芫荽精油提取方法、成分分析及生物活性研究進(jìn)展

楊浩鐸，王東營(yíng)，王動(dòng)民，汪學(xué)德

(河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，鄭州 450001)

植物精油(essential oils)是一類從芳香植物的果實(shí)、葉子、花或根中提取出來的具有特殊氣味的油狀液體，顏色多為淡黃色或無色[1]。其具有豐富的生物活性，近年來被廣泛用于食品、化妝品、傳統(tǒng)醫(yī)藥等領(lǐng)域[2]。

芫荽(CoriandrumsativumL.)，別名香菜、香荽等，屬傘形科，為1年或2年生草本植物，全國(guó)各地均有種植[3]。芫荽全草清新翠綠、氣味芳香，其莖葉是人們制作美味菜肴的常用調(diào)味料[4]。此外，芫荽還是一種常見的藥用植物，可用于治療脫肛、高血壓、消化不良、頭疼發(fā)熱、感冒風(fēng)寒等癥狀[5]。芫荽精油主要存在于莖葉和果實(shí)(籽)中，見圖1[6]，可通過水蒸氣蒸餾、有機(jī)溶劑萃取、亞臨界萃取等方法提取制備[7]，化學(xué)成分復(fù)雜、藥理作用廣泛，具有抗菌、抗氧化、抗焦慮、消炎鎮(zhèn)痛等生理功效[8-9]。目前，其在食品、醫(yī)藥等行業(yè)均有應(yīng)用。本文綜述了芫荽精油提取方法、化學(xué)成分、生物活性等方面的研究，以期為芫荽精油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論參考。

圖1 芫荽葉和果實(shí)(籽)Fig.1 The leaves and fruits (seeds) of Coriandrum sativum L.

1 芫荽精油提取方法研究

目前，芫荽精油的提取方法主要有水蒸氣蒸餾法、有機(jī)溶劑萃取法、超臨界CO2萃取法、亞臨界萃取法等。每種方法各具特點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。

1.1 水蒸氣蒸餾法

水蒸氣蒸餾法是目前提取芫荽精油應(yīng)用最多的方法。具有成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在出油率低、耗時(shí)較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。李鋒等[10]研究發(fā)現(xiàn)，先將芫荽籽粉末浸泡8 h，再采用水蒸氣蒸餾法對(duì)其進(jìn)行精油提取，得率可從0.62%提高至0.78%。王東營(yíng)等[11]同樣采用水蒸氣蒸餾法提取芫荽籽精油，并通過響應(yīng)面試驗(yàn)確定了最佳提取工藝為料液比1∶10、提取時(shí)間4 h，在此條件下出油率可達(dá)0.50%。Ramezani等[12]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過水蒸氣蒸餾法提取得到的芫荽莖葉精油具有溫和的芳香氣味，當(dāng)芫荽粉碎程度約50目、料液比1∶12、提取時(shí)間4 h時(shí)得率最高，可達(dá)0.62%。

1.2 有機(jī)溶劑萃取法

有機(jī)溶劑萃取法是利用相似相溶原理將原料中的精油萃取出來。有機(jī)溶劑的選擇決定了精油質(zhì)量，一般選用的溶劑有苯、乙醚、石油醚、正己烷等。此法工藝簡(jiǎn)單，精油得率高，但在提取過程中，有機(jī)溶劑難以除凈，影響了精油的純度和品質(zhì)。陸占國(guó)等[13]用乙醚作萃取劑,分別采用超聲波輔助溶劑萃取法和索氏抽提法提取芫荽莖葉精油,發(fā)現(xiàn)兩種方法的萃取率差異不大，通過GC-MS分析提取的精油成分,前者檢測(cè)出70種成分,占總量的93.63%，后者檢測(cè)出41種成分,占總量的94.20%。Senrayan等[14]以正己烷為萃取劑，同樣采用超聲波輔助溶劑萃取法提取芫荽籽中的精油，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)樣品和溶劑比為1∶13 (g/mL)、振幅水平為82%、溫度為45 ℃、提取時(shí)間為9 min時(shí)得率最高。

1.3 超臨界CO2萃取法

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視日益增加，超臨界CO2萃取法因使用清潔萃取劑成為一種很有前途的技術(shù)。該方法操作安全、無污染、效率高，但生產(chǎn)成本較高。周娜等[15]通過正交試驗(yàn)確定了超臨界CO2法提取芫荽籽精油的最佳工藝為：萃取溫度42 ℃、萃取壓力18 MPa、萃取時(shí)間140 min。Shrirame等[16]以芫荽籽為原料同樣采用超臨界CO2法提取精油，研究表明，當(dāng)萃取壓力為35 MPa、萃取溫度為35 ℃、CO2流量為14 g/min時(shí)，精油得率最高，可達(dá)4.55%，其中萃取壓力對(duì)精油得率的影響最大。李百慧等[17]采用超臨界CO2法萃取芫荽莖葉中的精油，試驗(yàn)得到最佳工藝為：萃取時(shí)間2.5 h、萃取溫度37 ℃、萃取壓力25 MPa、CO2流量33 L/h。

1.4 亞臨界萃取法

以上幾種提取技術(shù)的特點(diǎn)對(duì)比見表1。

表1 芫荽精油提取方法比較Table 1 Comparison of extraction methods of Coriandrum sativum L. essential oil

2 芫荽精油化學(xué)成分研究

對(duì)芫荽精油的研究和相應(yīng)新型產(chǎn)品的開發(fā)，最關(guān)鍵的是對(duì)其成分進(jìn)行分析。同一部位的芫荽精油成分因基因型、栽培環(huán)境、采摘時(shí)間、提取方法等不同而不同，不過總體差異不大。但同一株芫荽不同部位的精油成分往往存在較大差異[20]。

2.1 芫荽籽精油

從芫荽籽中提取的精油是無色或淡黃色的液體，具有獨(dú)特的香氣和溫和、甜美、芳香的味道，芳樟醇是其主要成分。

周娜等通過GC-MS技術(shù)鑒定出長(zhǎng)沙地區(qū)芫荽籽精油中36種不同成分，占精油總成分的89.47%，其中芳樟醇含量最高，其次為香芹酚、樟腦、萜品烯、α-蒎烯等。Anwar等[21]應(yīng)用超臨界CO2法提取巴基斯坦芫荽籽精油，然后采用GC-MS鑒定出48種化學(xué)成分，主要為含氧單萜(80.83%)、單萜(8.00%)、倍半萜(0.47%)和含氧倍半萜(0.35%)，其中芳樟醇(69.60%)是主要成分，其次分別為乙酸香葉酯(4.99%)、γ-萜品烯(4.17%)、α-蒎烯(1.63%)、樟腦(1.15%)和對(duì)傘花烴(1.12%)。Msaada等[22]報(bào)道了印度芫荽籽精油的化學(xué)成分，發(fā)現(xiàn)其與巴基斯坦芫荽籽精油的主要成分基本相同，但比例不同，主要有83.21%的芳樟醇、5.74%的乙酸香葉酯和4.47%的α-蒎烯。加拿大地區(qū)的芫荽籽精油中含有高含量的芳樟醇(64.00%～84.60%)，其他成分為樟腦(3.40%～6.20%)、α-蒎烯(1.20%～3.20%)、水芹烯(1.7%～4.1%)、乙酸芳樟酯(2.40%～3.30%)、檸檬烯(0.70%～1.80%)、對(duì)傘花烴(0.50%～1.30%)和乙酸香葉酯(0.90%～1.60%)[23]。來自巴西的報(bào)告顯示芫荽籽精油的主要成分為芳樟醇(77.48%)、γ-萜烯(4.64%)、α-蒎烯(3.97%)、檸檬烯(1.28%)、香葉醇(0.64%)和(E)-2-癸烯醛(0.16%)[24]。

2.2 芫荽莖葉精油

芫荽莖葉精油多為淺黃色的液體，氣味較難聞，但不影響其豐富的使用價(jià)值。近年來，已有大量文獻(xiàn)報(bào)道了芫荽莖葉精油的主要成分是醇類和醛類。

Wang等[25]使用索氏抽提法提取河南蘭考地區(qū)芫荽莖葉精油，通過GC-MS分析出精油中含有37種天然化合物，占精油總量的97.54%，其主要成分為芳樟醇(37.12%)、乙酸香葉酯(35.72%)和薄荷醇(5.07%)，其他成分較少。Bochra等[26]采用水蒸氣蒸餾法提取孟加拉國(guó)芫荽莖葉精油，然后通過GC-MS技術(shù)鑒定出44種化合物，以芳香酸為主，其中2-癸烯酸(30.80%)、E-11-十四烯酸(13.41%)、癸酸(12.70%)、十一烷酸(7.10%)、十一醇(6.40%)和十三烷酸(5.50%)是最具代表性的成分。Matasyoh等[27]報(bào)道了肯尼亞芫荽莖葉精油中主要成分為(E)-2-癸烯醛(15.91%)、癸烯醛(14.32%)、(E)-2-癸烯-1-醇(14.20%)和正癸醇(13.60%)，此外還包括(E)-2-十二烯、十二醛、十一醛、十一烷等化合物。Chung等[28]試驗(yàn)檢測(cè)到韓國(guó)芫荽莖葉精油中的39種成分，占比99.62%。主要成分為環(huán)十二醇(23.11%)、肉豆蔻醛(17.86%)、月桂烯醛(9.93%)、癸醇(7.24%)、13-十四烷醛(6.85%)、月桂醇(6.54%)、十二醛(5.16%)、1-十一醇(2.28%)、癸醛(2.33%)。

3 芫荽精油的生物活性研究

近年來，隨著芫荽精油被不斷應(yīng)用于新的領(lǐng)域，眾多國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其功能進(jìn)行了多方面的研究，發(fā)現(xiàn)芫荽精油具有抗菌、抗氧化、消炎鎮(zhèn)痛等多種作用。

3.1 抗氧化作用

目前，眾多文獻(xiàn)報(bào)道了芫荽精油具有抗氧化活性，并且證實(shí)了其抗氧化活性主要取決于所含的活性化合物。Shahwar等[29]研究表明，芫荽籽精油(500 mg/kg)和芫荽莖葉精油(500 mg/kg)都具有顯著的清除DPPH自由基的能力，其清除率可分別達(dá)到66.48%和56.73%。Mageed等[30]發(fā)現(xiàn)微波加熱的芫荽籽精油對(duì)DPPH自由基的清除率高于普通加熱，原因是微波加熱獲得的芫荽籽精油中芳樟醇的含量(57.30%)高于普通加熱(55.50%)，同時(shí)α-蒎烯、β-蒎烯、對(duì)傘花烴的含量也有所提高，這些成分的變化有助于芫荽籽精油抗氧化活性增加。Isidora等[31]通過體內(nèi)外抗氧化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)芫荽籽精油能夠以劑量依賴的方式降低穩(wěn)定的DPPH自由基并中和H2O2，中和率可達(dá)50%，其IC50值為4.05 μL/mL。Wang等研究了以芫荽莖葉精油為調(diào)味劑的葵花籽油在24 d的加速貯藏過程中的氧化穩(wěn)定性，結(jié)果顯示：添加1200 mg/L的芫荽葉精油能顯著提高葵花籽油的氧化穩(wěn)定性。Wangensteen等[32]研究得出芫荽籽精油的抗氧化效果高于芫荽莖葉精油，這可能是由于芫荽籽精油含有高濃度的芳樟醇。綜上所述，芫荽精油具有作為天然抗氧化劑的潛質(zhì)。

3.2 抗菌作用

近年來，國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究表明，芫荽精油具有廣譜抗菌效果，可作為一種潛在的抗菌試劑用于治療微生物感染。Cantore等[33]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)芫荽籽精油對(duì)革蘭氏陽性菌如棒形桿菌、紅球菌，革蘭氏陰性菌如綠膿桿菌和黃單胞菌等具有生長(zhǎng)抑制作用，其強(qiáng)抑菌活性是由于膜的滲透性[34]。Llagas等[35]研究結(jié)果表明，芫荽籽精油對(duì)25株菌株(20種血清型沙門氏菌和5種其他腸桿菌)均有抑制作用，對(duì)大多數(shù)菌株的MIC值為4.2 μg/mL。除對(duì)細(xì)菌有抑制作用外，芫荽精油同樣表現(xiàn)出較好的抗真菌活性。Soares等[36]試驗(yàn)得出芫荽籽精油對(duì)犬小孢子菌的MIC值和MFC值的范圍分別為78～620 μg/mL和150～1250 μg/mL，對(duì)念珠菌的MIC值和MFC值范圍分別為310～620 μg/mL和620～1250 μg/mL，說明其具有較好的抗真菌效果。此外，芫荽莖葉精油對(duì)單核細(xì)胞增生李斯特菌特別有效，這可能是由于長(zhǎng)鏈(C6-C10)醇和醛的存在[37]。有報(bào)道稱，芫荽精油具有顯著的抑菌活性可能是由于其所含活性化合物的協(xié)同作用。

3.3 消炎鎮(zhèn)痛作用

近年來，許多報(bào)道稱芫荽精油具有消炎鎮(zhèn)痛作用。目前，一種含有芫荽籽精油和其他3種植物精油的多草藥配方已被應(yīng)用于對(duì)抗炎癥性腸病[38]。Mandal等[39]研究發(fā)現(xiàn)200 mg/kg的芫荽籽精油3 h后對(duì)炎癥引起的水腫抑制率可達(dá)40.81%。Wu等[40]使用芫荽籽精油治療2%乙酸誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型大鼠，試驗(yàn)結(jié)果顯示治療效果明顯。Reuter等[41]以戊酸倍他米松(0.1%)和氫化可的松(1.0%)作為陽性對(duì)照，研究了芫荽莖葉精油脂質(zhì)體對(duì)體內(nèi)紫外紅斑的抗炎效果，結(jié)果表明含有芫荽莖葉精油的脂質(zhì)體表現(xiàn)出輕微的抗炎作用，可用于炎癥性皮膚病的伴隨治療。Hassan等[42]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用芫荽精油(200 mg/kg)預(yù)處理顯著延長(zhǎng)了小鼠的反應(yīng)時(shí)間，具有鎮(zhèn)痛作用，反應(yīng)時(shí)間為5.28 s，標(biāo)準(zhǔn)藥物嗎啡(5 mg/kg)的反應(yīng)時(shí)間為6.28 s，超過了50%的疼痛抑制劑。

3.4 抗癌作用

據(jù)報(bào)道，芫荽精油可以抑制細(xì)胞的遷移和入侵，影響腫瘤細(xì)胞的基因表達(dá)，且對(duì)惡性腫瘤脂質(zhì)代謝的有害影響具有保護(hù)作用[43]。芫荽籽精油的主要成分芳樟醇，已被證明具有抗癌作用，這種天然化合物能夠適度抑制細(xì)胞增殖，提高蒽環(huán)類藥物在乳腺癌治療中的治療指數(shù)，特別是在多藥耐藥腫瘤中。因此，芫荽精油可以作為補(bǔ)充品與傳統(tǒng)藥物結(jié)合使用，以加強(qiáng)對(duì)癌癥等疾病的治療[44]。

3.5 抗焦慮作用

Pathan等[45]通過使用高架十字迷宮建立焦慮動(dòng)物模型，探討芫荽籽精油的抗焦慮作用，與空白對(duì)照組相比，200 mg/kg的精油通過增加小鼠張開手臂的時(shí)間顯示了抗焦慮作用。Mahendra等[46]發(fā)現(xiàn)200 mg/kg的芫荽籽精油對(duì)小鼠高架十字迷宮試驗(yàn)的影響與0.3 mg/kg地西泮幾乎相當(dāng)。以上研究都需要進(jìn)一步的化學(xué)和藥理學(xué)研究來闡明其作用機(jī)制，并鑒定分離出導(dǎo)致這種作用的活性成分。

3.6 其他作用

Khani等[47]研究發(fā)現(xiàn)芫荽籽精油對(duì)赤擬谷盜和蠐螬等昆蟲的蛹、幼蟲表現(xiàn)出較好的殺滅效果，對(duì)成蟲表現(xiàn)出較高的趨避效果。因此，芫荽籽精油能夠在儲(chǔ)存糧食保護(hù)中發(fā)揮重要作用，降低使用合成殺蟲劑相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，可以成為傳統(tǒng)化學(xué)防治策略的替代。此外，芫荽精油還具有抗驚厥、降血脂、降血糖、鎮(zhèn)靜催眠等功效，可用于治療多種常見癥狀。

4 芫荽精油的安全性

芫荽精油作為調(diào)味劑和傳統(tǒng)藥物使用歷史悠久，幾乎沒有毒性作用的記錄，這表明芫荽精油可以被認(rèn)為是安全的。Burdock 等[48]評(píng)估了芫荽精油的安全性，證實(shí)了芫荽精油即使在傳統(tǒng)使用濃度(500 mg/(kg·d))下，既不是有毒藥劑也不會(huì)成為光敏劑，具有較高的食用安全性。

5 展望

芫荽全草清新翠綠、氣味芳香，具有良好的食用和藥用價(jià)值，其精油具有廣泛的生物活性，有著巨大的開發(fā)前景。目前，研究人員對(duì)芫荽精油的研究多集中于提取工藝和成分分析方面，而對(duì)其藥理活性的研究較少。因此，今后的研究重點(diǎn)將逐漸轉(zhuǎn)移到芫荽精油活性物質(zhì)基礎(chǔ)、藥理作用機(jī)理、深加工利用等方面，以促進(jìn)芫荽精油充分發(fā)揮其功效，使其得到更廣泛的利用。