牡丹花提取工藝的綜述

李意，趙華

（工業發酵微生物教育部重點實驗室，天津市工業微生物重點實驗室，天津科技大學生物工程學院，天津 300457）

牡丹是我國的國花，種植面積廣闊，大約有200km2。 為了提高牡丹的經濟效益，人們已經將牡丹的各個部位的有效成分進行充分的提取利用[1]。例如牡丹根皮可以精加工成具有藥用價值的“丹皮”。牡丹籽提取出油脂不僅可以用在食品行業，其品質優良、營養豐富，還兼具保健功能[2]；牡丹籽油還可以用在護膚品和化妝品行業，具有抗炎、抗菌和抗氧化等作用。 多種顏色的牡丹花可以提取色素，其易溶于水和乙醇，不僅可以對羊毛織物類進行染色[3]，還具有抗炎抗氧化等作用。對于牡丹的各種成分的提取，不同的活性物質需要不同的提取工藝。 本文就牡丹的提取工藝進行了闡述，主要目的是為了對牡丹的進一步研究和開發提供參考。

1 溶劑萃取法

溶劑萃取法是根據溶劑間的相似相溶特性，以水作為溶劑提取，雖然價格便宜，但雜質多、分離和濃縮困難。 提取液容易發霉發酵，為避免水作為溶劑的缺點，采用有機溶劑萃取。 一般采用乙醇的水溶液，乙醇不僅與水可以以任意比例混合， 還可以和大多數對親脂性的有機物混合，但對于親水性的雜質成分不溶或難溶，因此提取后水性雜質較少。 另外，在提取時，可以根據親水性或者親脂性來選擇乙醇與水的比例，親水性的就選擇乙醇濃度低的， 親脂性就選擇乙醇濃度高的，并且乙醇可以防止提取物變質。

有研究利用溶劑萃取牡丹籽油的脫酸工藝以及優化[4]，該實驗得出牡丹籽油的酸值降低了9.48mgKOH/g， 而脫酸后仍然可以保持牡丹籽油特有的清香味。 還有相關研究利用溶劑萃取牡丹花中的色素并總結了性能的研究進展[5]。 該實驗表明該種方法具有成本高、時間長等缺點。 所以通常采用一些別的方法來進行輔助，如超聲波輔助法、微波輔助法等。

2 超聲波輔助萃取法

超聲波輔助萃取法主要是在溶劑萃取之前加入超聲波進行輔助萃取，可以強化萃取的速率和效果，對于提取更有利。 在被提取物的初加工到深加工階段都可以利用超聲波來輔助，從而更加優化提取效果。 超聲波輔助萃取可以改善產品的品質、節約材料、增加產量、縮短提取時間、提高效率等。

有相關研究利用超聲波輔助提取牡丹花多酚的工藝[6]，在該實驗研究的最佳條件下，牡丹花多酚的提取含量可達15.10%。還有利用超聲波輔助提取研究牡丹花中的黃酮[7]，在這個實驗中，在最佳的條件下，用此種方法的總黃酮提取率比傳統浸提法提高了1.1%左右。 還有相關研究利用超聲輔助提取牡丹果皮中的甾醇并對其工藝優化[8]，在此條件下生產的牡丹果皮中的甾醇的提取率高于傳統普通的醇提法，在該實驗中說明了通過超聲波進行輔助處理去提取牡丹中的甾醇，起到了很好的輔助作用。

3 微波輔助提取法

微波輔助提取法本質上是利用微波進行加熱的原理。 目前微波輔助提取法在對于生物活性物質的提取上體現在方方面面。 在動植物以及微生物的組織內外提取目標產物，例如提取各種色素、糖、油脂、醇、酶以及細胞器等都存在強有力的優勢[9]。

有研究利用微波輔助法來提取牡丹籽粕中的多糖[10]，在該實驗研究中，用微波輔助提取法，在最優提取條件下，一次牡丹籽粕多糖提取率可以達到將近10%。 該研究體現出了微波輔助提取法是提取牡丹籽粕中的水溶性多糖的一種優選方法。 還有相關研究利用微波輔助萃取技術在鬼針草和牡丹皮這兩種藥用部位進行工藝研究[11]，此項研究表明，在相同的實驗條件下，利用微波輔助萃取這兩種樣品所得到的有效成分含量以及轉移率均優越于單純的回流提取工藝，這說明了微波輔助提取工藝對于藥用部分的有效成分的提取具有可行性和適用性。

4 超臨界流體萃取

超臨界流體萃取一般在實驗中通常利用CO2來做超臨界流體，具有很好的流動性、溶解性和滲透性， 可以幫助溶解的各成分之間的分離，從而達到萃取并分離的目的。 這種臨界狀態的流體，既可以因為密度接近于液體，所以保持良好的溶解性能；又可以因為粘度和擴散系數接近于氣體，所以具有很好的傳遞特性。 從而還對溫度和壓力的細微變化有明顯影響。 因此可以通過控制溫度和壓力來實現物質間的萃取和分離[12]。 該種方法不僅操作簡單、過程可以靈活調節，還可以加速溶解平衡、提高萃取效率，而且萃取后的產品的純度較高。

有相關研究用超臨界流體萃取牡丹籽油的工藝[13]，萃取得到質量分數將近93%的不飽和脂肪酸的牡丹籽油。 還有研究利用超臨界CO2萃取牡丹籽粕中的多酚并對其抗氧化性進行評價[14]，用這種方法在最佳的萃取條件下，牡丹籽粕多酚的提取量將近19mg/g，并且該實驗研究表明超臨界CO2萃取技術適用于牡丹籽粕多酚的提取。 還有利用超臨界CO2萃取丹皮中丹皮酚研究溫度和壓力對其影響[15]，發現采用這種方法萃取丹皮時，萃取的溫度較低，所得的丹皮酚不容易損失，這種方法適合規模化生產。

5 超高壓提取法

超高壓提取法是在溶劑萃取方法上進行升級的一種方法，這種是提取植物有效成分的一種有效方法。 高壓不僅可以加快萃取時的滲透速率[16]， 而且過高的壓力和壓強有時也會破壞細胞的結構組成， 進行更有利于有效成分的提取溶解。 因此這種方法可以使提取的物質成分更充分，從而可以達到更高的提取率。 此外，在利用高壓進行提取時，不用利用到高溫，通常不用考慮溫度對提取過程的影響，因此可以在一定程度上避免熱量對于有效成分的影響。

有相關研究利用超高壓法提取牡丹花中的黃酮并對其抗氧化性和穩定性進行了研究[16]，該項實驗表明了利用這種方法提取的牡丹花中有可能產生單糖苷，而且抗氧化活性得到增強。還有研究是用不同的提取方法來提取牡丹精油進而來研究不同方法對其理化性質和成分的影響[17]，該實驗研究表明了利用超高壓法來提取的牡丹精油，得到的精油成分種類最多，并且利用這種方法可以較好的保持牡丹精油中的芳香類香氣成分，所以這種方法對于提取牡丹精油具有很好的發展前景。

6 酶解法

酶解法有的也叫做水酶法， 是利用各種蛋白酶將不同的蛋白質水解成小分子的多肽， 從而提高了提取物的溶解性。 傳統蛋白的提取方法，如堿溶酸沉淀，所提取的蛋白質水溶性不好。 通常情況下， 水溶性比較好的蛋白質的功能和性質等方面也相對來說較好一點。 所以，用水酶法來提取蛋白質對于產品的開發和利用更有利。 而且水酶法的反應條件比較溫和、工藝相對來說更簡單，而且這種方法提取出來的多肽的生理活性和品質等更好一點，因此這種方法具有很好的應用前景。

有研究利用酶解法來提取油用牡丹 （鳳丹）籽粕中的多肽并對其活性成分進行了研究[18]，此研究獲得了具有較強的生理活性的多肽，實現了牡丹的經濟價值。 還有相關研究是利用酶解法來制備牡丹籽ACE 抑制肽并測定穩定性[19]，此項研究得到了較高的ACE 抑制率和穩定性好的牡丹籽多肽， 并且為牡丹籽粕的開發利用提供了一定的指導方向，進一步拓寬牡丹籽產業提供思路。

7 水蒸氣蒸餾法

水蒸氣蒸餾法是通過將原料粉碎后，用水或者酸堿鹽等溶劑進行浸泡， 然后再加熱蒸餾，使一些揮發性成分隨著水蒸氣蒸餾出來[20]。 所以水蒸氣蒸餾法有直接水蒸氣法，也有先用酸、堿、鹽等水溶液先進行浸泡之后再輔助水蒸氣蒸餾。 有相關研究在牡丹皮中的丹皮酚的提取方法中發現[21]，這四種提取方法得到的提取效果差別不大，基本都可以用來提取牡丹中的丹皮酚，但是綜合考慮時間、成本以及操作的難易程度，最好的提取方法還是直接水蒸氣蒸餾。 這種方法操作最簡單、成本最低。

還有相關研究利用水蒸氣蒸餾法提取牡丹皮中丹皮總酚的工藝進行優選[22]，發現此種方法對于牡丹丹皮酚的平均提取率可高達89.53%。相對于其他方法提取丹皮酚更簡單、省時、易控制，并且可以在保證提取率的同時進行大批量生產。

8 固相微萃取法

首先是先有的固相萃取，然后慢慢發展成了固相微萃取法。 固相微萃取法用來萃取揮發性和半揮發性的化學成分，固相微萃取之后一般直接進行氣質聯用儀器來分析揮發出來的成分，這種后續接連著氣質的技術被稱為固相微萃取與氣相色譜質譜聯用技術。 這種技術一般可以用在食品行業中，對一些有揮發性成分的物質進行分析其成分，如果汁，酒和茶葉。 隨著工業生產技術的逐漸優化，發展了頂空固相微萃取來替代固相微萃取，隨之也就有了頂空固相微萃取與氣相色譜質譜聯用技術。 此技術是目前被常用到的比較先進的技術，此技術成本低、原料用量少、成分分析快且靈敏度高、設備簡單，易操作等優點。

有研究用這項技術來分析牡丹花的揮發性成分[23]，研究發現，與傳統的水蒸氣蒸餾法相比，此種方法樣品的損失比較少，所以檢測出的揮發性成分較傳統法要多一些。 也有研究利用這種方法來檢測牡丹揮發油的成分[24]，此研究實驗證明了頂空固相萃取時，其萃取針頭對其揮發性成分有影響，復合的萃取針頭比單一的萃取針頭對于揮發性成分的提取效果更好一點。 還有研究利用這種方法來測定不同品種的牡丹的揮發性成分[25]，該實驗研究表明不同品種、不同生長時期的牡丹，其揮發性成分的組成大不相同。

對于牡丹來說， 所需要提取有效成分的不同，可能導致所應用的提取方法不同。 像超聲輔助萃取法和微波輔助萃取法一般都是要輔助上溶劑萃取法， 而且其提取效率會有一定程度提升。 而超臨界流體萃取法和超高壓流體萃取法是在傳統的溶劑萃取法上進行了升級，例如超臨界流體萃取可以靈活調節溶解過程，而超高壓提取法幾乎可以忽略熱效應對有效成分的影響。 像溶劑萃取法、輔助溶劑萃取以及在溶劑萃取法上升級的萃取法這些方法，所提取出來的提取物大部分都是不揮發的成分和大分子成分。 而固態微萃取法和水蒸氣蒸餾法這類的提取方法，一般提取出來的提取物更偏向于揮發性成分和小分子成分。 酶解法又是不同于上述這兩類的方法，酶解法一般是提取蛋白質類的成分或物質，提取出來的提取物一般是多肽類成分。 所以要是想要提取牡丹，應該先考慮需要提取什么物質，再來選取什么方法更合適。 本文對于提取牡丹選取什么方法提供了有利參考。