【文章內(nèi)容簡介】 10 小時。有實驗證明，用二氧化碳超臨界萃取對廣藿油、肉桂油及厚樸酚的提取，產(chǎn)品收率比傳統(tǒng)方法要高。青蒿素二氧化碳超臨界萃取比傳統(tǒng)的汽油法提高收率 2 倍以上 。 用二氧化碳超臨界萃取技術(shù)從當(dāng)歸中萃取揮發(fā)油，收率為 %， 而用相同原料的水蒸汽蒸餾法收油率為 %，提高了 4 倍。 ******大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 ② 可節(jié)省大量的有機溶劑 利用二氧化碳超臨界萃取技術(shù)提取中草藥的有效成份，沒有殘留的有機溶劑，所以產(chǎn)品是純 天然的，可以節(jié)省大量的有機溶劑。如提取青蒿素時，可節(jié)省汽油 100%，在萃取丹參酮時，可節(jié)省無水乙醇 94%、苯 80%。 ③ CO2與萃取物迅速成為兩相 萃取和分離合二為一 ， 當(dāng)飽和的溶解物的 CO2 流體進入分離器時 ， 由于壓力的下降或溫度的變化，使得 CO2 與萃取物迅速成為兩相 （ 氣液分離 ） 而立即分開，不僅萃取的效率高而且能耗較少，提高了生產(chǎn)效率也降低了費用成本。 ④ 對不穩(wěn)定化合物的提取較優(yōu)越 二氧化碳超臨界萃取可以在較低溫度下進行萃取分離 ， 所以特別適合于分離含熱敏性組分的物質(zhì)。大蒜的有效成份穩(wěn)定性差，在大蒜制劑中，用 二氧化碳超臨界萃取提取大蒜的有效成份，可避免加熱影響，其抑菌作用可提高 3~6 倍。用二氧化碳超臨界萃取法萃取當(dāng)歸的揮發(fā)性成份，能得到常規(guī)水蒸汽蒸餾法所得不到的成份，特別能萃取出一系列烷烴類、有機酸及其酯類。原因是萃取過程的不同，萃取溫度低，而且系統(tǒng)密閉，可大量保存對熱不穩(wěn)定及易氧化的揮發(fā)性成份。 ⑤ 改變溫度、壓力及加入夾帶劑，可選擇性提取 超臨界 CO2 萃取可以根據(jù)被提取有效成分的性質(zhì)，通過改變溫度和壓力以及加入夾帶劑，可進行選擇性提取，提高萃出物中有效成分含量。 例如 在 30℃ 、 20MPa條件下提取中藥柴胡時， 萃取出來的主要成分是柴胡揮發(fā)油，而在 65℃ 、 30MPa 條件下則可萃取出 2%~3%柴胡皂苷，當(dāng)加入適量的 60%乙醇作夾帶劑時，柴胡皂苷的收率會提高到 %。 ⑥ 操作參數(shù)易于控制 就萃取劑本身而言，超臨界萃取的萃取能力取決于流體的密度，而液體的密度很容易通過調(diào)節(jié)溫度和壓強來加以控制，這樣易于確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定 [12]。 超臨界萃取技術(shù)在中藥有效成分提取中的應(yīng)用 揮發(fā)油的提取 揮發(fā)油又稱精油，是一類具有芳香氣味的油狀液體的總稱。在常溫下能揮發(fā)，可隨水蒸氣蒸餾。揮發(fā)油因其所含成分極性 比較低 、 親脂性強 、 分子量小而且沸點較低 ，在超臨界 CO2 中有很好的溶解性能。且大多數(shù)揮發(fā)油性質(zhì)不高熱、酸堿比較敏感，用常規(guī)的共水蒸餾或水蒸氣蒸餾容易引起揮發(fā)油分解或氧化，造成揮發(fā)油結(jié)構(gòu)的變化。此外，這些傳統(tǒng)提取方法的收率普遍較低，效率也不高。超臨界 CO2 克服以上******大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 問題，因此，目前應(yīng)用超臨界 CO2 提取揮發(fā)油的研究報道較多，所得產(chǎn)品的收率和質(zhì)量均較傳統(tǒng)方法好。表 l 列出了應(yīng)用超臨界 CO2 提取中藥材中的揮發(fā)性有效成分的一些實例。 表 1 超臨界萃取揮發(fā)油類實例 中草藥 SFE 一 CO2條件 其他提取方法 參考文獻 當(dāng)歸 30MPa， 44℃ ，收率 % 水蒸氣蒸餾法收率 % [13] 蛇床子 26Mpa， 45℃ ，收率 10% 水蒸氣蒸餾法收率低 [14] 刺柏 20Mpa， 45℃ ， 30min 水蒸氣蒸餾法收率低 [15] 黃花蒿 15Mpa， 50℃ 傳統(tǒng)溶劑法耗時 [16] 川芎 ， 60℃ ， 10min， 乙醇作夾帶劑，萃取率比水蒸氣蒸餾法高 倍 水蒸氣蒸餾法收率低 [17] 小茴香 20Mpa， 35℃ ， 3h，收率 % 水蒸氣蒸餾法收率 %， 6h [18] 柴胡 20Mpa， 30℃ ， 4h，收率 % 水蒸氣蒸餾法收率 %，12h [19] 木香 20Mpa， 35℃ ， 2h，收率 % 水蒸氣蒸餾法收率 %，12h [20] 月見草 25Mpa， 50℃ ，收率 20% 石油醚提取收率低 [21] 黃花蒿， 又 名青蒿，性寒，味苦，具有解暑清熱、抗瘧疾等特殊功效。其揮發(fā)性成分提取的常規(guī)工藝是水蒸汽蒸餾法，其提取溫度高，時間長，易使對濕和熱不穩(wěn)定的揮發(fā)性成分發(fā)生變化。葛發(fā)歡 [22]用 SFE 一 CO2法對黃花蒿揮發(fā)性成分進行超臨界萃取。克服了以上缺點，得到了一系 列用水蒸汽蒸餾法所提取不到的揮發(fā)性成分。 馬熙中等 [23]采用分析型 SFE 技術(shù)提取中藥乳香和沒藥的揮發(fā)性化學(xué)成分，指出分析型 SFE 技術(shù)是提取、研究中藥化學(xué)成分的有效方法，尤其是在提取含氧等極性化合物方面彌補了日前常規(guī)方法的不足。 亞麻酸是對人類健康非常有益的人體必需的脂肪酸，具有重要的生理功能和藥理臨床價值。紫蘇子是目前發(fā)現(xiàn)的最富含亞麻酸的植物資源。輝國均 [24]以 SFE 一 CO2法使紫蘇子油中亞麻酸含量提高到 73. 46%，比傳統(tǒng)的溶劑法 （ 石油醚法 ） 和壓榨法提高了 %~%，且所得紫蘇子油無 任何殘留溶劑。 ******大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 于恩平 [21]從月見草種子中提取月見草油，探索了最佳工藝條件并與傳統(tǒng)溶劑提取比較 。 結(jié)果表明 SFE 一 CO2優(yōu)于傳統(tǒng)方法。 張德權(quán) [25]就超臨界 CO2 流體技術(shù)萃取山蒼子油的工藝條件進行了探討，結(jié)果表明超 。 超臨界 CO2 流體技術(shù)萃取山蒼子油的工藝是切實可行的，萃取率可達 30%以上。 林敬明 [26]利用超臨界 CO2 分別對中藥砂仁、草豆蔻、草果、白豆蔻、高良姜的揮發(fā)油進行提取，并用 GCMS 法對它們的成分進行了分析。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的水蒸餾法相比 。 SFE 法萃取的揮發(fā)油香氣質(zhì)量明顯提高，提取的化學(xué) 成分更高，說明SFE 法效率高、靈敏。 周欣 [27]采用二氧化碳超臨界萃取法和水蒸汽蒸餾法分別提取野菊花揮發(fā)性成分，結(jié)果表明水蒸汽蒸餾提取物得率是 %，二氧化碳超臨界萃取物得率是 %。與水蒸汽蒸餾法相比，超臨界萃取法具有耗時少、準(zhǔn)確、效率高和提取完全等優(yōu)點。 魏屹 [28]等也研究了利用超臨界 CO2萃取峨眉桃葉珊瑚中桃葉珊瑚苷的工藝條件，實驗與回流提取法進行比較。結(jié)果表明在最佳萃取工藝條件下，桃葉珊瑚苷的萃取收得率為 %，該方法簡便、提取率高。 張虹 [17]等以阿魏酸為指標(biāo)對川芎有效成分的提取 進行了研究 ， 由于川芎富含揮發(fā)性物質(zhì)，表明川芎較適合用 SFE 法萃取其中的有效成分。 劉雪梅 [29]等采用超臨界 CO2 法萃取法，采用正交試驗設(shè)計對沙姜揮發(fā)油的提取工藝進行了研究，并確定了最佳工藝條件為：萃取壓力為 25MPa、萃取溫度 50℃ 、CO2流量 20kg／ h， 萃取時間 60min。并通過 GC／ MS 分析共鑒定出 39 種化合物。結(jié)果表明超臨界 CO2萃取產(chǎn)物更真實、全面地反映沙姜揮發(fā)油的化學(xué)成分。 到目前為止，運用超臨界 CO2 技術(shù)提取中藥揮發(fā)油成分的藥已達幾十種，而且大部分研究結(jié)果表明，該新技術(shù)對揮發(fā)的提取效果有著其 他提取方法不可替代的優(yōu)勢。 生物堿的提取 生物堿是植物中含氮的堿性有機化合物，多數(shù)具有較復(fù)雜的含氮雜環(huán)，有光學(xué)活性和顯著的生理效應(yīng)，是很多中草藥的有效成分。生物堿大多數(shù)來自植物界，以罌粟科、豆科 、 防己科、毛莨科等科的植物中分布較多。但是生物堿在植物體內(nèi)往往是以鹽的形式存在，僅有少數(shù)堿性極弱的生物堿以游離的形式存在。傳統(tǒng)的提取方法除極少數(shù)具有揮發(fā)性的生物堿可用水蒸氣蒸餾法外，一般用溶劑法、酸水提取法等。 在植物體中，生物堿往往與植物的酸性成分結(jié)合成鹽而存在。根據(jù)超臨界流體萃取的原理，用超臨界 CO2 萃取技術(shù)很難萃取出以鹽或苷的形式存在的生物堿，因此******大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 基于生物堿的結(jié)構(gòu)特點，在提取前需用氨水等堿化劑堿化，使之全部轉(zhuǎn)化為游離堿，在萃取時還需要用合適的夾帶劑以增加 CO2 的溶解能力，并減少酸或堿性試劑的用量，提高選擇性和提取效率，常用的夾帶劑大多為甲醇、乙醇、丙酮、氯仿等。 近年來，應(yīng)用超臨界流體技術(shù)分離中藥中的生物堿取得了較大進展，一大批有價值的生物堿被開發(fā)出來。超臨界萃取中藥中生物堿的情況見表 2。 表 2 超臨界萃取生物堿類實例 中草藥 主要目標(biāo)成分 SFE一 CO2條件 其他提取方法 參考文獻 洋金花 東莨菪堿 ， 40℃ ,氨水， 帶劑， 5min，雜質(zhì)少 堿性氯仿提取溶劑殘留 [30] 蓽菝 胡椒堿 ,70℃ ,5min，收率 % 傳統(tǒng)溶劑法費時，后處理復(fù)雜 [31] 光菇子 秋水仙堿 10Mpa， 45℃ ，乙醇作夾帶劑，收率為溶劑法的 傳統(tǒng)溶劑法收率低 [32] 黃柏 小檗堿和巴馬亭 甲醇作夾帶劑 傳統(tǒng)溶劑法耗時 [33] 馬錢子 士的寧 氨水作堿性劑，丙酮作夾帶劑 氯仿萃取效率低 [34] 延胡索 延胡索乙素 苯作夾帶劑， Ca(OH)2堿性劑， 20min 傳統(tǒng)溶劑法費時，處理過程復(fù)雜 [35] 由于 CO2的偶極矩等于 0，故 SFE一 CO2僅適用于極性小的生物堿提取且操作壓力較高，如從長春花中提取長春堿和長春新堿；從鴉片中提取罌粟堿；從秋水仙中提取秋水仙堿等。 Janicot[36]等用超臨界 CO2技術(shù)在 45℃ 、 20Mpa 下從罌粟莖提取到 5 種生物堿。 葛發(fā)歡 [37]等報道，經(jīng)堿化處理后的益母草藥材再加夾帶劑，可以極大地提高益母草中總生物堿的萃取率。在萃取壓力為 30Mpa，萃取溫度為 70℃ 條件下，萃取物收率 達 %，總生堿含量達到 %，比常法高 10 倍。 李仙義 [38]等采用系統(tǒng)觀察法，考察了超臨界 CO2 萃取蓽茇中的胡椒堿，結(jié)果表明其最佳的萃取條件為：萃取壓力 ，萃取溫度 70℃ ，改性劑量為 ，動******大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 態(tài)萃取時間 5min及動態(tài)萃取體積 5ml。 李玲 [39]采用超臨界 CO2 流體萃取馬藍、菘藍和蓼藍中的靛玉紅。 結(jié)果證明 SFE省時、省力、經(jīng)濟，選擇性可調(diào)的性能根強，與傳統(tǒng)方法比有獨特的優(yōu)點。 這說明超臨界 CO2萃取用于生物堿的提取具有良好的發(fā)展前景。 苷類和糖類的提取 皂苷和多糖的極 性較大，用純超臨界 CO2 流體基本無法萃取出皂苷和多糖，應(yīng)使用夾帶劑，必要時可考慮梯度超臨界 CO2萃取。 馬熙中 等 [40]進行了超臨界 CO2萃取藏藥雪靈芝的研究，并對不同的萃取方法進行了比較： (1)傳統(tǒng)溶劑萃取法； (2)不加夾帶劑的超臨界 CO2萃取法； (3)加不同極性夾帶劑的超臨界 CO2萃取法 ； (4)加不同夾帶劑進行梯度 CO2萃取。結(jié)果表明，不加夾帶劑的超臨界 CO2萃取，即使萃取壓力高達 30Mpa，基本上不能萃取其中有一定極性的皂苷及高極性多糖；加不同夾帶劑的非梯度 CO2 萃取，萃取物中多糖的收率隨夾帶劑極性的增 大而逐漸升高(%~%)， 而總皂苷粗品收率由 %至 %逐漸降低；不同夾帶劑梯度萃取所得總皂苷粗品的總收率達 %， 是傳統(tǒng)工藝 （ %） 的 倍，而多糖總收率是 %，為傳統(tǒng)萃取工藝的 （ %） 的 倍。 李國鐘 [41]等 研究了用 SFE 一 CO2法從甘草中提取甘草甙的最佳提取工藝表明提高溫度有利于提高提取率；用乙醇的水溶液作添加劑時，提 出的有效成分增多，切隨著乙醇濃度的增大，提取率顯著提高。 據(jù)報道，用 SFE／ SEC （ 超臨界流體色譜法 ） 法提取及測定芍藥中的芍藥 甙及白芍藥甙，取得良好 效果 ，可提高芍藥甙及白芍藥甙達 99%~100% [42]。 此外，韓志惠 [43]等應(yīng)用超臨界對 7 種山茱萸總皂苷提取分離方法進行了比較。實 驗比較了無水乙醇回流提取、無水乙醇回流一正丁醇萃取、體積分數(shù)為 70%回流提取，體積分數(shù)為 70%乙醇回流提取一正丁醇萃取、水提取、超聲波提取和超臨界 CO2 提取方法。結(jié)果表明不同的提取方法對總皂苷 含量 有較大的影響，超臨界 CO2 提取技術(shù)無溶劑殘留，操作溫度低，提取效率高，總皂苷含量是傳統(tǒng)溶劑提取的 ~ 倍，有較好的應(yīng)用前景。這些研究為超臨界 CO2 萃取皂苷和多糖積累了寶貴的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。 醌類的提取 醌類化合物是天然產(chǎn)物中一類比較重要的化合物，是一類分子中具有不飽和環(huán)二酮結(jié)構(gòu)的有機化合物。具有抗菌、抗氧化、抗腫瘤等多種生物活性。醌類及其衍生物******大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 包括苯醌、萘醌、菲醌等，極性較大。醌類的極性較強，純 SFE 一 CO2流體無法有效提取，在應(yīng)用超臨界 CO2 流體萃取時一般壓力較大，且需要加入適當(dāng)?shù)膴A帶劑，可提高其萃取效率。超臨界萃取中藥中的醌類化合物的情況見表 3 表 3 超臨界萃取醌類化合物實例 中草藥 目標(biāo)成分 SFE 一 CO2條件 其他提取方法 參 考文獻 大黃 大黃素 ， 50℃ ,10min，甲醇作夾帶劑 收率低，溶劑殘留 [44] 丹參 丹參酮 Ⅱ A 20Mpa， 40℃ ，乙醇作夾帶劑 采用傳統(tǒng)醇提取工藝時，丹參酮Ⅱ A 降解甚多 [45] 蘇子仁 [45]等應(yīng)用該法對丹參脂溶性有效成分的提取工藝進行了研究，在溫度為400℃ 、壓力為 20Mpa、乙醇為夾帶劑的條件下。產(chǎn)物丹參酮 IIA 質(zhì)量分數(shù)一般在 20%左右，