【正文】 合物，%，%，%。 莫彬彬等[14]采用超臨界CO2萃取法分別提取了九葉青花椒和大紅袍花椒揮發(fā)油，研究表明，九葉青花椒揮發(fā)油得率為7%，其中鑒定出63個化合物，屬于清香型花椒油；而大紅袍花椒揮發(fā)油得率為4%，其中鑒定出80個化合物，屬濃香型花椒油?；ń分兴械哪举|(zhì)素近乎都是雙環(huán)氧木質(zhì)素，即為二苯基雙駢四氫吠喃衍生物，大多數(shù)為左旋異構(gòu)體，雙駢四氫吠喃分子會在某些特定條件下發(fā)生環(huán)撕裂，在它遇酸堿時，木質(zhì)素中的一些不對稱碳原子容易使其產(chǎn)生異構(gòu)化[1]。在木本植物中，纖維素是世界上最豐富的有機(jī)物，而木質(zhì)素占25%，僅次于纖維素。 研究發(fā)現(xiàn)花椒中的麻味物質(zhì)大多是鏈狀不飽和脂肪酸酰胺，這類酰胺類物質(zhì)呈白色晶體狀，易溶于氯仿、加熱則易溶于石油醚、難溶于甲醇和乙醇。近年來研究發(fā)現(xiàn)花椒屬植物生物堿具有多種藥理作用與臨床功能，比如WS等[8]研究全緣花椒中的吲哚類生物堿吳萸次堿，發(fā)現(xiàn)此類生物堿具有體外抗血小板凝集的作用，Jullian[9]從法國的一種花椒屬植物Zanthoxylum rhoifolium ，其主要活性成分包括了7種生物堿。青椒堿是首個從花椒屬植物中提取出來的4喹啉酮類生物堿[5]。 生物堿是一種天然的含氮有機(jī)化合物，其不同于氨基酸，蛋白質(zhì)以及核苷這類開鏈的簡單脂肪胺，生物堿的氮原子在環(huán)上，因而具有復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和生理活性[4]。 兩千多年前，我國已經(jīng)把花椒作為一種特色香料和中藥材使用了，由于其風(fēng)味獨(dú)特，被譽(yù)為“八大調(diào)味品之一”，是家庭常用的烹飪調(diào)料和重要配料，具有有芳香健胃、溫中散寒、除濕止痛、殺蟲解毒、止癢解腥的功效。 全世界約生長有250種花椒屬植物，主要分布在亞洲，美洲和非洲，還包括大洋洲的熱帶，亞熱帶地區(qū)。 supercritical。超臨界CO2流體萃取技術(shù)作為一種新興的分離提取技術(shù)用于花椒中有效成分的提取與分離，并具有方法簡單，有機(jī)溶劑無殘留以及提取效率高等優(yōu)點(diǎn)。果皮和果籽均含有揮發(fā)油，大部分在果皮之中，油的主要化學(xué)成分為檸檬烯、枯醇、牻牛兒醇，此外還含有植物甾醇及不飽和有機(jī)酸等多種化合物?；ń分刑崛〉膿]發(fā)油等化學(xué)成分對心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、免疫機(jī)能、凝血功能、鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜、抗炎、抑菌殺蟲，抗腫瘤等均具有較強(qiáng)的藥理活性，因而具有良好的市場前景。 本論文在花椒粒度40目，進(jìn)樣量50g，分離溫度35℃，分離器Ⅰ的壓力為5MPa的條件下，以超臨界CO2萃取物得率為評價指標(biāo)，通過正交試驗考察萃取壓力、萃取時間和萃取溫度對萃取得率的影響，得到了超臨界CO2萃取花椒較佳的工藝條件為萃取壓力15MPa，萃取溫度45℃，并通過直觀對比、直觀分析、因素分析和方差分析，確定影響因素重要性依次為萃取壓力﹥萃取溫度﹥萃取時間。 carbon dioxide fluid。我國北部至西南分布了約有50多個地方花椒品種和類型?；ń吩谑澜缟系姆植己軓V,因為不同地區(qū)種植條件,諸如土壤、氣候、日照時間等因素的不同而導(dǎo)致的化學(xué)成分和花椒含量有較大差異,但主要成分的差異并不大。研究表明，花椒屬植物中的生物堿中類超過二十種，由于母核的差異這些生物堿可以分為四類：喹啉衍生物類，異喹啉衍生物類，喹諾酮衍生物類和苯并菲啶衍生物類[1]。 向瑛[6]等從刺異葉花椒根的木質(zhì)部中分離出了6種生物堿，分別為鐵屎米6酮、乙氧基白屈菜紅堿、N去甲基白屈菜紅堿、白鮮堿、勒樘堿、氧化勒樘堿，同時還發(fā)現(xiàn)了3種香豆素類化合物，分別為濱蒿內(nèi)酯，異東莨菪內(nèi)酯和東莨菪內(nèi)酯。在藥理實驗中，青花椒堿被證明具有良好的選擇性抑菌效果[1]?；ń孵０奉愇镔|(zhì)需裝在安瓿瓶中充氮低溫保存[11]。木質(zhì)素可以進(jìn)行氧化、還原、水解、醇解、梭基、烷基化、鹵化、磺化、硝化、縮聚或接枝共聚等多種化學(xué)反應(yīng)，主要是由于木質(zhì)素分子中存在著芳香基、醇羥基、酚羥基、碳基共扼雙鍵等活性基團(tuán)。 花椒揮發(fā)油受到產(chǎn)品，產(chǎn)地的氣候，雨量，日照和土質(zhì)等諸多自然環(huán)境因素的影響，致使其化學(xué)組分與含量的差異較大，%～%不等?？梢妰煞N花椒油的化學(xué)成分含量和組分有明顯差異。此外，石竹烯氧化物，γ杜松醇，α杜松醇以及3甲氧基1，2丙二醇等都有較高的含量。表11 花椒油中脂肪酸化學(xué)組分氣相色譜分析結(jié)果脂肪酸含量/ %脂肪酸含量/ %油酸～棕櫚油酸～亞油酸～軟脂酸～亞麻酸～硬脂酸～十七碳烯酸C17～ 香豆素又稱雙呋喃環(huán)和氧雜萘鄰?fù)?，英文名稱為coumarin。 微量元素雖然在人體內(nèi)的含量不多，但與人的生存和健康息息相關(guān)。g1，花椒皮和花椒籽中微量元素含量大小順序為Fe＞Mn＞Zn＞Cu，同時還發(fā)現(xiàn)花椒籽中的銅、鋅、鐵三種微量元素含量高于花椒皮，錳含量低于花膠皮，可見花椒中的鐵、錳含量豐富。 竹葉花椒片，從20世紀(jì)90年代開始就應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)上。謝小梅[23]等研究了花椒揮發(fā)油對5種霉菌的最低抑制菌濃度和最低殺菌濃度，包括黑根霉、黑曲霉、桔青霉、黃曲霉和產(chǎn)黃青霉，實驗結(jié)果表明，花椒中的揮發(fā)油組分具有明顯的抗菌作用，其最低抑菌濃度和最低殺菌濃度相等。青椒中的香豆素種類很多，其中大部分都具有抑制血小板凝集的作用，其中collinin和aurapten的抑制活性為最高[26]。 花椒中的寧堿具有抗癌作用，對人類白血病有極強(qiáng)功效，同時還對病毒引起的集中性癌癥有效，也對K562細(xì)胞系具有活性，能夠抑制超過80%以上的細(xì)胞生長卻不增加培養(yǎng)細(xì)胞的死亡率[28]。佟如新等[27]研究了青花椒和花椒的毒性藥理作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)花椒的LD50為45（～）g（生藥量）/kg，青椒的LD50為122（～）g（生藥量）/kg，兩者之間有著顯著的差別，花椒的毒性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比青花椒強(qiáng)。野花椒總生物堿對大鼠急性腦缺血損傷后皮層強(qiáng)啡呔的降低具有抑制作用，對腦細(xì)胞有一定的保護(hù)功效[30]。 超臨界流體萃取技術(shù)眾所周知，物質(zhì)有固、液、氣三種狀態(tài)，其中氣體分子具有最大的動能和最大的穿透性，當(dāng)壓力增大或溫度下降時，氣體就會冷凝成為液體，因此分子間的距離顯著減小，但溶解度和密度卻顯著增大。首次發(fā)現(xiàn)超臨界現(xiàn)象可追溯到19世紀(jì)60年代，而在20年后，科學(xué)家Hannay和Hogarth發(fā)表了第一篇關(guān)于超臨界流體的論文“超臨界流體能夠溶解固體物質(zhì)”，為超臨界流體萃取技術(shù)的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。從分子間作用力的角度來看，在超臨界狀態(tài)下，流體分子之間的作用力介于氣體和液體分子之間，超臨界流體具有介于氣體與液體之間的狀態(tài)，如表12所示[35]。作為一種新型的物質(zhì)分離技術(shù)，超臨界流體萃取技術(shù)較之傳統(tǒng)的液液萃取法相比有如下特點(diǎn)[36]：（1）在常溫或接近常溫的條件下，超臨界流體對于揮發(fā)性小的物質(zhì)溶解性較大，因而會形成一個負(fù)載的超臨界流體相，而在萃取之后，用等溫減壓或等壓升溫的方法可以分離溶質(zhì)和超臨界溶劑，由此特性可見超臨界流體萃取技術(shù)特別適用于熱敏性物質(zhì)的提取 [37]。（4）由于超臨界流體的特性，溶質(zhì)的傳質(zhì)速率和傳質(zhì)能力都大為提高，因而萃取時間顯著減少，萃取率也明顯提高。 超臨界流體的物理性質(zhì) 在常溫常壓下，超臨界流體具有與液體相近的密度，～，～。超臨界流體與液體黏度受溫度和密度的影響并不相同，超臨界流體在高密度條件下，黏度隨溫度升高而減??；反之在低密度條件下，黏度隨溫度升高而增大。 流體的溶解性能與其極性相關(guān)，因此在常態(tài)下，超臨界流體與液體相比溶解性能存在顯著差異。通過MD和MC模擬實驗，隨溫度的升高，水和乙醇中的氫鍵依然存在，但數(shù)量卻大幅減少，同時發(fā)現(xiàn)乙醇?xì)滏I變化與溫度相關(guān)性較大，水氫鍵變化與壓力相關(guān)性較大。 酯化反應(yīng)是用另一種醇置換甘油酯中的醇。 在超臨界態(tài)下，醇的還原性遠(yuǎn)勝于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。（2）操作溫度小于被萃取溶質(zhì)的分解溫度。（6）選擇性高，可具有選擇性萃取目標(biāo)產(chǎn)物。因為每種物質(zhì)臨界溫度和壓力各不相同，因而不同的實驗條件會選擇不同的物質(zhì)作為超臨界流體。（3）超臨界流體的密度是影響萃取能力強(qiáng)弱的最主要因素，在超臨界點(diǎn)的附近，CO2的密度隨著溫度和壓力的細(xì)微變化而急劇變化，改變溫度或壓力或者兩者同時改變，都能改變其溶解度，因而能有選擇性地分離多種物質(zhì)，從而減少萃取物雜質(zhì)，使有效成分能夠高度匯集，使得產(chǎn)品質(zhì)量更好。（7）CO2不可燃，較之于易燃燒易爆炸的有機(jī)溶劑，安全較高。夾帶劑的作用具體如下：（1）能夠極大增加被分離組分在氣相中的溶解度。（5）夾帶劑能改變?nèi)軇┑呐R界參數(shù)，根據(jù)P 超臨界CO2流體萃取工藝過程超臨界萃取工藝流程總體來說可分為三個階段，分別為超臨界CO2制備階段，超臨界萃取階段以及分離階段；而按照所采用的萃取操作方法的不同，又可以分為3類，即等溫變壓萃取分離法、等壓變溫萃取分離法以及吸附萃取分離法3種基本的工藝流程。超臨界CO2流體萃取工藝過程示意流程如圖11所示[39]。當(dāng)溫度一定時，超臨界CO2流體的溶解力隨著萃取壓力得增加而增加，當(dāng)壓力增加到某一程度后，其溶解力增加變得緩慢，其主要原因是由于在高壓下超臨界相的密度受壓力變化的影響變小。S′ocrates QuispeCondori在提取Artemisia anuna L leaves時發(fā)現(xiàn)，在25MPa附近兩條等溫線交叉于一點(diǎn)，在這個點(diǎn)上，溫度對提取率并無影響。Szkal在提取榛實油的時候發(fā)現(xiàn)對于所有的被萃取物來說，溫度對于超臨界流體的影響并不大。萃取剛開始時，由于溶劑與溶質(zhì)之間并未完全良好混合，因而得率也較低。萃取時間的長短決定了超臨界CO2滲透到細(xì)胞內(nèi)的程度大小，滲透程度越好溶解度就越高，滲透程度差溶解度就較低，一般萃取時間需要控制在1～3h內(nèi)。 夾帶劑也稱攜帶劑，由于超臨界CO2的極性較弱，極性大約位于正己烷和氯仿之間。但是，有些溶劑溶劑作為夾帶劑，會導(dǎo)致萃取之后有溶劑殘留，因此，對夾帶劑的選擇是十分必要的。S提取率達(dá)到了99%。直到20世紀(jì)50年代，德國人Zosel的實驗證實了超臨界CO2流體可以作為溶劑萃取油料中的油脂，超臨界CO2流體萃取技術(shù)作為一種新興的分離技術(shù)才得到了人們重視和認(rèn)可。對于生物活性物質(zhì)和天然藥物提取方面，濃縮沙丁魚油，從蛋黃中提取蛋黃磷酯，從大豆中提取大豆磷酯都屬于其范疇內(nèi)；超臨界流體結(jié)晶技術(shù)則體現(xiàn)了在藥劑學(xué)方面的應(yīng)用，其是根據(jù)物質(zhì)在超臨界流體中的溶解度對溫度和壓力敏感的特性制備超細(xì)顆粒；而在藥物分析方面，超臨界流體色譜即為將超臨界流體萃取技術(shù)用于色譜技術(shù)中，具有高速度，高效和強(qiáng)選擇性，高分離等優(yōu)勢，同時還省時，成本低，易于控制，不污染樣品，非常適用于難揮發(fā)，易熱解高分子物質(zhì)的快速分析。 近20多年來，我國制革工業(yè)取得了長足的進(jìn)步，但發(fā)展的同時，制革工業(yè)對于環(huán)境的污染問題日益嚴(yán)重。因此，使用無毒無污染的超臨界CO2作為溶劑，其市場前景是非常廣闊的。超臨界CO2流體萃取技術(shù)，特別是作為一種綠色分離技術(shù)，在天然產(chǎn)物分離的研究和應(yīng)用中得到了不同程度的應(yīng)用。 本論文研究的目的、內(nèi)容和意義花椒屬無患子目蕓香科花椒屬落葉灌木或小喬木，一般成熟于立秋前后。本論文著重考察適合于超臨界萃取花椒中有效成分的實驗條件，最終確定超臨界萃取提取花椒中有效成分的較佳工藝條件，為其進(jìn)一步開發(fā)利用提供理論依據(jù)，也為醫(yī)藥、食品等有效成分的超臨界CO2提取分離提供可借鑒的經(jīng)驗。因此，通過本論文的研究，可以大大簡化花椒中主要成分的提取工藝，節(jié)約生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，提高產(chǎn)品得率和純度，為花椒中主要成分提取的工業(yè)化提供實驗依據(jù)。CO2是安全、無毒、廉價的理想流體，而且超臨界CO2具有類似氣體的擴(kuò)散系數(shù)、液體的溶解力，表面張力為零，能夠迅速滲透進(jìn)入固體物質(zhì)之中，提取其中精華，具有高效、不易氧化、純天然、無化學(xué)污染等特點(diǎn)。 主要包括高壓柱塞泵、萃取釜、過濾器、分離釜I和分離釜II，其中萃取釜以及分離釜的壓力由釜下面相應(yīng)的進(jìn)氣閥和放氣閥調(diào)節(jié)，壓力數(shù)值在上方的指針式壓力表中顯示出，溫度可通過數(shù)字式溫度儀進(jìn)行調(diào)節(jié)。作用為在超臨界萃取過程之中向萃取釜里加入夾帶劑，能夠有效的促進(jìn)萃取過程，還可用當(dāng)作液體加料泵，在萃取低黏度液體時使用。表22 實驗中所需設(shè)備列表設(shè)備名稱生產(chǎn)廠家SC5+1升超臨界萃取裝置德陽四創(chuàng)科技有限公司電子天平e=10d d=成都市新蜀西科實驗設(shè)備有限公司托盤天平 成都天平儀器廠電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱上海精宏實驗設(shè)備有限公司罐擺式高速中藥材粉碎機(jī)浙江省瑞安市東源醫(yī)療設(shè)備機(jī)械廠 （2）在實驗過程中需要用到的儀器名稱、規(guī)格及數(shù)量如表23所示。同時綜合考慮實驗條件，設(shè)備條件，時間等客觀條件，選出對萃取率影響相對較大的三個因素并(萃取壓力、萃取時間、萃取溫度)設(shè)計出L9_4_3正交實驗因素水平表如表24所示。 本論文采用的SC5+1升超臨界萃取裝置是由德陽四創(chuàng)科技有限公司生產(chǎn)，超臨界萃取裝置主要包括四大系統(tǒng)：超臨界萃取系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)，循環(huán)水加熱系統(tǒng)和夾帶劑系統(tǒng)，在超臨界流體萃取技術(shù)中萃取裝置是關(guān)鍵，超臨界CO2萃取裝置集合了多項技術(shù)，其操作流程也是在多個裝置共同運(yùn)行下完成的，如圖22所示。在萃取實驗前先分別稱量9個空燒杯的重量并記錄，然后對樣品自然風(fēng)干后再稱量9個燒杯的總重量，兩者之差則是花椒油的質(zhì)量。進(jìn)一步對比觀察可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)萃取壓力為15MPa時的提取率都在較高水平上，而且大大超過其他6組，萃取溫度和萃取時間沒有這樣明顯的規(guī)律，這就表明在本論文中，萃取壓力是影響超臨界萃取的最主要的因素。綜上分析可得，A2B3C3可能是較佳的水平組合。表28 正交試驗結(jié)果方差分析表（a=）因素偏差平方和自由度F比F臨界值顯著性萃取壓力2*萃取時間2萃取溫度2誤差2表29 正交試驗結(jié)果方差分析表（a=）因素偏差平方和自由度F比F臨界值顯著性萃取壓力2*萃取時間2萃取溫度2誤差2表210 正交試驗結(jié)果方差分析表（a=）因素偏差平方和自由度F比F臨界值顯著性萃取壓力2萃取時間2