花椒精油-花椒精油的研究现状

[中国花椒网]花椒精油的研究现状

【摘要】花椒在我国有着广泛地种植，并且面积广、产量高。近年来研究发现花椒精油具有多种药理作用和临床功能。是一种具有开发潜力的应用植物资源，它的研究与开发将提高花椒的附加值，并且提供了一种新的食物资源。依据近几年花椒精油的深入研究，本文就其提取方法、化学组分和药理作用等研究作一综述。
【关键词】花椒；精油；研究现状
引言
花椒是芸香科(Rutaceae)花椒属(ZanthoxylumL．)植物花椒的果皮。全世界大约有250种，分布于亚洲、美洲、非洲及大洋洲的热带和亚热带地区。目前我国大约有39种，14个变种，但是通常只有生长在我国川陕甘和晋冀鲁豫一带的花椒及花椒原变种、野花椒、川陕花椒、竹叶花椒、青花椒5个种的果皮才具有使用价值[1]。目前在我国，花椒的种植面积已经超过12万hm2，并以每年20％～30％的速度递增，年产花椒12万t左右[2]。2002年卫生部确定花椒为药食两种原料，作为传统调味料和中药，花椒的应用有着源远流长的历史。
花椒中含有大量的精油，是花椒的次生代谢物质，花椒的香气成分来自于其组织中所含的精油。花椒精油
由于花椒品种、产地的气候、雨量、日照和土质等自然环境的不同，精油的化学组成与含量差异很大。从精油中分离出的组分主要为烯烃类、醇类、酮类、环氧化合物及酯类[3]。20世纪90年代我国开始进行花椒精的提取、花椒油的利用、芳香精油等开发，其中花椒精油的开发利用前景很广阔，既可以作为花椒调味油，为大众提供一种新的食物资源，也可开发利用精油中含有的大量医药有效成分和杀虫、驱虫活性成分。本文从提取方法、化学组分、功效等方面综述了近些年来花椒精油的研究进展。
1 花椒精油的提取方法研究
花椒精油是指一类花椒源次生代谢物质，是花椒体内分子量较小、可随水蒸气蒸出、具有一定气味的挥发性油状液体物质[4]。精油常温下容易挥发，难溶于水，易溶于高浓度乙醇和石油醚等极性小的有机溶剂中。针对以上精油的物理化学性质，并结合花椒本身的特性，对于花椒精油的提取方法既有传统的水蒸气蒸馏法、有机溶剂提取法、超声波辅助萃取法等，又有新兴的改进的水蒸气蒸馏法、超临界萃取法、亚临界流体萃取法等。花椒精油

1.1传统的提取方法
1.1.1水蒸气蒸馏法
水蒸气蒸馏法是使用最广泛的一种精油提取方法，其原理是将粉碎后的原料加水浸泡，经煮沸，使精油与水蒸汽一起蒸出，经冷凝后收集。这种蒸馏方法能在比较低的温度下将精油提取出来，并且加工数量大，设备简单，操作简便，适合于就地加工。此法虽然简便，但是提取温度较高，提取时间也比较长，易导致某些成分挥发或者分解。唐课文等用水蒸气蒸馏法提取岳阳产花椒果实挥发成分，得到黄绿色挥发油，得率为3.5％左右[5]。赵志峰等人采用水蒸气蒸馏法提取重庆江津青花椒、重庆江津红花椒、成都普通花椒精油，得率分别为7.43％，3.59％，3.86％[6]。花椒精油

1.1.2有机溶剂提取法
用溶剂提取花椒中的花椒精油，所选用的溶剂必须对有效组份有良好的选择性使有效组份在溶剂中有相对大的溶解度，并且要有较低的粘度使有效组份在溶剂中有较大的扩散系数，并使溶剂能够较快地循环流动以加快提取速率。另外所选溶剂既要价廉、低毒、易得，还必须容易回收[7]。赵志峰等人采用无水乙醇、乙醚、丙酮和水作溶剂加热回流提取花椒精油，并分析和鉴定了花椒精油中的主要化学成分。实验结果表明，就所得精油化学成分的种类而言，乙醚是最好的提取溶剂[8]。由于有机溶剂提取精油存在有毒溶剂残留等问题，不太适宜于提取花椒精油。花椒精油

1.1.3超声波辅助萃取法
超声波萃取是一种新的萃取技术，广泛应用于天然香料、植物酶、中草药活性成分等的提取，具有提取时间短、提取效率高、能耗低的特点。此法是利用超声波产生的强烈振动、高的加速度、强烈的空化效应、搅拌作用等，可加速成分进入溶剂，从而提高了提出率，并且免去了高温对成分的影响[9]。欧阳玉祝等人以花椒籽核为原料，研究了超声波提取花椒油的工艺条件，实验结果表明：用体积分数95％乙醇为提取介质，在液固比3:1(mL:g)、温度60℃下超声提取90 min，花椒油的提取率可达7.8％，比加热提取法高48.9％ [10]。
1.2精油提取的新方法
1.2.1改进的水蒸气蒸馏法
    针对传统的水蒸气蒸馏法在提取精油上的不足，不少学者提出了改良的水蒸气蒸馏法。花椒精油

微波辅助水蒸气蒸馏是一项新的蒸馏提取技术。姜子涛等人利用该项技术提取调味香料清化桂的挥发油，并测定挥发油的化学成分[11]。结果表明，与单纯水蒸气蒸馏法比较发现，微波辅助水蒸气蒸馏即节省时间，又可得到高沸点的含氧化合物组分含量高的挥发油，所得挥发油经济价值较高。
1.2.2超临界CO2萃取法
超临界流体萃取是指用超临界流体为溶剂，从固体或液体中萃取可溶组分的传质分离操作。CO2又以其临界压力和温度低、安全无毒、廉价等优点成为超临界流体萃取最合适的流体。此种方法的突出优点是萃取率高，工艺简单，自动化程度高，所得精油品质好，无毒，无溶剂残留。
樊振江等人对市售大红袍花椒采用正交实验法对花椒精油的超临界CO2提取工艺进行优化，以精油的得率为指标，考察萃取压力、温度、时间对精油得率的影响。得到的最佳工艺条件为：萃取压力30 MPa，萃取温度40℃，萃取时间130 min，花椒精油得率为10.81％[12]。而王洪等经过正交实验分析的到最佳工艺条件即萃取温度为46℃、萃取压力为22 MPa、萃取时间为120 min。并得到萃取花椒精油的最大值为13.7％[13]。但是超临界流体萃取技术也存在一些问题亟待解决，例如夹带剂的安全问题及所需仪器价格昂贵，不易推广。花椒精油

1.2.3亚临界流体萃取法
亚临界流体萃取是在密闭、无氧、低压的压力容器内，依据有机物相似相溶的原理，通过萃取物料与萃取剂在浸泡过程中的分子扩散过程，达到固体物料中的脂溶性成分转移到液态的萃取剂中，再通过减压蒸发的过程将萃取剂与目的产物分离。亚临界流体萃取具有无毒无害，无污染、提取物的活性高、产量大、可进行工业化大规模生产等优点。郭娟等人采用亚临界水萃取花椒精油，并研究了粒度、提取时间、提取温度对精油提取的影响，花椒精油得率可达5.42％，并且所得的花椒精油具有较好的抗氧化特性[14]。这个结果验证了亚临界流体萃取精油效果好于传统方法。
2. 花椒精油的化学组分研究
    花椒精油是由多种类型化合物组成的混合物，其化学成分主要由萜烯类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物和含氮含硫化合物4大类组成。但是，不同品种的花椒中所含的精油化学组分不尽相同，即便是同种花椒，由于其生长时的光照时间、降水情况，采果后的干燥时间等的不同，其精油的组成也不相同。与此同时，随着精油提取传统技术的改进和新技术的出现，花椒精油中的化学组分也越来越多地被检测出来。花椒精油

早在20世纪80年代，王立忠等人就对可食用的花椒挥发油进行了初步分析，他们采用气一质联机的方法对学名为Zanthoxylum bungeanum Maxim．花椒进行了成分分析，鉴定出32个成分，主要成分基本鉴定，其中含氧单萜11个，单萜8个，酯类3个，含量最高的是松油烯-4-醇[15]。花椒精油

袁娟丽等人用水蒸气蒸馏法提取花椒中挥发油并进行GC / MS分析，GC / MS法分离出80余个峰，鉴定出81种物质，用面积归-法确定其相对百分含量：其中5种化合物已占到总量的60％以上，分别为桉树脑15.64％、4-萜品醇15.60％、D-柠檬油精13.72％、β-月桂烯10.20％、α-蒎烯4.03％。结果表明花椒挥发油中化学成分复杂，其中含量超过5％的成分仅4种且最高含量小于16％[16]。
不同产地的花椒中挥发油的化学组分不相同。马军刚等人采用水蒸气蒸馏法对10种不同产地的花椒进行了挥发油提取及气质联用鉴别，采用归一化法测定了花椒挥发油中的组分的百分含量[17]。结果表明，花椒挥发油中各成分含量有着相当大的差异。这说明不同品种的花椒精油中所含化学组分不相同。不同提取溶剂所提取的花椒精油组分不相同。赵志峰等人采用无水乙醇、乙醚、丙酮和水作溶剂加热回流提取花椒精油，并分析和鉴定了花椒精油中的主要化学成分[8]。实验结果表明，不同的溶剂提取出来的花椒精油主要成分基本相同，而水提花椒精油不如有机溶剂提取的完全；提取的四川汉源花椒精油中柠檬烯、乙酸芳樟酯、芳樟醇、β-月桂烯含量普遍较高；用乙醚做溶剂提取的花椒精油在GC图上出现了最多的32个峰。
可以看出，新的技术对于花椒精油的提取可以得到更多的化学成分，这说明新的提取技术的应用对于鉴定精油化学组分有着十分深远的影响。花椒精油

3椒精油的功效研究
3.1杀菌作用
花椒精油具有抑菌作用民间早已有所应用，如用花椒水浸泡米布袋能防虫抑菌，可使大米安全度夏。龚佑文等人就研究了花椒精油对水稻纹枯病菌形态和细胞壁降解酶的影响[18]。研究结果表明，精油对水稻纹枯病菌的菌丝生长具有明显的抑制作用，随着精油浓度的提高，对水稻纹枯病菌蛋白质合成和细胞壁降解酶的活性的抑制作用均显著提高。采用超临界流体萃取技术提取得到的陕西韩城大红袍花椒精油对黑曲霉菌、米曲霉菌、白色念珠菌和大肠杆菌都有较好的抑菌活性[19]。
花椒精油对部分人体致病菌也有一定的抑制作用，不仅能抑制革兰氏阴性菌，也能抑制革兰氏阳性菌，同时对霉菌、真菌也有抑制作用。桂蜀华等人研究了花椒挥发油对16株皮肤癣菌的体外抗真菌活性。实验证实，花椒挥发油对絮状表皮癣菌、羊毛状小孢子菌等浅表性皮肤癣菌有较强的抑菌作用[20]。花椒挥发油对大肠埃希菌、铜绿假单胞菌和枯草杆菌等也有体外抑制活性[21]。花椒精油

3.2抗肿瘤作用
随着对花椒提纯和药效作用的深入研究。发现花椒还具有抗肿瘤作用。花椒挥发油对嗜铬细胞瘤细胞在体外有杀伤作用，在不同浓度的挥发油作用下，瘤细胞出现不同的损伤状态，并且经MTT和SRB法证实有良好的重复性，说明花椒挥发油有抗嗜铬细胞瘤活性[22]。袁太宁等人研究了花椒挥发油的抗宫颈癌Hela细胞作用及其可能的机制。经对花椒挥发油处理后的Hela细胞的增值速度、细胞凋亡和细胞周期的测定，可推测花椒挥发油在低浓度时，以诱导细胞凋亡为主要作用，高浓度时则直接杀死细胞[23]。花椒精油

3.3杀虫作用
花椒精油对仓储害虫米象有很强的熏蒸作用和触杀作用。0.100 mL／L浓度的花椒精油处理18 h，米象的死亡率达到90％；相同时间内，随着处理浓度的增大，对米象触杀作用的校正死亡率呈上升的趋势[24]。郭红祥等人从酶学角度初步研究了花椒挥发油对玉米象虫的制毒机理。研究结果表明，玉米象成虫被花椒挥发油熏蒸处理后，虫体内酯酶和同工酶活性都被抑制[25]。路纯明等人就分离花椒挥发油，测定了各分离组分对杂拟谷盗成虫的致死作用。研究结果表明，β-水芹烯和里那醇有较高的杀虫活性[26]。
3.4抑制平滑肌收缩作用 花椒精油

袁太宁分别对大鼠子宫平滑肌、小白鼠子宫平滑肌和离体家兔结肠平滑肌进行了花椒挥发油的抑制收缩功能进行了研究[27~29]。与维拉帕米、氯化钙和催产素进行对照，花椒挥发油对大鼠和小白鼠的子宫平滑肌收缩有较强抑制作用，并且具有剂量依赖性，其作用机制可能是主要通过阻断钙通道，减少外钙内流和内钙释放从而产生抑制作用。与维拉帕米、对乙酰胆碱和氯化钙进行对照，花椒挥发油对离体家兔结肠平滑肌收缩具有较强抑制作用，其作用机制可能主要通过阻断钙通道，减少外钙内流和内钙释放从而产生抑制作用。
3.5其他作用
花椒挥发油具有较强的抗氧化活性。与维生素E和维生素C相比较，花椒挥发油的抗脂质过氧化活性和清除自由基活性都更强，并且其抗脂质过氧化活性强于其抗自由基活性[30]。据此推测，花椒挥发油可以降低血清过氧化脂质水平，抗脂质过氧化损伤。
花椒挥发油具有麻醉作用，我国民间有用于龋齿止痛者，药理研究证实，对局部有麻醉止痛作用。但是花椒挥发油对动物有急性毒性，袁娟丽等人采用一次灌胃、腹腔、肌肉和皮下4种给药途径，得出花椒挥发油对小鼠的致死剂量分别为2.27、2.03、4.64、5.32 g / kg[31]。致死剂量给予小鼠可见行动迟缓、嗜睡、腹泻、心律和呼吸减慢、四肢抽搐等症状。研究还发现口服和腹腔注射相对毒性更明显。花椒精油

4.结语
近年来对花椒精油的提取方法、化学组分和功效进行了很多基础研究，取得了一定的成果。从以上对花椒精油的研究可以看出，花椒可以在农业、医药、日化和食品等方面有广泛的开发利用前途。由于花椒精油的物理性质接近于一般食用油，由于其特殊风味，可与植物油相配合开发成花椒调味油。目前，可直接食用的各种调味油很受人们欢迎，它集油脂、调味品于一身，营养丰富，但市场上出售的花椒油多用油溶原理生产，缺陷较多，其食用安全性得不到保证。所以未来的发展趋势是将新型、安全、高效的花椒精油提取技术应用到实际生产中来，为其更广泛的应用奠定基础。另外由于精油中还含有大量医药有效成分，具有多种心血管药理活性，如杀菌作用、抗肿瘤作用，对这些功能作用的深入对以后花椒精油在医药方面的应用有着深远的意义。花椒精油
 

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