金银花挥发油研究进展

安徽科技学院食品药品学院毕业设计（论文）1金银花挥发油提取研究进展食品质量与安全专业07级2班学生潘飞指导老师桑宏庆摘要：综述了近年来国内外金银花挥发油各方面的研究，从金银花挥发油的理化性质、提取工艺、开发应用等方面加以归纳，并对今后的工作进行了展望。关键词：金银花；理化性质；提取方法；开发应用；展望引言金银花为忍冬科Caprifoliaceae植物忍冬LonicerajaponicaThunb.、红腺忍冬LonicerahypoglaucaMiq.、山银花LoniceraconfuseDC.或毛花柱忍冬LoniceradasystylaRehd.的干躁花蕾或带初开的花[1]，在我国分布广泛，应用历史悠久。具有清热解毒，凉散风热之功效。常用于治疗喉痹、丹毒、热血毒痢、风热感冒、温病发热等疾病[2]。金银花不但具有出色的医疗效果，还有卓越的保健功能：金银花茶有清热解渴，预防中暑的功能；金银花糖果具有消炎止痛，润喉护嗓的功效[3,4]。是一种“药食同源”的绿色天然产物，并享有“国宝一枝花”的美誉。挥发油（volatileoils）又名精油（essentialoils），是一类常温下能挥发并不留下持久性油斑的、可随水蒸气蒸馏的、与水不相混溶的油状液体的总称。挥发油为多种成分类型的混合物，一种挥发油往往含有几十种到一、二百种成分，其中以某种或数种成分占较大的分量。其基本组成为脂肪族、芳香族和萜类化合物。挥发油中存在的萜类主要是单萜和倍半萜，通常它们含量较高，但无香气，不是挥发油的芳香成分。而某些萜类的含氧衍生物及芳香族化合物含量虽少，但它们具有挥发油的特异芳香味和显著的生物活性。大多数挥发油为无色或淡黄色油状透明液体，具有浓烈的芳香气味[5]。一般挥发油的密度0.850—1.180之间,易溶于醚、三氯甲烷、石油醚、二硫化碳和脂肪油等有机溶剂中，能完全溶于无水乙醇，在其他浓度的醇中只能溶解一定的量。当挥发油中掺有脂肪油或萜烯类成分时，在一定浓度乙醇中的溶解度就会减少。因此药典规定了用挥发油在醇中的溶解度来检查挥发油的纯度；挥发油在水中的溶解度很小；大多挥发油具有光学活性，挥发油中主成分的含量和旋光度有一定的比例关系，挥发油都具有强的折光性。折光率常因贮藏日久或不当而增高。当有杂质时，折光率就会改变；挥发油在空气中久置或光线照射，会逐渐氧化变质，使其比重增加，颜色变深，并失去原有的香气，形成树脂样物质，也不能随水蒸馏了[6]。挥发油是金银花的有效成分之一，金银花干品中含有挥发油成分有60种以安徽科技学院食品药品学院毕业设计（论文）2上，主要成分为棕榈酸,占挥发油含量的26%以上，其它成分则多为醇、醛、酮、酯、烷、烯、炔等有机化合物。金银鲜花挥发油成分多为低沸点的不饱和萜烯类，其中以芳香醇为主，含量占挥发油的45.5%以上[7-9]。金银花干花蕾中多为单萜烯类化合物，含量较高的有香树烯、芳樟醇和香叶醇[10]。提取是金银花挥发油生产中重要的工序，提取工艺是否合理，溶剂选择是否恰当，直接关系到挥发油产品的产量和质量，也影响后面工序的进行。常用的提取方法有：水蒸气蒸馏法、超临界流体萃取法、溶剂提取法等。1．水蒸气蒸馏法1.1原理水蒸气蒸馏法是根据挥发油与水相不相混合，当受热后，二者蒸汽压的总和与外界大气压相等时，溶剂即开始沸腾，继续加热则挥发油则可随水蒸气蒸馏出来,经凝结后得到两液层，从而达到提取分离的目的[11]。1.2仪器装置如图1，A为1000ml（或500ml、2000ml）的硬质圆底烧瓶，上接挥发油测定器B,B的上端连接回流冷凝管C。测定器B应具有0.1ml的刻度。全部仪器应充分洗净，并检查接合部分是否严密，以防挥发油溢出[12]。1.3操作方法样品预处理，将金银花粉碎使能通过二至三号筛，并混合均匀。取预处理样品适量（约相当于含挥发油0.5-1.0ml），称定重量（准确至0.01g），置烧瓶中，加水300-500ml（或适量）与玻璃珠数粒，振摇混合后。连接挥发油测定器和回流冷凝管，自冷凝管上端加水使充满挥发油测定器的刻度部分，并溢流入烧瓶时为止。置电热套中或用其他适宜的方法缓缓加热至沸，并保持微沸约5小时，至测定器中油量不再增加，停止加热，放置片刻，开启测定器下端的活塞，将水缓缓放出，至油层上端到达刻度“0”线上面5mm处为止。放置1小时以上，再开启活塞使油层下降至“0”刻度线齐平，读取挥发油量，并计算金银花中挥发油的含量（%）[12]。1.4局限性水蒸气蒸馏法提取测定挥发油实用简便，普及率较高，但也存在一定的局限性和不足。由于该法长时间与水共沸，挥发油成分易发生化学变化，某些热敏物质发生氧化、聚合等反应会导致挥发油变性；金银花中的其他杂质成分若有挥发性，就不能保证挥发油的纯度；且挥发油的收率也低，所需时间较长，很难保持挥发油原有的新鲜香味，降低了作为香料的价值，也会对挥发油制剂的疗效产生一定的影响[13]。安徽科技学院食品药品学院毕业设计（论文）3图1水蒸气蒸馏法装置图2．超临界流体萃取（Supercriticalfluidextraction,SCFE）2.1原理超临界流体萃取是利用流体在临界附近某一区域（超临界区）内，它与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能、且它对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范围内变动这一特性而达到分离挥发油的技术[14]。该技术萃取挥发油的温度低，可使金银花中的挥发油成分免遭破坏；且萃取工艺中传质速度快、萃取速度快、萃取率高。CO2作为萃取剂有以下优点：无毒无害无残留、不易燃易爆、成本低、可循环使用[15,16]。此外还具有抗氧化、灭菌作用[17]。2.2仪器装置流程图如图2，1-CO2钢瓶，2-增压系统，3-截止阀，4-换热器，5-萃取器，6-微调阀，7-分离器，8-转子流量计，9-湿热流量计。2.3操作方法超临界CO2萃取金银花中挥发油其过程分4个阶段组成，即CO2流体的压缩、萃取、减压和分离[18,19]。取金银花适量，粉碎过20目筛备用。投入萃取釜中，对萃取釜、2个解析釜及贮罐分别进行加热，当萃取釜温度达到40℃，解析釜Ⅰ的温度达到50℃，解析釜Ⅱ的温度为35℃时，打开CO2气瓶，当萃取釜压力达安徽科技学院食品药品学院毕业设计（论文）420MP，解析釜Ⅰ的压力为10MP，解析釜Ⅱ的压力为6MP时，开始循环萃取，CO2流量为18kg/h左右，萃取4小时后从解析釜出料[19]。图3超临界流体萃取流程示意图2.4局限性超临界CO2萃取技术常与GS-MS结合起来，成为一种有效的分离、分析手段，能高效、快速地进行药物、化学或环境分析。但该技术也有其局限性，它较适合于那些亲脂性、分子量较小的物质的萃取，对于极性大，分子量太大的物质的萃取，要加夹带剂或在很高的压力下进行[20]，这就给工业化生产带来了一定的难度。另外，超临界萃取因设备一次性投资大、对照品来源有限及实验操作复杂等因素影响[20]，目前尚难以普及。3．溶剂提取法（索氏提取）3.1原理溶剂提取法是各成分在不同溶剂中的溶解度不同，选用对有效成分溶解度大而对杂质成分溶解度小的溶剂，将有效成分从组织内溶解出来的方法。运用溶剂提取法的关键是根据“相似相溶原理”选择低沸点的亲脂性有机溶剂乙醚、石油醚提取。一般溶剂提取法包括：冷压法、冷渗法、煎煮法、回流提取法等。对金银花挥发油的提取选用索式提取。3.2仪器装置索式提取装置，如图3。A为冷凝管，B为挥发油提取器，C为圆底烧瓶，D为阀门，E为虹吸回流管。所有仪器应充分洗净，连接，并检查接合部位是否严密，以防挥发油溢出。3.3操作方法滤纸筒的制备，置于干燥器中备用。精密称取干燥并研细的样品2-5g，必安徽科技学院食品药品学院毕业设计（论文）5要时拌以海砂，无损地移入滤纸筒内。将滤纸筒放入索氏抽提器内，连接已干燥至恒重的挥发油接收瓶，由冷凝管上端加入无水乙醚或石油醚，加量为接收瓶的2/3体积，于水浴上（夏天65℃，冬天80℃左右）加热使乙醚或石油醚不断地回流提取，一般提取6-12h，至抽提完全为止。取下接收瓶，回收乙醚或石油醚，待接收瓶内乙醚剩1-2ml时，在水浴上蒸干，再于100-105℃干燥2h，取出放干燥器内冷却30min，称重，并重复操作至恒重，计算挥发油含量（%）[21]。图3.溶剂提取法装置图3.4局限性溶剂提取法提取过程中有机溶剂有可能与有效成分作用，使其失去原有的效用；非有效成分不能被最大限度的出去，浓缩率不够高；提取液中除有效成分外，往往杂质较多，尚有少量脂溶性成分，给精制带来不便；高温操作会引起热敏性有效成分的大量分解；费时，溶剂用量大，且需专门的抽提器。该法仅限于实验室小规模提取，离工业化生产尚有距离[21]。4．其他方法酶法提取时通过酶解反应强化传质过程，从而提高提取效率。酶法作用条件温和，通过酶法破壁取出杂质可明显提高收率，有较大应用价值[22]。但酶法提取对实验调价要求较高，为使酶发挥做大作用，需要线通过实验确定最适宜温度、pH及最适合作用时间等。要将该技术推广进行工业化生产，还需要考虑酶的浓度、底物浓度、催化剂等对提取物的影响，故该法的实验过程较费时，还需要深安徽科技学院食品药品学院毕业设计（论文）6入探讨。微波萃取是Ganzler于1986年首先提出的。微波萃取是指使用适合的溶剂在微波反应器中，从天然药用植物、矿物、动物组织中提取各种化学成分的技术和方法[22]。微波在天然有无得提取方面具有一定的优势[23,24]。微波萃取是通过例子迁移和偶极子转动2种方式例外同时加热，能对体系中的不同组分进行选择性加热[25]，使目标组分直接从基本中分离出来的萃取过程，具有较好的选择性；同时微波萃取快速、节能、节省溶剂、污染小，而且有利于萃取热不稳定的物质，可避免长时间的高温引起物质的分解，特别适合于处理热敏性组分或从天然物质中提取有效成分。目前，对微波强加萃取的研究大部分还只停留在公益性研究阶段，其机理研究离工业应用的要求还有一段距离，在设备的设计方面也有待进一步完善。超声提取技术是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的溶出，另外超声波的次级效应，如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合利于提取。该技术具有提取时间段、产率高、无需加热、低温提取有利于有效成分的保护等优点[22]。超声波辅助提取植物有效成分的效果主要取决于超声波的强度、频率和时间，超声提取植物有效成分时，溶剂种类及其浓度也是影响突出率的关键因素。半仿生提取法是从生物药剂学的角度，模拟口服给药及药物经胃肠道转运情况，来设计提取工艺的方法。这种提取法的最大优点是增加了有效成分的提取率，提高了药材的使用率[22]。5．开发应用目前，以金银花为挥发油为主要成分的制剂有金银花注射液、金银花露、和清咽糖浆等[26]。金银花挥发油中的双花醇有较强的体外抑菌作用，芳樟醇、香叶醇、а-松油醇亦有抗菌抗病毒作用[27]。芳樟醇可以平喘镇咳，治疗小儿肺炎及扁桃体炎等[28]。蒸馏法提取金银花挥发油制成的灭菌水溶液，为无色的澄清液体（每1ml相当于金银花1g），肌肉注射或静脉注射可用于治疗痈疖、丹毒、阑尾穿孔、局限性腹膜炎、急性乳腺炎等10余种外壳化脓性疾患[29]；金银花水蒸馏液（又名金银花露），可以起到驱暑、解毒、怡神等功效。此外，金银花精油在卷烟、食品等行业中是上等香精、香料[4]；在化妆品方面，金银花挥发油使得成为安全可靠，兼有杀菌、消炎等多种药理功能的化妆品成分可有效保护皮肤，防止皮肤粗糙、干裂[30]，这符合人们回归大自然绿色产品的愿望。6．展望在金银花挥发油提取方面，未来的研究重点将集中于：设计低能耗、无污染的挥发油提取工业流程；深入研究影响金银花挥发油及其产品的因素，建立从原料的选择、提取、加工工艺、工艺优化等各方面的标准，使之系统化，为工业化生产提供依据；细致金银花挥发油制剂、药理药效论证、毒理学论证，更好地服务于临床；从金银花挥发油的活性成分的角度出发进行实用性研究，生产绿色保健食品、化妆品等。安徽科技学院食品药品学院毕业设计（论文）7由于挥发油的广泛应用，