第三章 材料與方法
第二節 萃取方法
第二節 萃取方法
隨著科技的進步，精油的萃取方法也有許多的改變。目前主要的 萃取方法可分為壓榨法(Expression)、脂吸法(Enfleurage)、蒸餾法 (Distillation)、溶劑萃取法(Organic solvent extraction)、超臨界流體萃 取 法(Supercritical fluid extraction ， SFE) 、 微 波 萃 取 法 (Microwave extraction)等。
壓榨法：大都用於萃取柑橘類的精油。這方法是利用壓榨方式讓 果皮中含大量精油的儲油細胞破裂，精油釋出後，再以離心方式分離 精油。
脂吸法：這是有數百年以上歷史的傳統萃取方法，做法是在平板 上塗上純淨的牛油或豬油，把花瓣鋪在油脂上，期間不斷地更換花瓣，
使花瓣中的香氛物質被油脂吸收，再除去雜質後稱為香脂。之後可加 入酒精來分離脂肪和精油，所得到的油狀物就是原精。
蒸餾法：最常用的精油萃取方法，又可以分為水蒸餾法(Water distillation)和水蒸氣蒸餾法(Steam distillation)。水蒸餾法是把植物完 全浸在水中，並在最短時間內加熱至沸騰。由於沸騰時精油會因蒸氣 熱度突破儲油細胞而釋放，隨水蒸氣共沸，在通過冷凝系統時就凝結 成為液體。水蒸氣蒸餾法是把植物放在網架上，另外加熱水讓水蒸氣 通過植物把其中的精油成分帶出。由於以蒸餾法萃取的過程中須加熱
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，在高溫的情況下，有許多對熱不穩定的精油成分可能會被分解破壞
，因此一些對熱敏感的精油不能採用這方法萃取。另有一種稱為水合 擴散法，利用水蒸氣由上而下逐漸向植物滲透撐破油胞組織而將其精 油成分帶出。此法由於並非將精油以蒸餾方式與水共沸帶出，因此溫 度可以在低於 100℃下操作，所得精油質量更好，但產率可能較差。
溶劑萃取法：這方法適用於對熱敏感或精油含量較少材料的萃取 法。反覆以溶劑澆淋溶解出精油，最後再以低溫蒸餾除去溶劑，所留 下的殘留物就是凝香體。使用這方法萃取精油，所萃取的精油內溶劑 殘留量須在國際標準(5∼10ppm)以下，對人體才是安全無虞的。
超臨界流體萃取法：這方法的萃取過程是在常溫或略高於室溫下 進行。通常利用二氧化碳超臨界流體進行萃取步驟，再於減壓狀態下，
使二氧化碳回復成為氣體，殘留的就是精油。
微波萃取法：微波萃取的原理就是在微波場中，利用不同結構的 物質吸收微波能力的差異，使得基體物質的某些區域或萃取體系中的 某些組分被選擇性加熱，從而使被萃取物質從基體或體系中分離，進 入到介電常數較小、微波吸收能力相對差的萃取劑中[3]。
由於蒸餾法與溶劑萃取法是目前工廠和企業主要使用的萃取方 法，故本研究主要以這兩種方法來探討所萃取之精油的成分差異。
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第三節 經皮穿透系統簡介
皮膚是人體包覆在外，且佔總表面積最大比例的器官。
皮 膚 的 基 本 架 構 由 外 至 內 層 可 分 為 表 皮 (Epidermis) 、 真 皮 (Dermis)、皮下組織(Hypodermis)三部分。表皮層主要由五層細胞所組 成 ， 由 上 而 下 分 別 為 角 質 層(Stratum corneum) 、 透 明 層 (Stratum lucidum)、顆粒層(Stratum granulosum)、有棘層(Stratum spinosum or prickle cell layer)、基底層(Tratum basale)。表皮是沒有血管的多層結 構，具有角化的功能，能由表皮深層向淺層推出，幫助皮膚再生，其 中皮膚最外層的角質層，不僅可以防止體內水分的流失，更可防止病 菌、有害物質等的侵入。真皮層佔皮膚結構的大部分，與表皮相接觸 為乳突狀，最上層稱為乳突真皮層，而較深層稱為網狀真皮層，主要 是由結締組織所組成，其中網狀真皮層主要為膠原纖維(Collagen)及 彈性纖維(Elastic fibers)，是皮膚彈性與柔軟性的主要來源。皮下組織 由鬆散結締組織構成，含有豐富脂肪組織，與人體的曲線有相當大的 關連，可影響到體型的胖瘦，能幫助平衡體溫、提供能量以及緩衝外 界給予的壓力衝擊，也是脂肪代謝的主要地方。
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圖1 皮膚構造[4]
物質經皮膚吸收的途徑需先經由角質層細胞間脂質穿過角質層，
再經由親水性的細胞間液進入有棘層及基底層，最後進入真皮層微血 管系統及皮下組織。由於皮膚的屏障主要是由角質層所扮演，故角質 層是物質經皮膚吸收最大的障礙。通常，高濕度、高溫及封閉等環境 皆有助於降低角質層的阻力，而促進皮膚的吸收。脂溶性成分較水溶 性成分易被經皮吸收，乃因其較易通過角質層細胞間脂質之故。
由於在醫療方面活性分子的遞送給予，皮膚是一個可以嘗試的途 徑，利用皮膚傳遞活性分子，藉由局部投與方式，以一定傳送速率穿 過皮膚到達循環系統。它的優點如下[5]：（1）活性分子能在投與處發 揮最大療效，大幅降低不需要部位的劑量及副作用。（2）分子不會因 經過腸胃道、肝臟等器官而導致分解代謝或降低功效。（3）不會像針 劑注射般造成疼痛感。（4）為不適宜以口服方式服藥的病人帶來便利。
（5）能有效地維持一定的給藥速率。
由於經皮穿透效率的測試需要經過複雜的實驗方式，如抽血或動
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物實驗等，使實驗過程過於複雜和不便利，因此常使用經皮穿透裝置 來進行替代實驗。
經皮測試可利用經皮穿透裝置來進行測試：一般將皮膚置於兩腔 室之間，上端為含測試物的施樣端，下端為不含測試物的溶液，測試 物由上端穿透薄膜達到下端，經過一段時間而達到穩定狀態。可在不 同時間偵測下端溶液的測試物濃度來評估經皮穿透能力。
然而使用人體皮膚進行實驗有幾個障礙，首先人的皮膚存在許多
的變化性。此外人類皮膚樣品昂貴並且不容易獲得。且使用人體組織 也帶來額外的實驗挑戰，如穩定性差，敏感的儲存條件，生物危害的 關注和處置成本。因此近年來有以替代動物的皮膚作為測試用的替代 物如兔、豬、蛇等皮膚[6]，然動物皮膚的厚度不均和易破碎，以及如 上所述之各種條件限制，故近年來也開發改以人工合成之高分子薄膜 作為替代評估之用。
Strat-M®薄膜是一種高分子薄膜，為合成的非動物性薄膜，具多層 結構且與皮膚通透性相似，所以可做為化合物和製劑的穿透實驗替代 性薄膜，已廣泛運用於藥物成分、化妝品活性物質、個人護理產品、
農藥和其他化學品的經皮穿透評估。Strat-M®薄膜擁有高度一致性和 再現性的穿透能力，而不會有生物模型經常發生的批次間的差異性。
Merck 公司利用二十一種化合物，涵蓋寬範圍的分子量和不同親脂性
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，測試通過人體皮膚和 Strat-M®薄膜的擴散(圖 2)，每種化合物通過 人體皮膚和通過Strat-M®薄膜的平均累積量（每單位表面積在 8 小時 內擴散的量）幾乎相等。由此可以知道 Strat-M®薄膜與人體皮膚在穿 透行為相似度極高。因此 Strat-M®薄膜可以用來當作人體皮膚的替代 性薄膜[7]。本研究有關經皮穿透能力評估乃採用 Strat-M®薄膜替代人 體皮膚模型。
圖 2 Strat-M®薄膜與人體皮膚的相關性測試[7]
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第四節 抗菌活性
在芳香療法中植物精油大多具有抗菌、防腐、抗氧化和驅蟲等效 果。如今也有許多研究表明精油是具有抗菌、防腐、抗氧化和驅蟲這 些效果的。如 1987 年 Deans 等人發表植物精油的抗菌性能[8]。1989 年 Knobloch 等人發表精油成分的抗菌和抗真菌特性[9]。1997 年 Pattnaik 等人發表精油芳香成分對 18 種細菌和 12 種真菌進行抗菌實 驗，發現在抗菌活性方面，linalool 是最有效的，而在抗真菌活性，
citral 和 geraniol 是最有效的[10]。2008 年 Bansod S.等人發表包含小茴 香和白荳蔻在內的 15 種精油對人體致病性煙曲霉和黑曲霉具有抗菌 活性[11]。2008 年 Singh G.等人發表荳蔻精油對金黃色葡萄球菌，蠟狀 芽孢桿菌，大腸桿菌和傷寒沙門氏菌具有抗菌活性[12]。2016 年 Raeisi M.等人發表包含小茴香在內的 4 種精油皆對蠟狀芽孢桿菌和大腸桿 菌有抗菌活性[13]。
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第五節 研究動機與目的
在傳統中藥中，小茴香具有健胃消積，散寒止痛。主治食積，消 化不良，脘脇止痛，風濕關節痛的功效[14]。白荳蔻則是主治心腹冷痛，
胸腹脹滿，消化不良，嘔吐腹瀉，瘧疾等效果[15]。此兩種藥材對於消 化系統方面都有其療效與臨床研究[16、17、18、19、20]。加上近年來對於芳 香療法的普及，其精油也常被用在芳香療法中。
隨著芳香療法的發展，精油的應用也越來越廣泛。但是不同的萃 取方法，對於精油的成分都會造成影響，因此本研究擬以此兩種材料 進行萃取方法與成分差異之評估試驗，以頂空固相微萃取方式做為精 油成分基準，比較分析水蒸餾法、水蒸氣蒸餾法與溶劑萃取法對小茴 香與白荳蔻精油成分之差異評估，建議最佳之精油生產方式。此外目 前在芳香療法中，精油通常與其他產品共同使用。由於精油可以透過 皮膚進入人體，因此本研究擬探討精油是否會促進或抑制其他成分一 起進入皮膚被人體吸收。本研究將利用維他命C 與 Methylparaben 兩 成分與上述兩種精油混和，評估其經皮穿透能力，探討精油是否會促 進或抑制此二成分的穿透吸收，提出精油較安全或需注意的使用方式
。此外，由於精油本身可能的抗菌能力，化妝保養產品或許可以添加 精油的方式而建構不錯的抗菌防腐系統，且賦予產品精油所擁有的功 效，因此本研究亦探討小茴香與白荳蔻兩精油的抗菌能力。
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第二章 文獻探討
第一節 植物介紹
小茴香，為繖形科植物 Foeniculum valgare Mill 茴香的果實。異 名谷茴香、谷香、香子、土茴香、野茴香。性味苦微辛，溫。歸肝、
腎、脾、胃經。能健胃消積，散寒止痛。主治食積，消化不良，脘脇 止痛，風濕關節痛。
藥材為雙懸果細圓柱形，兩端略尖，有時略彎曲。表面黃綠色至
藥材為雙懸果細圓柱形，兩端略尖，有時略彎曲。表面黃綠色至