【正文】 中藥是中華民族傳統(tǒng)醫(yī)藥等瑰寶，加速超臨界萃取技術(shù)應(yīng)用于中藥制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，將有助于提升中藥現(xiàn)代化的水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量 ，增強(qiáng)我國(guó)中藥產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 超臨界流體結(jié)晶可用于中藥的有效成分提純或制細(xì)某些特 殊藥物，可使某些 用常規(guī)方法難以分離的組分得到有效的分離，制備純組分中草藥有效成分或制劑。這是需要所有從事這項(xiàng)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的科技工作者必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)，必須負(fù)起的責(zé)任 。 但是這項(xiàng)技術(shù)的局限性以及需要注意的問(wèn)題也是不容忽視的?？稍诮咏叵峦瓿奢腿」に嚕瑢?duì)熱敏性食 品以及食品的風(fēng)味不會(huì)產(chǎn)生影響；特別適合那些對(duì)熱敏感性強(qiáng)、容易氧化分解、破壞成分的提取和分離； (2)在高壓、密閉、惰性環(huán)境中，選擇性萃取分離天然物質(zhì)精華。 ① 更加嚴(yán)格的環(huán)保和藥品法規(guī)限制 ； ② 對(duì)純天然產(chǎn)品的需求； ③ 對(duì)綠色過(guò)程的需求； ④ 對(duì)新的健康藥品的需求； ⑤ 在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)有害揮發(fā)溶劑的 限制越來(lái)越嚴(yán)，對(duì)藥品中有機(jī)溶劑的殘 留標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越高，使相關(guān)廠商不得不轉(zhuǎn)而采用超臨界萃取技術(shù)。 ⑦ 切不可讓不成熟和不成功的研究成果誤導(dǎo)。 ⑤ 設(shè)備規(guī)模切忌過(guò)大，不能過(guò)分考慮 “ 一機(jī)多用 ” 。 ④ 如果產(chǎn)品是生產(chǎn)藥品的中間原料，就要注意藥政部門(mén)的法規(guī)條例和下游廠家 提 出的質(zhì)量要求，例如要求生產(chǎn)過(guò)程符合 GMP 標(biāo)準(zhǔn)。如果不得不用，需要進(jìn)行仔細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究。有價(jià)無(wú)市的產(chǎn)品不足為據(jù)。一般說(shuō)來(lái)，批量的產(chǎn)品價(jià)格不會(huì)很高，價(jià)值高的產(chǎn)品，需求量不可能很大?，F(xiàn)有中藥制劑中約 40%是以脂溶性成分入藥，國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)報(bào)道超臨界二氧化碳萃取技術(shù)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用于中藥揮發(fā)油、脂肪油類成分提取已有 50余種。因此，加強(qiáng)超臨界流體萃取過(guò)程的放大研究及其配套設(shè)備的開(kāi)發(fā)，建設(shè)超臨界二氧化碳萃取中藥有效成分技術(shù)平臺(tái)，提高設(shè)備利用率；加速生產(chǎn)過(guò)程的在線檢測(cè)和純化技術(shù)耦合 ，降低生產(chǎn)成本將是今后推進(jìn)超臨界流體萃取技術(shù)工程化的重要方向。國(guó)外在超臨界萃取中已經(jīng)采用了 全氟聚醚碳酸胺 （ PEPE） ，這使得 SFE 技術(shù)的應(yīng)用已擴(kuò)展到水溶性成分，鑒于中草藥的服用多采用水煎服的方式，所以開(kāi)發(fā)研究水溶性超臨界提取具有極其重要的實(shí)際意義。應(yīng)用超臨界萃取技術(shù)在提取中藥有效成分取得了較大進(jìn)展，一大批有價(jià)值的有效成分被開(kāi)發(fā)出來(lái)， SFE 一 CO2技術(shù)在中藥有效成分提取領(lǐng)域的應(yīng)用正日益受到前所未有的重視，它在理論上和應(yīng)用上都已經(jīng)被證明了具有廣闊的前景 [60]。 劉本 [59]用超臨界流體萃取厚樸、藿香正氣膠囊和藿香正氣丸中的厚樸酚。 何春茂 [53]等的研究表明，采用 SFE一 CO2法萃取茶葉中的茶多酚，可得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %的茶多酚，如果加入乙醇作夾帶劑，則其萃取率可提高 10倍左右。這說(shuō)明用超臨界 CO2萃取銀杏葉中總內(nèi)酯后總黃酮的含量基本不變。傳統(tǒng)的提取方法有醇提、堿水、堿醇、熱水等，這些方法明顯存在排污量大、提取效率低、分離過(guò)程麻煩、成本高等缺點(diǎn)。 黃酮類的提取 黃酮類化合物在植物界分布很廣，主要存在于蕓香科、唇形科，豆科，傘形科、銀杏科與菊科中。然而，中國(guó)僅占國(guó)際市場(chǎng)份額的 %。 香豆素和木質(zhì)素的提取 超臨界 CO2 萃取的技術(shù)是提取藥材中香豆素和木質(zhì)素的一種有效方法。結(jié)果表明該最佳提取工藝可有效萃取掌葉大黃中蒽醌類成分。醌類的極性較強(qiáng)，純 SFE 一 CO2流體無(wú)法有效提取，在應(yīng)用超臨界 CO2 流體萃取時(shí)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。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(yàn)和數(shù)據(jù)。 據(jù)報(bào)道，用 SFE／ SEC （ 超臨界流體色譜法 ） 法提取及測(cè)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(dá) 99%~100% [42]。 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(wú)法萃取出皂苷和多糖，應(yīng)使用夾帶劑，必要時(shí)可考慮梯度超臨界 CO2萃取。 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(dòng)******大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 態(tài)萃取時(shí)間 5min及動(dòng)態(tài)萃取體積 5ml。 表 2 超臨界萃取生物堿類實(shí)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(xiàn) 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(fèi)時(shí)，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(shí) [33] 馬錢(qián)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(fèi)時(shí)，處理過(guò)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(zhǎng)春花中提取長(zhǎng)春堿和長(zhǎng)春新堿；從鴉片中提取罌粟堿；從秋水仙中提取秋水仙堿等。 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。 生物堿的提取 生物堿是植物中含氮的堿性有機(jī)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。 劉雪梅 [29]等采用超臨界 CO2 法萃取法，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)沙姜揮發(fā)油的提取工藝進(jìn)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(shí)間 60min。與水蒸汽蒸餾法相比，超臨界萃取法具有耗時(shí)少、準(zhǔn)確、效率高和提取完全等優(yōu)點(diǎn)。 林敬明 [26]利用超臨界 CO2 分別對(duì)中藥砂仁、草豆蔻、草果、白豆蔻、高良姜的揮發(fā)油進(jìn)行提取，并用 GCMS 法對(duì)它們的成分進(jìn)行了分析。 ******大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 于恩平 [21]從月見(jiàn)草種子中提取月見(jiàn)草油，探索了最佳工藝條件并與傳統(tǒng)溶劑提取比較 。 馬熙中等 [23]采用分析型 SFE 技術(shù)提取中藥乳香和沒(méi)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(bǔ)了日前常規(guī)方法的不足。 表 1 超臨界萃取揮發(fā)油類實(shí)例 中草藥 SFE 一 CO2條件 其他提取方法 參考文獻(xiàn) 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(shí) [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(jiàn)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。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。 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(guò)調(diào)節(jié)溫度和壓強(qiáng)來(lái)加以控制，這樣易于確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定 [12]。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(jī)酸及其酯類。如提取青蒿素時(shí)，可節(jié)省汽油 100%，在萃取丹參酮時(shí)，可節(jié)省無(wú)水乙醇 94%、苯 80%。有實(shí)驗(yàn)證明，用二氧化碳超臨界萃取對(duì)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。 超臨界萃取技術(shù)提取中藥有效成分的優(yōu)越性 對(duì)中藥有效成分的提取和分離，傳統(tǒng)的提取分離方法，普遍存在著有效成分提取率低、雜質(zhì)清除率低、能耗高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，直接制約了中藥制藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 3 超臨界萃取技術(shù)在中藥有效成分提取中的應(yīng)用 超臨界萃取技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，其中，應(yīng)用在中藥制藥業(yè)的成就頗為顯著，中藥制藥業(yè)中最關(guān)鍵的工序是對(duì)有效成分的提取和分離。 在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用 超臨界流體萃取技術(shù)的發(fā)展對(duì)環(huán)境保護(hù)有雙重意義 。 在化學(xué)工業(yè)方面的應(yīng)用 超臨界流體萃取技術(shù)用于脂肪族、芳香族、環(huán)烷族等同系物分離精制已取得了可喜的進(jìn)展 ， 還成功地用于己內(nèi)酰胺、己二酸、二甲基色胺等產(chǎn)品的脫水和回收有機(jī)溶劑 ， 特別是對(duì)于分離醇水共沸物具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) ， 用于回收烷基鋁等催化劑及活性碳再生方面也有極好的效果。而超臨界流體萃取技術(shù)很大程度上避免了傳統(tǒng)提藥制藥過(guò)程中的缺陷，提取物中不存在有害健康的殘留溶劑，同時(shí)具有操作條件溫和與不致使生物活性物質(zhì)失活變性的優(yōu)點(diǎn)，它為我國(guó)的中藥現(xiàn)代化、國(guó)際化提供了一條全新的途徑。 在食品工業(yè)方面的影響 由于超臨界 CO2 萃取技術(shù)所得萃取液溶劑殘留少 ， 毒性低 ， 因此特別適合用于食品工業(yè)。最常用的 SCF 為 CO2，其極性大約在正己烷和氯仿之間，通過(guò)加入夾帶劑可適用于極性較大的化合物。 超臨界流體的極性是影響萃取速率的又一因素。荔枝種子含水量小于 5%（ 質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同 ） 時(shí)，水分含量對(duì)萃取的影響不顯著；含水量大于 6%時(shí)，精油萃 取率隨含水量的增加而急劇減少，但水分超過(guò) 12%時(shí)，其影響又依水分的繼續(xù)增加而顯著減小直至消失。對(duì)于多孔的疏松物料 （ 如麥胚芽 ） ，粒度對(duì)萃取率影響較小，菌體脂肪存在于細(xì)胞內(nèi)，萃取脂肪時(shí)，應(yīng)考慮使細(xì)胞破壁。 二氧化碳流量的影響 萃取劑的流量主要影響萃取時(shí)間。對(duì)于不同組分，溫度效應(yīng)的范圍是不同的。 萃取溫度的影響 溫度對(duì)萃取效果的影響較為復(fù)雜。如 CO2在 37℃下，壓力由 10MPa 增加到 15MPa，其密度僅增 15％左右。例如， CO2在 37℃ 下，當(dāng)壓力由 8MPa 升到 10MPa 時(shí)，其密度增加近一倍，壓力的變化能顯著提高 SCF 溶解物質(zhì)的能力。 ******大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 超臨界萃取技術(shù)的影響因素 影響超臨界流體萃取效果的因素主要有： (1)萃取條件，包括壓力、溫度、時(shí)間、溶劑及流量等； (2)原料的性質(zhì)，如顆粒大小、水分含量、細(xì)胞破裂及組分的極性等。二氧化碳?xì)怏w經(jīng)熱交換器冷凝成液體，用加壓泵把壓力提升到工藝過(guò)程所需的壓力 （ 應(yīng)高于二氧化碳的臨界壓力 ） ，同時(shí)調(diào)節(jié)溫度，使其成為超臨界二氧化碳流體。具體包括二氧化碳注入泵、 萃取器 、 分離器 、 壓縮機(jī) 、二氧化碳儲(chǔ)罐、 冷水機(jī) 等設(shè)備。如 超臨界乙烯萃取烷烴的先后順序是以它們的沸點(diǎn)高低為序，超臨界 CO2 對(duì)咖啡因和芳香素具有不同的選擇性，因此超臨界萃取同時(shí)具有精餾和液相萃取的特性。也就是說(shuō)，超臨界萃取技術(shù)是利用操作條件改變時(shí)，超臨界流體具有的“ 可變 ” 的溶解能力來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的萃取分離。第一階段， 20 世紀(jì) 80 年代初，國(guó)內(nèi)少數(shù)研究單位和大學(xué)利用進(jìn)口的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了超臨界 CO2 萃取技術(shù)的工藝 探索；第二階段， 20世紀(jì) 80 年代后期，一些工程設(shè)計(jì)力量較強(qiáng)的研究單位開(kāi)始進(jìn)行超臨界 CO2 萃取裝置的研究與工業(yè)化開(kāi)發(fā)；第三階段，裝置和工藝的工業(yè)化研究初見(jiàn)成效。近年來(lái)， SFE 作為一種新型分離技術(shù)，在基礎(chǔ)理論研究、工藝、設(shè)備的設(shè)計(jì)以及工業(yè)化等方面都取得了較大的發(fā)展。 1988 年在法國(guó)尼斯召開(kāi)了第一屆國(guó)際超臨界流體技術(shù)會(huì)議之后，國(guó)際上每 3 年舉行一次國(guó)際超臨界流體會(huì)議，以促進(jìn)超臨界流體技術(shù)的發(fā)展 。 超臨界萃取技術(shù)的產(chǎn)生 早在 1879 年，科研人員就發(fā)現(xiàn)超臨界流體對(duì)固體和液體有顯著的溶 解能力，但未被重視。但超臨界萃取技術(shù)仍有局限性，加強(qiáng)和完善該技術(shù)才能使它更好地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，造福于人類，造福于社會(huì)。 ****畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 超臨界萃取技術(shù)在中藥有效成分提取中的應(yīng)用 學(xué) 生 姓 名 ******* 指 導(dǎo) 教 師 ******** 專 業(yè) *********** 學(xué) 院 ********* 2020 年 5 月 20 日 Graduation Project (Thesis) **** Application of Supercritical Fluid Extraction Technique in Extraction of Affective Components of Traditional C