【正文】 萃取溫度2誤差2由表28～210的方差分析結果可知，由以上分析可知，萃取壓力對花椒油的得率有顯著影響，萃取溫度和萃取時間對花椒油的得率影響不大，可以根據(jù)實際情況選擇較為合適的水平。 討論 在圖23中可以發(fā)現(xiàn)當壓力從12MPa上升到15MPa時花椒油的得率顯著提高，而高于15MPa以后花椒油得率降低。由于物料中含有其它雜質(zhì)，雖然提高了萃取率，卻增加了花椒組分的分離難度，并且過高的壓力容易造成物料的板結，因此會大大影響物質(zhì)溶出的效率，所以不能盲目地加大壓力。本論文中，隨著萃取時間的不斷延長，花椒油的得率只是很小幅度的升高，萃取溫度效應曲線很平緩，說明本論文中萃取時間對花椒油的得率影響很小。在此壓力下，CO2流體的密度較大，壓縮性較小，流體密度受溫度的影響較小，但卻能夠增大溶質(zhì)的擴散系數(shù)和蒸汽壓，使得CO2流體的溶解力增大，雖然揮發(fā)油的含量減少，但是萃取率卻不斷升高，這說明在高壓條件下，花椒中的難揮發(fā)物質(zhì)在高溫下提取效果好。 在萃取進行了一段時間后萃取釜中壓力下降且無法調(diào)回指定壓力，造成這一現(xiàn)象的可能原因是萃取裝置管道老化導致CO2氣體泄漏以及CO2氣罐中的氣體不足，因此在實驗之前要保證CO2氣罐中有足夠的氣體（一般氣罐壓力要超過6MPa）。結 論花椒中提取的揮發(fā)油等化學成分對心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、免疫機能、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的藥理活性，因而具有良好的市場前景。影響超臨界CO2流體萃取的因素有：萃取壓力，萃取溫度，萃取時間，藥材粒度大小，CO2流量，夾帶劑種類及其用量等。致 謝本論文是在我的指導老師童志平老師的悉心指導下完成的，從論文的選題、內(nèi)容的設計、實驗過程中的各個環(huán)節(jié)到最終的定稿都得到了童老師的指導和幫助，傾注了童老師大量的心血。最后，感謝各位論文評閱人和答辯委員會的老師們在百忙之中給予我寶貴的意見、建議和指導。童老師嚴謹?shù)慕虒W態(tài)度、高度的敬業(yè)精神也深深感染了我，老師對我的諄諄教誨，將使我受益終生。所以可以得出超臨CO2萃取花椒中有效成分的較佳實驗條件為：萃取壓力15MPa，萃取溫度45℃，萃取時間90min。傳統(tǒng)的提取方法主要有溶劑法提取等，但這些方法多存在有機溶劑殘留、操作復雜、工藝流程較長、產(chǎn)物得率低等問題。 由于藥材中可能存在一定的水分，導致萃取后離開分離釜的CO2氣體必然攜帶一部分水分，在CO2制冷液化時其中的水分將結成冰，因而造成管道堵塞的情況，導致壓力下降、流量不穩(wěn)定并且高壓泵無法正常工作。 超臨界萃取過程中出現(xiàn)的問題 由于超臨界裝置長時間沒有使用，所以在萃取過程中出現(xiàn)了如下問題，包括制冷器無法制冷，萃取釜中的白色墊圈由于膨脹的原因無法放入或取出，管道出現(xiàn)了些微的漏氣等問題，以上問題經(jīng)由維修人員的修理之后得到妥善解決。從圖23可以看出，當萃取溫度增大時，導致溶質(zhì)的蒸汽壓也上升，同時CO2的分子熱運動增強，使得溶解度也增加，而且溫度的上升也可能導致CO2的密度下降，因此溶質(zhì)在CO2中的溶解度也下降。 由圖23和方差分析可知，本論文中萃取時間是影響最小的因素。在萃取壓力較低時，花椒中揮發(fā)油的含量比較高，隨著壓力的逐漸升高，花椒揮發(fā)油的含量開始逐漸減少。因為在萃取壓力從12MPa升到15MPa時，花椒油的得率快速上升，而從15MPa升到18MPa時，花椒油的得率開始下降，因此，萃取壓力選擇15MPa；通過對圖23和方差分析結果進行綜合考慮，應該選擇萃取時間為2h，但是萃取時間對實驗無顯著影響，考慮到實驗成本和實際條件。 通過《正交設計助手》對實驗結果進行各個影響因素因素分析，可得如圖23的效應曲線圖。 通過《正交設計助手》軟件對正交試驗結果進行直觀分析，可得到以下直觀分析結果，如表27所示。 結果與討論 實驗結果與分析實驗結果分別以花椒油萃取率和是否存在揮發(fā)油為考核指標，在此基礎上進行超臨界CO2萃取工藝條件的優(yōu)化，確定出超臨界CO2萃取花椒風味物質(zhì)的合適工藝參數(shù)。在特定的溫度和壓力下，使原料同CO2流體充分接觸，達到平衡后再通過溫度和壓力的變化使萃取物同溶劑CO2分離，CO2循環(huán)使用，其操作的具體步驟如下[66]：（1）先后順序打開墻上，機器后面，機器前面的三個電源開關；（2）設定1升萃取器溫度，分離溫度35℃；（3）打開1升萃取器溫度，分離Ⅰ、Ⅱ，冷卻泵，水冷機組，并檢查冷卻槽內(nèi)丙酮是否流動；（4）關緊1升萃取器調(diào)壓，分離器Ⅰ調(diào)壓（左松右緊）；圖22 超臨界流體萃取流程圖（5）機器下面由左到右閥門分別記為A、B、C、D、E、F、G、H，把這八個閥門全部關緊；（6）等待1升萃取器溫度，分離溫度達到指定值；（7）裝樣：將1升萃取罐下面裝好（先墊一層濾紙，金屬墊片粗面向外），將分裝好并用95%乙醇潤濕的50g花椒裝到萃取罐中，用刷子將萃取罐邊緣的殘留物刷干凈，確認萃取釜內(nèi)無乙醇，把萃取罐放在萃取釜上，倒入乙醇，萃取罐上面封好放入釜內(nèi)，再把白色塑料套圈放進去（有斜面的一面朝下），裝一個橡膠墊圈在螺旋上，旋到底后再回旋一下；（8）打開CO2罐（4個閥門），實驗過程中須保證CO2罐壓力壓始終保持在4MPa以上；（9）機器下面的進氣閥開關D慢慢打開，當1升萃取器壓力表數(shù)值達到5MPa時，打開CO2泵，當1升萃取器調(diào)壓達到實驗所需壓力后固定，調(diào)節(jié)分離器Ⅰ調(diào)壓到5MPa，所有的壓力表顯示穩(wěn)定后開始計時；（10）確定機器后面鐵罐內(nèi)有乙醇，開攜帶劑泵，把罐下面的轉子流量計先調(diào)到最高，萃取器排空閥指數(shù)上升到與1升萃取器調(diào)壓相同，再將流量計調(diào)到20，整個實驗過程中要時刻保證鐵罐內(nèi)有乙醇；（11）每隔30min取一次樣，閥門E先打開一點，再慢慢打開F，取樣；G、H同理，直到無樣品流出；（12）達到實驗設定時間后，先后關掉CO2泵、冷卻泵、水冷機組泵、攜帶劑泵；（13）關掉CO2氣瓶（三個開關）；（14）關掉進氣閥D，從F、H取樣，放氣，關緊1升萃取器調(diào)壓，分離器Ⅰ調(diào)壓，打開機器后面排空閥門，放出其中的乙醇使萃取器排空閥指數(shù)歸零；（15）確認壓力表都歸零后，打開萃取釜，倒出藥品，萃取罐內(nèi)先用水沖洗再用乙醇潤洗，其余的零件先用水清洗再用乙醇浸泡；（16）先后關掉機器前面、后面和墻上的開關，實驗結束。 由于上次試驗會殘留一些藥品在設備里面，會導致本次實驗結果出現(xiàn)誤差，所以清洗超臨界萃取裝置管道是很有必要的。在實驗開始前，將實驗每組50g的藥材用少量95%乙醇潤濕浸泡半小時，更加利于萃取。 實驗試劑實驗中需要用到的試劑如表21所示。 萃取釜、分離釜I和分離釜II中的溫度都可由各自的恒溫水浴加熱系統(tǒng)及熱水泵加以控制，可以滿足實驗中所設定的溫度。 超臨界萃取裝置原理在超臨界流體萃取技術中萃取裝置是關鍵，超臨界CO2萃取裝置集合了多項技術，它包括機械結構、壓力容器、管道閥門、儀器儀表、電氣控制、化工工藝等專業(yè)技術。超臨界流體萃取是近代化工分離中出現(xiàn)的高新技術，超臨界流體萃取(SFE)將傳統(tǒng)的蒸餾和有機溶劑萃取結合一體，利用超臨界流體CO2優(yōu)良的溶劑力，將基質(zhì)與萃取物有效的分離、提取以及純化。 研究意義超臨界流體萃取法與傳統(tǒng)的提取法相比具有提取效率高、無溶劑殘留、無毒性，活性成分和熱不穩(wěn)定成分不易被分解破壞等優(yōu)點?；ń肥橇己玫恼{(diào)味佐料，也可榨油，出油率在25%以上。超臨界CO2流體萃取技術作為這些高新技術中的佼佼者，勢必由于其在天然產(chǎn)物深度加工中的應用成為世界關注的熱點。 超臨界CO2流體萃取技術的發(fā)展前景近30年來，超臨界CO2流體萃取技術是一項迅速發(fā)展的新興科學技術。新興的無污染制革技術的最主要突破就是放棄了水作為介質(zhì)，而是利用超臨界CO2作為新的介質(zhì)，并在此介質(zhì)中實現(xiàn)制革中的“濕”操作反應。 主要的應用方面包括脫去食物中的有害成分以及有效成分的提取、食品原材料的處理等方面。目前，超臨界CO2流體萃取技術應用的主要領域包括以下幾個方面。但是減小粒度會使顆粒的表觀密度減小，再考慮到超臨界CO2萃取裝置的堵塞問題，因此應該將兩種因素綜合起來選擇最佳的粒度，通常情況下是使用完整未粉碎的顆粒[4950]。O較小的粒度可以增加固體與溶劑之間的接觸面積，提高萃取速率。研究發(fā)現(xiàn)，添加適當?shù)臉O性提攜劑或者改變提攜劑的摩爾量比例以改變流體極性，使超臨界CO2能夠萃取極性物質(zhì)，從而大幅提高萃取的效率[47]。CO2流量的大小與物料的多少有關，還與萃取溫度和壓力相關。當萃取物大部分分離出來之后，樣品中的殘留溶質(zhì)只能通過增加萃取時間的方法來萃取，但是這會大大增加萃取的時間，如99%有效組分的萃取時間是50%的10倍，從經(jīng)濟的角度來看，通過延長時間獲得回收率的些許提高并不劃算[45]。溶解度隨著壓力的增大而增大，在低于交叉壓力時，溶解度隨溫度的升高而減小，高于交叉壓力時隨溫度的升高而增大[43]。O 相比萃取壓力，萃取溫度對萃取效果的影響則顯得較為復雜。對于極性較低的脂溶性有機化合物，在較低壓力條件下就可萃?。欢鴮τ跇O性高的有機化合物，則需要在較高壓力下才能萃取；但對于糖類等極性更強的物質(zhì)，即使在超過40MPa壓力下也難以萃取。 在萃取操作過程中，通過綜合考察篩選這些影響因素就可以設定較佳工藝參數(shù)[40]。下圖是一種較為典型的超臨界CO2萃取工藝流程簡圖。M（3）加入與溶質(zhì)起特定作用的夾帶劑，可以使該溶質(zhì)的選擇性大大提高。 超臨界CO2流體中夾帶劑的選擇夾帶劑是指在單一組分超臨界流體中加入的一種少量的、可以與之混溶的、揮發(fā)性介于分離物質(zhì)與超臨界流體之間的物質(zhì)。（5）水很難溶解于CO2相，因此有機水溶液則可以通過超臨界CO2進行萃取分離。同時CO2價格低廉易于獲取、安全性好、易從萃取產(chǎn)物中分離出來等優(yōu)點，其作為超臨界萃取技術中最常用的溶劑，主要是因為CO2具有如下一些特點 [36]：（1）℃，在眾多超臨界溶劑中臨界溫度是比較接近室溫的，可以在室溫條件下實現(xiàn)超臨界流體萃取操作；，比較適中，對設備的要求相對較低；，在常用超臨界溶劑中是最高的。（8）貨源足夠、價格低廉。（4）對被萃取物質(zhì)溶解力強，傳質(zhì)性好。超臨界高溫高壓條件可能是醇還原性增強的原因。Sasaki研究發(fā)現(xiàn)在超臨界狀態(tài)的條件下，同時加入一些堿性催化劑，油脂和醇在一定溫度時間內(nèi)反應，較之普通酯化反應，超臨界酯交換反應產(chǎn)率更高，反應時間更短。在超臨界區(qū)，溫度和壓力升高，離子積大大增加。氫鍵的穩(wěn)定性及數(shù)量改變受到溫度及壓力的影響，只是影響程度有差異。擴散系數(shù)受壓力和溫度的影響，一標準狀態(tài)下流體的擴散系數(shù)隨壓力下降而增大，隨黏度的增大而減小；而超臨界流體的擴散系數(shù)隨壓力增大而增大，同時當密度很高時，很細微的壓力變化也可導致擴散系數(shù)急劇變化，并且擴散系數(shù)隨著粘度的增大而減小。 在標準狀態(tài)下，～，～，～，明顯超臨界流體黏度與氣體差別不大。（6）溶質(zhì)在超臨界流體相中的濃度非常小，超臨界相組成幾乎相當于純的超臨界相；而液液萃取的萃出相為液相，而且溶質(zhì)的濃度非常大。（3）超臨界流體萃取溶質(zhì)后，利用降壓或升溫的方法可將溶劑完全回收并循環(huán)使用，較之液液萃取法優(yōu)點有二，一則不必蒸餾處理回收溶劑，可大量節(jié)約能源。超臨界流體的性質(zhì)可以通過溫度和壓力的變化來調(diào)節(jié)。目前，在著名的ISI Web of Knowledge數(shù)據(jù)庫中有關超臨界的論文已超過17000篇。因為其溫度和壓力均高于其臨界點，SCF則會表現(xiàn)出一些獨特的性質(zhì)，它具有與液體相接近的密度，同時還具有與氣體接近的黏度及高的擴散系數(shù)，因而具有很高的吸附能力以及流動性和傳遞性?；ń分械南愣顾豤ollinin和生物堿oxynitidine對乙肝病毒DNA復制有抑制作用[32]。 除以上作用外，花椒還具有抗疲勞、抗缺氧、平喘、保護腦細胞、抗氧化、鎮(zhèn)靜止痛等作用。 花椒屬植物都有微量的毒性，歷代醫(yī)書均有記載，花椒有小毒。實驗還對香柑內(nèi)酯的止血作用進行另一組研究，結果發(fā)現(xiàn)對大鼠的頸動脈和股動脈切口出血的止血率分別為88%和92%，明顯優(yōu)于紗布組的10%和15%以及淀粉組的15%和20%，也僅稍低于云南白藥的95%和98%。對于疥螨，花椒的氯仿提取物則對其有較強的驅(qū)殺作用以及短暫的麻痹作用[21]。花椒能夠完全抑制枯草桿菌、金黃色葡萄球菌等10種革蘭氏陽性菌，同時也能完全抑制變性桿菌、大腸桿菌等7種革蘭氏陰性菌[21]。 花椒的藥理作用花椒味辛、熱，小毒，歸脾、肺、腎經(jīng)，能溫中、止痛和殺蟲。根據(jù)科學研究發(fā)現(xiàn)，迄今為止，已被確定和人體生命健康有直接或間接聯(lián)系的微量元素有18種，即鐵、銅、鋅、鈷、錳、鉻、碘、硒、鎳、鉬、釩、氟、錫、鍶、硼、硅、銣、砷等，每種微量元素都對人體特殊的生理功能。香豆素的衍生物有些可從自然界中提取得到，有些則需要通過合成方法制得；有的呈游離態(tài)存在，有的則與葡萄糖結合在一起，其中的不少種類具有重要的經(jīng)濟價值。 花椒籽油中含有非常豐富的脂肪酸，其中包括棕櫚酸，硬脂酸，棕櫚油酸，油酸，亞油酸，亞麻酸等。 熊泉波[16]等對有“貢椒”之稱的四川漢源花椒進行研究，結果發(fā)現(xiàn)它的揮發(fā)油含量是其它種類花椒的兩倍，其鑒定的成分為27種，相比之下，鑒定的新疆花椒成分為33種，僅有11個相同組分。從揮發(fā)油中分離出的成分主要為醇類，烯烴類，酮類，酯類及環(huán)氧化合物類[1213] 。木質(zhì)素是花椒中的有效成分之一，由分子態(tài)苯丙素衍生物聚合物構成。木質(zhì)素主要存在于纖維素形成的纖維之間， 對細胞起著抗壓的作用。已經(jīng)在花椒中發(fā)現(xiàn)的較多的酰胺類物質(zhì)，包括羥基α山椒素、羥基β山椒素、2′羥基N異丁基2，4，8，10，12十四烷五烯酰胺、γ山椒素、2′羥基N異丁基4，8，11十四烷五烯酰胺、N對羥基苯基甲基2，7二甲基2，6辛二烯酰胺等?；ń穼僦参锶澜缂s有250種，我國約有39種以及14變種。目前從花椒中提取出的生物堿主要有有茵芋堿、帕落平堿、香草木寧堿、6甲氧基5,6二氫白屈菜紅堿和青椒堿等[1]。除此類成分意外，花椒還有一些含量較少的化學組分如甾酸、烴類、三萜和黃酮苷類等[3]。此外在南美洲野外生長著少數(shù)野生花椒。奇數(shù)羽狀復葉，