香樟精油研究进展

2021-12-06邱慧敏廉嘉欣袁睿楠包心怡

农产品加工 2021年19期

刘杨，邱慧敏，廉嘉欣，袁睿楠，李莹，包心怡，杨晋，赵立

（淮阴工学院生命科学与食品工程学院，江苏淮安 223001）

0 引言

香樟（Cinnamomum camphoraL.Presl），属于樟科、樟属、常绿性乔木，又名芳樟、樟木、番樟、乌樟等，在我国的北纬10°~34°，东经88°~122°大量分布，尤其在长江以南，如台湾、海南、江西、重庆、四川、云南、广东、广西、湖南、湖北等地[1]。香樟是我国传统中药材，其根、叶、果实均可入药，并且具有抗血栓、预防动脉硬化、抗癌、抗氧化衰老等作用，在传统中医医疗中，常用来治疗风湿痛、疥癣、皮肤瘙痒、毒虫咬伤等。在云南少数民族地区，香樟也被用于治疗胃痛[2]。现代医学研究表明，香樟具有抗菌、抗氧化、止痛、杀虫、抗癌等多种药理活性。以其木材及根、枝、叶提取的樟脑和樟油，可作为原料在食品、化工、医药卫生及香料工业等领域广泛应用。此外，香樟还具有净化大气污染的作用，同时可作为城市行道树美化环境，具有较高的观赏和生态价值。

1 香樟精油成分

香樟精油主要含有醚、酯、醇和醛类等成分，是多种挥发物的总和，呈液体状，带有香气。香樟精油可以从香樟的叶、枝、果实中提取出来，呈淡黄色[3]。已知的香樟精油化学成分共有300多种，其中有132种烯类、70种醇类、43种醛酮类、22种烷烃类、33种酸和酯类、17种芳香类、12种其他类及1种倍半萜类[4]。不同的香樟产地、提取部位和提取方法等影响其精油的组成。

刘亚等人[5]从香樟树叶中提取精油，分离出149个组分，鉴定出98种结构，其中香樟精油中相对含量超过1%的成分为β-芳樟醇、桉油醇、α-松油醇、石竹烯、蛇床-6-烯-4-醇、β-水芹烯、γ-榄香烯、α-石竹烯、匙叶桉油烯醇、β-芹子烯、牛儿烯、β-松油醇，其中芳樟醇在香樟精油中含量最大，且具有抗细菌、抗真菌和抗病毒等作用。蔡丽琴等人[6]在对几种精油的成分分析中发现，香樟精油为单萜衍生物类，主要成分为2-茨醇(即龙脑)、α-松油醇、1,8-桉叶素，且香樟精油对大肠杆菌极为敏感，对金黄色葡萄球菌为高度敏感，对黑曲霉和青霉菌不敏感。

王进等人[7]对广西、江西、安徽3个不同产地的香樟叶精油进行吹扫捕集-热脱附-气相色谱-质谱联用法分析，发现3种精油的共有成分为萜烯类化合物，相对含量不小于1%的共有成分为芳樟醇、β-石竹烯和月桂烯。细毛樟精油中共分析出12种化合物：3-已烯醇-1，罗勒烯，L-芳樟醇，香叶醇，α-胡椒烯，β-丁香烯，t-β-金合欢烯，α-葎草烯，δ-杜松烯，(Z)-α-金合欢烯，二苯胺，金合欢醇，其中芳樟醇的含量高达97.51%[8]。

香樟精油具有较强的抗菌、抑菌及抗氧化等作用[9]。精油中倍半萜类化合物是天然产物化学中极为活跃的研究领域之一，是芳香油高沸点部分的主要成分，对芳香油的香味起着重要作用，具有抗菌、抗肿瘤、免疫抑制、昆虫拒食剂等活性。杨英铎等人[10]研究发现香樟精油可以通过影响金黄色葡萄球菌的细胞膜的通透性，从而破坏金黄色葡萄球菌细胞内的结构，达到抑制金黄色葡萄球菌生长的目的，该结论被秦海燕等人[11]验证，当香樟精油质量分数大于12.5%时，可以完全抑制金黄色葡萄球菌的生长。

2 香樟精油提取方法研究现状

目前，可用于提取香樟精油的方法主要有水蒸馏法、超临界CO2萃取法、索氏提取法、有机溶剂萃取法等。

2.1 水蒸气蒸馏法

水蒸气蒸馏法是将原料与水共蒸馏，精油因其挥发性强而随水蒸气一起馏出，之后再经冷凝收集的一种提取方法，这种提取分离方法目前比较成熟，也是提取植物精油最简单、应用最广泛的方法，具有设备简单、成本低、易操作、绿色环保等优点，在工业生产中被广泛采用。但是，该种方法提取效率低、耗时长。

在香樟精油提取方面，水蒸气蒸馏法也得到了最广泛的应用。郑红富等人[12]在芳樟精油提取工艺优化中使用此方法得到的最高提取率为1.42%。史娟[13]从香樟叶中提取精油的研究中得出，在料液比10∶1，提取时间80 min，提取温度75℃的条件下，香樟精油可达到4.78%。杨素华等人[14]通过水蒸气蒸馏法连续提取5 h，从香樟的枝叶中提取出了较多的香樟精油，提取率达到2.67%。在对广西芳樟树枝叶的64份样品的精油提取试验中，得到的精油平均得率为1.22%~2.22%[15]。

随着提取技术的发展，出现了许多水蒸馏与其他方法复合提取植物精油的方法。丛赢[16]在对油樟精油提取的研究中，使用了酶辅助-水蒸馏法，在pH值为5，酶解时间为67 min，酶解温度为48.5℃的条件下，油樟精油提取率达到4.37%。徐兴堂等人[17]在兴安落叶松针叶精油提取工艺优化中，在pH值为5，酶解时间为90 min，酶解温度为50℃时得到了最佳的精油得率为1.7%。易润青等人[18]发现微波辅助水蒸馏法在马来沉香精油的提取中能够提高精油得率至2.38%，并且有效成分大致相同。在离子液体辅助水蒸气蒸馏法提取柠檬精油的研究中，得到的最佳工艺条件为离子液体[EMIm]BF4质量分数1.5%，蒸馏时间4 h，料液比1∶6，柠檬皮颗粒大小0.5 mm。在此优化的条件下，柠檬精油的提取率为0.93%[19]。

综合大量文献，水蒸气蒸馏法提取精油的得率区间大致为1.5%~5.0%，但是时间均在1 h以上，甚至达到6~7 h[20-24]。

2.2 超临界CO2萃取法

超临界流体萃取法是近30年来发展迅速的一种提取分离技术，该方法萃取能力强，具有产率高、生产周期短、工艺简单、容易操作、无溶剂残留等优点，但是成本和能耗较高。在檀香精油提取工艺研究中，最佳工艺条件为萃取时间150 min，萃取压力30 MPa，萃取温度45℃，檀香精油的平均得率为8.02%。

陈铁壁等人[25]在对香樟叶精油提取工艺的优化试验中，在最佳工艺为CO2流量20 L/h，萃取压力18 MPa，萃取温度46℃，萃取时间1.6 h时，使用超临界CO2萃取法得到的香樟叶精油萃取率可达到98.37%，高出索氏提取法42.97%，高出水蒸气蒸馏法26.69%。

秦国正等人[26]用同样的方法，在萃取温度为45℃，萃取压力为15 MPa，萃取时间为90 min的最优条件下，得到最高的香樟精油萃取率为10.2%。经过大量研究验证[27-28]，超临界CO2萃取精油重复性良好、产率稳定，适用于精油的工业化大规模提取。

2.3索氏提取法

索氏提取法广泛适用于实验室内提取精油，因为此法具有以下优点：①选择性好，萃取剂可用CS2、苯、甲醇、乙醇等；②能耗低，由于索氏提取是直接对萃取剂进行加热，且选用的萃取剂一般沸点都较低，从根本上保证了能量的快速传导和充分利用，而且萃取剂是在索氏萃取器中循环利用的，这样既减少了溶剂用量，又缩短了操作时间，大大降低了能耗；③设备简单、操作简便。

李艳芳等人[29]采用索氏提取法，以无水乙醇为溶剂对红枣干粉进行提取，并通过料液比、提取时间、提取温度的改变研究其对精油得率的影响，得出最佳的提取条件为料液比1∶4.5，提取温度94.8℃，提取时间5 h，精油提取率达到了77.8%。在对杭白菊精油的提取工艺优化试验中，吕都等人[30]采用两步法提取杭白菊精油的最佳条件为样品粒度80目，超声时间30 min，料液比1∶11（g∶mL），蒸馏时间9 h，在该条件下杭白菊精油的提取率为4.8 mL/kg。

在香樟精油的提取研究方面，曾孟祥等人[31]研究了溶剂种类、提取温度、提取时间、料液比对香樟叶中精油提取效果的影响，并通过正交试验确定了最佳提取工艺，使用无水乙醇为提取溶剂，提取条件为料液比8∶1，提取温度70℃，提取时间90 min，香樟叶的出油率达到了3.661%。

综合大量文献，索氏提取法提取精油的效率显著，但是普遍提取时间较长，均在5 h及以上，不适用于进行大规模的工业化生产[32-33]。

2.4 其他方法

张峰[34]利用酶解-超声辅助法提取樟树精油，最佳工艺为酶添加量1.9%，乙醇体积分数54%，料液比1∶34（g∶mL），酶解温度50℃，酶解时间1.5 h，超声时间30 min，超声频率45 kHz，超声功率360 W，超声温度70℃。

曾孟祥等人[35]使用有机溶剂浸取及微波辅助法提取香樟精油试验中，以无水乙醇为提取溶剂，提取条件为微波功率700 W，微波时间10 min，料液比8∶1，得到的香樟叶出油率达到了4.26%。

3 香樟精油应用研究现状

3.1 医疗保健领域的应用

香樟精油具有抗肿瘤作用。叶奎川等人[36]在对人肝癌BEL-7402细胞形成细胞集落的研究中发现，香樟叶精油及其主要成分对人肝癌BEL-7402细胞的抑制率最低为55.13%，最高可达94.56%。张婷[37]在筛选抗肿瘤小分子化合物的研究中发现，香樟精油的主要成分芳樟醇能够在不影响正常骨髓造血细胞及外周血细胞增殖的同时，明显抑制了多种人淋巴细胞白血病细胞增殖。虽然临床尚未有相关的产品，但这些研究均表明香樟精油在抗肿瘤方面具有广阔前景。

香樟精油具有杀虫作用。研究发现，香樟精油中含有的2,4-二叔丁基苯酚和油酸乙酯2种活性化合物对朱砂叶螨成螨、幼螨和卵都具有显著的触杀效果[38]。当在拟除虫菊酯类农药中加入香樟精油时，除虫效果有显著的增强[39]。

香樟精油具有镇静安神作用。陈冬晶等人[40]的研究发现香樟和薰衣草的复合精油对失眠有较好的治疗效果，嗅吸了复合精油的人群睡眠质量得到了改善。

3.2 畜牧业领域的应用

香樟精油具有抑菌消炎作用。在畜牧业中，引起奶牛子宫内膜炎的主要原因是病原微生物的感染，如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等。付敬敬[41]研究发现，香樟精油对于抑制奶牛子宫内膜炎大肠杆菌生物膜有积极作用。林杰[42]研究发现，由于香樟精油分子量小、渗透性强，可被机体迅速吸收，其对奶牛乳房炎多种致病菌有良好的抑菌、杀菌效果。有研究表明，香樟精油对于丝瓜菌丝的生长有明显的抑制作用[43]。在对番茄体内外抗链格孢菌活性研究表明，香樟精油对于番茄早疫病的防治有显著作用[44]。