情况下，超声辅助提取法比水蒸气蒸馏法所用的时间更短，提取率也更高[29]。王浩等[30]采用超声辅助提取法对东北苍耳子倍半菇类化合物的提取进行了研究，确定其最佳提取工艺为13倍量的无水乙醇，浸泡时间为3 h，超声波萃取40 min。李贵花等[31]通过单因素试验，考察了乙醇体积分数、料液比、浸泡时间和超声时间等因素对超声辅助提取苍耳子总黄酮过程的影响。在此基础上，进行Box-Beknhen中心组合设计，以苍耳子总黄酮提取得率为响应值，采用响应面分析法研究了各因素及其交互作用对苍耳子总黄酮提取率的影响。结果表明，在乙醇体积分数为61%，料液比1∶26 （g/mL），浸泡时间为15 h，超声提取时间为26 min提取工艺下，苍耳子总黄酮的得率可达44.15 mg/g，与模型预测值基本一致。

2.4 微波辅助提取法

微波辅助提取法是利用电磁场的作用，使苍耳中的某些成分与基体分离，并保持提取物原本状态的方法，具有快速高效、加热均匀等优点。王佩华等[32]利用微波辅助技术提取了苍耳茎中的总黄酮。在溶剂为乙酸乙酯，微波功率为800 W，处理时间为2 min，料液比为1∶15 （g/mL）的条件下，黄酮的平均提取率为12.08%。与溶剂浸提方法相比，该方法的提取时间更短，提取效率更高。赵文英等[33]通过单因素试验，考察了不同溶剂、微波功率、微波作用时间及料液比对微波辅助提取苍耳子油的影响，确定了最佳提取工艺，即溶剂为无水乙醇，微波功率为595 W，处理时间为12 min，料液比为1∶10。该法提取的苍耳子油与传统方法提取的苍耳子油的成分无明显差异。高齐等[34]在提取苍耳子生物碱时，考察了乙醇浓度、提取温度、提取时间、料液比对等参数的影响，并通过正交试验确定了最佳提取条件，即乙醇浓度为70%，微波处理时间为5 min，微波处理温度为50 ℃，料液比为1∶25。在此条件下，苍耳子生物碱的提取率可达2.41%。

2.5 超临界CO2 萃取法

超临界CO2萃取法是以超临界CO2为溶剂，从苍耳中把有效成分萃取出来，这种方法更加高效， 避免了有机溶剂的残留和高温带来的不利影响， 品质更佳[35]。然而其处理设备昂贵，目前未实现大规模的工业化生产。徐鹏翔等[36]采用超临界CO2萃取技术对苍耳叶中的挥发油进行提取，并考察了萃取时间、萃取温度、萃取压力、粉碎目数等对萃取率的影响。结果表明，在萃取时间为90 min，萃取温度为35 ℃，萃取压力为28 MPa的工艺条件下，挥发油的提取率可达4.56%。王虹等[37]分别采用水蒸气蒸馏法和超临界CO2萃取法提取了苍耳子中的挥发油，并采用气相色谱-质谱法对其化学成分进行分析，共鉴定出74个成分。其中，超临界CO2萃取法提取的挥发油中鉴定出成分69个，水蒸气蒸馏法提取的挥发油中鉴定出成分有63个，两者共有成分58个，说明超临界CO2萃取法不能完全取代水蒸气蒸馏法。

3 苍耳提取物的应用

3.1 在农业领域的应用

苍耳提取物含有丰富的活性物质，对一些植物病原菌具有很强的抑制作用，可用来防治蚜虫、粘虫等农业害虫。近年来，关于苍耳在农业领域的研究日益增加。孟学英等[38]通过对苍耳提取物苍耳亭的化学结构进行改造，合成得到18 种单体化合物，并采用室内生测法测定了化合物对二斑叶螨和粘虫的杀虫活性。结果表明，苍耳提取物不仅对二班叶螨雌成螨具有较好的触杀活性，对粘虫也具有良好的触杀、胃毒和拒食作用。王春等[39]发现，苍耳不同部位的提取物对大豆蚜均有一定的毒杀活性，毒杀活性大小依次为叶>茎>种子>根。当苍耳叶提取物浓度在75 mg/mL以下时，对其天敌瓢虫的杀伤力较小，可以安全应用。梁魁景等[40]通过菌丝生长速率测定法和病原孢子萌发率测定法发现，苍耳提取物对大葱紫斑病原菌具有较强的抑制作用。何源等[41]以意大利苍耳全草为原料，经90%乙醇超声辅助提取后，分别用不同溶剂进行萃取，最终得到石油醚相、氯仿相和乙酸乙酯相。采用菌丝生长速率法研究各相对灰葡萄孢（Botrytis cinerea）、茄交链孢（Alternaria solani）、尖孢镰刀菌（Fusarium Oxysporum）、链格孢（Alternaria alternata）等植物病菌的抑菌活性。结果表明，这3 种萃取相对4 种植物病原真菌均具有显著抑制且呈浓度依赖性。其中，氯仿萃取相对4 种植物病原真菌抑制效果最好，当浓度为800 μg/mL时，其抑制率可达50%以上。

3.2 在医学领域的应用

苍耳是一种传统的中药材，其提取物具有抗菌消炎作用，可以用于治疗鼻炎、肿瘤等。邵深深等[42]发现，苍耳种子水提液可能通过抑制LAT/PLCY1/PKC信号通路的表达，抑制肥大细胞脱颗粒，从而改善小鼠过敏性鼻炎的症状。池英超[43]随机选择2020 年1～12 月某医院接收的急性鼻窦炎患者100 例，以数表法分为对照组和观察组，每组50 例。对照组采用常规西药治疗，观察组采用苍耳子散治疗，结果发现，对急性鼻窦炎患者应用苍耳子散治疗效果显著，可有效改善其临床症状，降低机体炎症水平，促进康复。王霄彤等[23]发现，苍耳亭对过敏性皮炎有明显的治疗作用，其机制可能是通过抑制上皮细胞产生的TSLP以及巨噬细胞产生TNF-c发挥抗炎作用。蔡亚云等[21]通过体外肿瘤细胞抑制试验及体内抗肿瘤试验证明了苍耳亭对肝癌细胞较强的抑制作用，并与其浓度有关。

3.3 在食品保鲜领域的应用

苍耳提取物不仅在农业及医学领域具有广阔的应用前景，在食品保鲜领域也极具开发利用价值。崔国庭等[44]发现,苍耳叶提取物对猕猴桃溃疡菌有抑制作用，其最低抑菌浓度为50 μg/mL。当浓度高于100 μg/mL时，其可对溃疡菌细胞壁的完整性造成破坏，引起猕猴桃溃疡菌菌内分子如糖、蛋白质、核酸外泄。王菲等[18]利用微胶囊技术以酵母细胞为壁材，以苍耳子黄酮为芯材，通过单因素与正交试验优化了苍耳子黄酮微胶囊的制备条件，随后以汁液损失率、挥发性盐基氮、pH值和菌落总数为指标，考察了苍耳子黄酮、苍耳子黄酮微胶囊及壳聚糖对冷鲜肉的保鲜作用。结果表明，当芯壁比为1 ∶3，在30 ℃下振荡7 h制得的微胶囊较好，包埋率可达51.8%，酵母微胶囊与壳聚糖对冷鲜肉的保鲜效果接近9 d。芦站根[45]研究发现，苍耳的4 种不同溶剂（丙酮、甲醇、乙醇、乙酸乙酯）提取液对苹果轮纹病菌均具有较好的抑制效果，其抑菌率为53.5%～65.41%。

4 结语

不同方法提取的苍耳提取物，其主要成分与含量均有不同。综上所述，传统的水蒸气蒸馏法操作简单，成本较低，但其提取物的成分较为单一，且提取率较低。溶剂浸提法所用的溶剂种类较多，无法适应现代工业的需要。超声辅助提取法及微波辅助提取法适用于大部分苍耳有效成分的提取，且具有提取设备简单、效率高、时间短等优势。虽然超临界CO2萃取法的提取效率很高，但其高成本却是主要问题。

苍耳提取物已广泛应用于农业、医学等领域，前景巨大。然而，苍耳提取物的发展和应用仍有很大的进步空间。首先，当前市场环境缺乏针对苍耳提取物工艺的行业标准，再加上苍耳本身质量和提取工艺的影响，导致苍耳提取物的质量参差不齐，极大地影响了其进一步的推广使用。其次，在农业应用方面，真正用于实际生产的案例较少，田间应用推广还存在不少问题。最后，对苍耳提取物活性成分的作用机制及毒性研究不深。

因此，未来可针对以上不足开展深入研究，总结规律并积累经验，为苍耳提取物的广泛应用奠定理论基础。