【正文】 111試驗(yàn)21222試驗(yàn)31333試驗(yàn)42123試驗(yàn)52231試驗(yàn)62312試驗(yàn)73132試驗(yàn)83213試驗(yàn)93321表27 正交試驗(yàn)結(jié)果直觀分析表（續(xù)）所在列1234因素萃取壓力（MPa）萃取時間（h）萃取溫度（℃）實(shí)驗(yàn)結(jié)果均值1均值2均值3極差 由表27的直觀分析可得，所選萃取壓力的三個水平，在萃取壓力在15MPa時，花椒油得率最高，萃取壓力為12MPa時，得率最低；所選萃取溫度的三個水平，在萃取時間在120min時，花椒油得率最高，萃取時間為1h時，得率最低；所選萃取溫度的三個水平，在萃取溫度為45℃時，花椒油樹脂得率最高，萃取溫度為35℃時，得率最低。綜上分析可得，A2B3C3可能是較佳的水平組合。另外，從直觀分析的極差數(shù)據(jù)來看，從中可以看出各因素對花椒油萃取率的影響程度大小為：萃取壓力對萃取率的影響最大，其次是萃取溫度，萃取時間對萃取率的影響最小，即萃取壓力萃取溫度萃取時間。 通過《正交設(shè)計(jì)助手》對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行各個影響因素因素分析，可得如圖23的效應(yīng)曲線圖。圖23 因素分析效應(yīng)曲線圖 通過分別以萃取壓力、萃取時間、萃取溫度所在列作為誤差列，用《正交設(shè)計(jì)助手》進(jìn)行方差分析，得出以萃取時間所在列為誤差列數(shù)據(jù)較好分析，即得到以下分析結(jié)果，如表28～210所示。表28 正交試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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由表28～210的方差分析結(jié)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(shí)際情況選擇較為合適的水平。 通過綜合考慮直接對比分析、直觀分析和方差分析的結(jié)果，可確定本論文的較佳萃取工藝條件是：A2B2C3組合，即萃取壓力為15MPa，萃取溫度為45℃。因?yàn)樵谳腿毫?2MPa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(jié)果進(jìn)行綜合考慮，應(yīng)該選擇萃取時間為2h，但是萃取時間對實(shí)驗(yàn)無顯著影響，考慮到實(shí)驗(yàn)成本和實(shí)際條件。按照《中國藥典》中的規(guī)定，%方可入藥，在本論文中，第3,4,5,%的要求，說明本論文用花椒符合入藥標(biāo)準(zhǔn)。 討論 在圖23中可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)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。隨著萃取壓力的逐漸升高，超臨界CO2的密度也逐漸增大，使得分子間距離減小，物料的溶解度也逐漸變大，因而會提高萃取率。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。由于物料選擇性會受到壓力變化的影響，物料中待萃取物的含量是有限的，當(dāng)萃取壓力地不斷增大時，超臨界CO2的選擇性逐漸降低，被萃取物中更多化學(xué)成分被CO2流體溶解，同時從萃取釜中帶出。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(jié)，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。因此，綜合以上實(shí)驗(yàn)分析，認(rèn)為比較適宜的萃取壓力應(yīng)為15MPa。 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。一般來說，在超臨界流體萃取過程中，當(dāng)溫度、壓力和流體流量等其他條件一定時，萃取時間延長，萃取率就會相應(yīng)提高 ，但是并非時間越長越好，長時間萃取，會增加溶解度較小的雜質(zhì)的溶解量，對提純造成不利影響，而且操作成本也在增加。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(yīng)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。 萃取溫度會影響超臨界CO2的溶解度，但是卻是雙向影響，因?yàn)樯咻腿囟炔粌H可以增加超臨界CO2溶解度，也可降低溶解度。從圖23可以看出，當(dāng)萃取溫度增大時，導(dǎo)致溶質(zhì)的蒸汽壓也上升，同時CO2的分子熱運(yùn)動增強(qiáng)，使得溶解度也增加，而且溫度的上升也可能導(dǎo)致CO2的密度下降，因此溶質(zhì)在CO2中的溶解度也下降。當(dāng)萃取壓力為15MPa時，萃取率隨著溫度的升高而增大，大于40℃時萃取率則增加變慢。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(kuò)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。在萃取壓力為18MPa，萃取溫度逐漸升高時，萃取率卻增加緩慢，可能是因?yàn)榈蛪簵l件下非揮發(fā)性組分的溶解度低于揮發(fā)性組分，升高溫度會降低CO2流體密度，溶解能力低于高壓。 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。 由于存在裝置內(nèi)殘留有空氣、水等，CO2氣瓶壓力太小，CO2壓縮時間不夠或壓縮壓力過小等問題，導(dǎo)致萃取壓力無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)指定值，所以在實(shí)驗(yàn)時應(yīng)檢查CO2氣瓶壓力是否保持在4MPa以上，裝置內(nèi)殘留氣體和水則要重新排氣直至放氣閥排出連續(xù)的白色氣體。 在萃取進(jìn)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(dǎo)致CO2氣體泄漏以及CO2氣罐中的氣體不足，因此在實(shí)驗(yàn)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）。 在更換不同的萃取物料時，上一種藥材的組分會殘留在萃取裝置中，這將會對新物料目標(biāo)組分造成交叉污染，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確，因而在萃取前應(yīng)先對裝置進(jìn)行清洗，清洗方法為直接向萃取釜中加入100ml95%分析乙醇，在20MPa的萃取壓力下萃取30min即可。 由于藥材中可能存在一定的水分，導(dǎo)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(jié)成冰，因而造成管道堵塞的情況，導(dǎo)致壓力下降、流量不穩(wěn)定并且高壓泵無法正常工作。所以在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，要確保藥材的干燥性，同時還可以在裝置中設(shè)置一個干燥器，使得CO2在制冷液化前除去水分。結(jié) 論花椒中提取的揮發(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。因此，花椒有效成分提取工藝的研究具有很深遠(yuǎn)的意義。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(jī)溶劑殘留、操作復(fù)雜、工藝流程較長、產(chǎn)物得率低等問題。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)。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。本論文在花椒粒度為40目，CO2流量20L/h，夾帶劑為95%乙醇的條件下，以萃取壓力，萃取溫度，萃取時間為影響因素建立三因素三水平正交試驗(yàn)法進(jìn)行花椒有效成分萃取的較佳工藝研究，得出如下結(jié)論：萃取壓力對超臨界CO2萃取花椒中有效成分具有最大的影響，在一定范圍內(nèi)，隨著壓力的上升，花椒油的得率顯著增加，而到達(dá)15MPa時花椒油得率隨著萃取壓力的增大而顯著下降，因此本論文較佳壓力水平為15MPa；萃取溫度的影響是實(shí)驗(yàn)開始時花椒油的得率提高較快，但隨溫度的提高，萃取率的增加也變得平緩，這是因?yàn)楫?dāng)萃取溫度升高時，溶質(zhì)的蒸汽壓上升，CO2分子熱運(yùn)動加強(qiáng)，使溶解度增加，同時，溫度的上升可引起CO2密度下降，溶質(zhì)在CO2流體中的溶解度下降，所以本論文較佳萃取溫度為45℃；萃取時間是本論文中影響最小的因素，本論文中萃取時間由60min提高到120min，花椒油的得率呈現(xiàn)很平緩的上升趨勢，上升幅度很小，因此考慮到實(shí)驗(yàn)成本和實(shí)際條件，萃取時間選擇90min即可。所以可以得出超臨CO2萃取花椒中有效成分的較佳實(shí)驗(yàn)條件為：萃取壓力15MPa，萃取溫度45℃，萃取時間90min。本論文萃取出了花椒中的花椒油成分，并鑒定了萃取樣品中是否含有揮發(fā)油，同時通過對9組實(shí)驗(yàn)中花椒油的得率的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，確定了以上的較佳工藝條件，為以后代替?zhèn)鹘y(tǒng)提取工藝，實(shí)現(xiàn)超臨界萃取工業(yè)化生產(chǎn)提供了依據(jù)。致 謝本論文是在我的指導(dǎo)老師童志平老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題、內(nèi)容的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)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(dǎo)和幫助，傾注了童老師大量的心血。在此對童老師致以誠摯的感謝。童老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)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。其次要感謝師兄薛鵬喜、謝遠(yuǎn)在實(shí)驗(yàn)中對我耐心地指導(dǎo)和幫助，還要感謝生命學(xué)院幫助過我的老師和同學(xué)。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(dǎo)。參考文獻(xiàn)[1] 孫小文，[J].藥學(xué)學(xué)報(bào)，1996,31(3)：231[2] （二部）[M].北京：化工出版社，2000：163[3] 唐課文，閻建輝，[J].化學(xué)分析，2003，31(3)：384[4] 王寧，巨勇，[J].中草藥，2002，33(7)：666～670[5] 常志青，劉峰，[J].藥學(xué)學(xué)報(bào)，1981，16(5)：394～396[6] 向瑛，鄭慶安，[J].武漢植物學(xué)研究，2000，18(2)：143～145[7] 沈曉霞，[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2002，14(4)：221～225[8] chen S，WVSJ，et alkaloids and antiplatele from Zanthoxylum Simulans[J].Phytochemistry，1994，36(1)：237～239[9] V Jullian，G Bourdy，S Georges，et of use of a traditional antimalarial remedy from French Guiana，Zanthoxylum rohoifolium Lam[J].Ethnopharmacol，2001，106(3)：348～352[10] [M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1996：77～89[11] 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