超臨界流體萃取技術在中藥提取分離方面應用的研究進展

劉吉成 謝巍

（1廣西玉林食品藥品檢驗所，廣西玉林 537000；2廣西中醫藥大學，南寧 530001）

超臨界流體萃取技術在中藥提取分離方面應用的研究進展

劉吉成1謝巍2

（1廣西玉林食品藥品檢驗所，廣西玉林 537000；2廣西中醫藥大學，南寧 530001）

從超臨界流體萃取技術（SFE）的原理、特點出發，介紹SFE在中藥提取分離各成分方面應用的研究進展，并對SFE在中藥提取分離方面的發展趨勢進行了展望。

超臨界流體萃取技術；中藥；提取分離；研究進展

超臨界流體萃取技術（supercritical fluid exatraction，SFE）作為一種高效、清潔的新型提取分離手段，在中藥有效成分的提取與分離方面展現出強大的優勢，在中藥行業已展示出良好的應用前景，將成為一種應用廣泛的提取分離技術。

1 SFE的概念及特點

SFE是一種以超臨界流體代替常規有機溶劑對重要有效成分進行提取分離的新型分離技術，開創了提取分離工業的新領域。它是利用流體的溶解能力與其密度的關系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行的。在超臨界狀態下，流體與待分離的物質接觸，使其有選擇性地依次把極性大小、沸點高低和分子質量大小的不同成分萃取出來，然后借助減壓、升溫的方法使超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質則自動完全或基本析出，從而實現特定溶質的萃取。它具有萃取速率快、分離工藝簡單、萃取溫度低、保護熱敏性物質、萃取物及萃余物均無有機溶劑污染等優點[1-2]。超臨界流體是指溫度超過臨界溫度和壓力超過臨界壓力的高密度流體。這時的流體，具有和液體相近的密度并具有很強的溶解能力，同時還具有類似于和氣體相近的高擴散性、低黏度、低表面張力等特性。因此超臨界流體是一種很好的溶劑，能溶解多種物質。常用的主要是CO2，它具有無毒無味、不易燃、易于回收等特點[3]。

超臨界CO2萃取技術具有的優勢包括：實現提取物無溶劑殘留；萃取溫度接近或略高于室溫，可防止氧化和分解；CO2與萃取物迅速成為兩相；萃取效率高、速度快；操作參數易于控制；改變溫度、壓力及加入夾帶劑，可選擇性提取[4]。

自1993年我國自行研制的第一臺SFE設備問世，SFE裝置的研究也取得了一定進展。在中藥的研究與開發、食品、色素分離等方面已取得了矚目的成就。特別是在中藥有效成分的提取分離方面，如生物堿、醌類、香豆素、木脂素、黃酮類、皂苷類、揮發油以及多糖等，已有多人發表了對它們的研究成果。如今SFE更可以與氣相色譜（GC）、高效液相色譜（HPLC）、氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）、超高壓液相-質譜聯用（UPLC-MS）等現代分析技術相結合，能高效快速地進行成分分析與定量，為中藥質量控制提供了安全有效的保證，同時滿足了藥物開發的“綠色化學”之路。

2 SFE在中藥提取分離方面的研究概況

中藥為我國傳統醫藥，中藥的防病治病在我國具有悠久的歷史。中藥提取分離是指通過一系列方法，將中藥材原料進行加工，以得到所需藥物或其半成品的過程，包括預處理、提取和分離、濃縮、干燥和制劑等環節。目前較新的中藥提取分離技術，包括微波萃取、超聲提取、SFE[4]、半仿生提取、免加熱提取、酶提取等[5]。以下主要介紹SFE在中藥提取分離方面應用的研究概況。

2.1 生物堿

傳統提取生物堿的方法主要有水提取法、堿性水溶液提取法、酸性水溶液提取法、冷浸提取法、回流提取法、超聲波提取法、索氏提取法、膜提取法、超臨界提取法等[6]。梁燕明等[7]采用滲漉法和溫浸法兩種傳統方法與超臨界CO2萃取法分別提取山豆根中苦參堿，結果用超臨界CO2萃取法萃取的苦參堿含量比滲漉法高出0.072%，比溫浸法高出0.105%，可看出，SFE萃取的苦參堿的含量要高于傳統方法。

超臨界CO2流體極性較低，對萃取極性較大的成分有一定的難度，而加入夾帶劑可以使生物堿與夾帶劑之間形成某一特定的路易斯（Lew is）酸堿作用力（如氫鍵、絡合作用等），從而降低解吸時的活化能壘，最終克服母體對生物堿的束縛，這樣便增強了超臨界CO2對生物堿的溶解性和選擇性，從而可以提高萃取率。劉修樹等[8]用正交設計法對影響超臨界法萃取分離苦參堿的因素進行了考察，選擇75%的乙醇作為夾帶劑，按4倍量加入，結果表明超臨界法萃取分離苦參堿的最佳工藝是萃取壓力25 MPa、萃取溫度60℃、萃取時間3 h、CO2流量40 kg/h。

2.2 黃酮類

超臨界CO2萃取黃酮的方法與傳統提取方法相比具有耗時短、無溶劑和重金屬殘留等優點，因而有較廣泛的應用。王昕宇等[9]以黃酮提取率為指標，對SFE與超聲波提取法進行了比較。結果顯示，超臨界萃取物黃酮含量為超聲波提取物的67倍。SFE的效率遠優于傳統提取方法。王文淵等[10]研究了超臨界流體萃取苦瓜葉黃酮的影響因素，并對提取工藝進行優化設計，得到超臨界萃取苦瓜葉黃酮工藝的最優化條件，黃酮的提取率可達到3.69%。于京等[11]用SFE提取、分離、鑒定山竹果皮中雜氧蒽酮類化合物得到α-倒捻子素（α-Mangostin）和Gartanin，兩者經HPLC檢測純度均不低于90%。

生物類黃酮就是指維生素P，是一種植物的次級代謝產物，是某一類具有相同或相似結構及活性的物質總稱，其化學本質是黃素酮類。生物類黃酮在抗血栓、抗氧化、保護心腦血管等方面有良好表現，故一直深受人們重視，對它的研究也一直在進行著。羅喜榮等[12]用響應曲面法考察萃取壓力、萃取溫度、乙醇用量對總黃酮收率的影響并確定了超臨界CO2萃取瑞香狼毒中總黃酮的優化工藝條件，總黃酮收率可達1.412%。

2.3 揮發油類

SFE-CO2萃取揮發油等揮發性成分就是對低沸點、脂溶性、熱敏性成分的萃取，在萃取過程中避免了一些有效成分遇氧氧化以及見光分解的情況，既提取了低沸點的易揮發成分又避免破壞具有植物特征的香味成分，使萜烯類組分不容易損失，也提取了較多的醇、酯、長鏈烴、不飽和脂肪酸、熱不穩定成分及易氧化的成分。尹桂豪等[13]采用超臨界CO2萃取法結合GC-MS分析香露兜葉中揮發油的化學成分，鑒定出了角鯊烯、β-谷甾醇、豆甾醇等15個化合物。

曾志新等[14]采用SFE和GC-MS分離測定了一枝黃花地上部分中30個成分，占所有成分的96.78%，表明加拿大一枝黃花地上部分含有豐富的揮發性成分。

朱小勇等[15]采用超臨界CO2萃取法提取紫玉盤莖揮發油，并用GC-MS對其化學成分進行分離鑒定了其中37個化合物，占總量的85.73%，表明與水蒸氣蒸餾法提取揮發油的化學成分有明顯的差異。

此外，鐘玲等[16]探討了金銀花葉的超臨界CO2萃取研究，并對揮發性成分進行研究，確定了最佳萃取工藝，鑒定出39種化學成分，表明SFE可用于提取金銀花葉中揮發油及綠原酸，且金銀花葉中所含揮發性成分相較其他花中較為復雜。

2.4 萜類

萜類化合物就是指存于在自然界中、分子式為異戊二烯單位的倍數的烴類及其含氧衍生物。這些含氧衍生物可以是醇、醛、酮、羧酸、酯等。程水明等[17]建立了超臨界萃取茯苓皮中總三萜類化合物的最佳工藝條件，并通過分光光度法對其含量進行測定。蔣盛巖等[18]用超臨界CO2萃取技術，提取夏枯草果穗中的熊果酸，并用HPLC測定萃取物中熊果酸含量。通過正交試驗對萃取條件進行優化，確定了最佳的工藝參數。有學者聯合應用超臨界CO2萃取技術與分子蒸餾技術或GC-MS等技術聯用對萜類成分進行提取分離，與傳統方法相比，具有低溫、高效、無污染等優點。

2.5 皂苷

超臨界CO2萃取技術克服了傳統提取皂苷存在的工藝流程復雜、提取率低和使用大量有機溶劑等缺點。吳彥等[19]采用正交試驗對桔梗總皂苷的超臨界CO2萃取工藝優化，并且探討了表面活性劑對萃取的影響。所得優化工藝為萃取溫度40℃、萃取壓力35 MPa、萃取時間2 h，夾帶劑為95%乙醇，與藥材投料量比例為1∶1（v/w），在95%乙醇中加入表面活性劑吐溫-80或司盤-80時，桔梗總皂苷的得率最高。王鳳芝等[20]采用超臨界CO2萃取技術，通過正交試驗確定了穿山龍中薯蕷皂苷元的最佳萃取條件。該工藝簡單，安全有效，生產周期短，成本低，可帶來可觀的經濟效益。

2.6 香豆素類

香豆素，又稱雙呋喃環和氧雜萘鄰酮，是一種重要的香料，天然存在于黑香豆、香蛇鞭菊、野香莢蘭中。可人工合成，用作抗凝血劑。梅彥紅等[21]采用超臨界CO2萃取與液液溶劑萃取相結合分離白芷中的香豆素，從香豆素含量僅為0.175%的白芷藥材中萃取得到含量為54.95%的香豆素浸膏，含量提高了300多倍。關建等[22]采用超臨界CO2萃取法及多種柱色譜法進行分離，光譜技術鑒定結構，對新疆產薰衣草花超臨界CO2萃取部位的化學成分進行研究分離得到9個化合物。超臨界CO2萃取技術與柱色譜法、光譜技術等聯合用于中藥研究，可提取許多傳統提取分離方法分離不出來的成分，利于新藥開發。

2.7 木脂素類

木脂素是一類由兩分子苯丙素衍生物（即C6-C3單體）聚合而成的天然化合物，多數呈游離狀態，少數與糖結合成苷而存在于植物的木部和樹脂中，故而得名。杜微等[23]在單因素試驗基礎上，以萃取壓力、萃取溫度、萃取時間為影響因素，鬼臼毒素提取率為響應值，根據中心組合試驗設計原理采用3因素3水平的響應面分析法，對桃兒七中鬼臼毒素的CO2SFE條件進行優化，鬼臼毒素的提取率可達11.38%。對抗腫瘤藥物的開發研制具有重要意義。崔敬愛等[24]對北五味子木脂素超臨界CO2萃取的工藝參數進行優選，最大程度地提高總木脂素的萃取量，優選最佳工藝參數，北五味子木脂素的萃取得率達11.24%。

2.8 多糖

多糖廣泛存在于動植物和微生物中，研究表明多糖具有多種生物活性，包括增強機體免疫功能、抗腫瘤、降血糖和抗病毒等，且幾乎沒有毒性，因而受到人們的廣泛關注。朱俊玲等[25]利用超臨界CO2萃取法對蘆薈中的多糖的萃取工藝進行優化，獲得了高純度的蘆薈多糖。陳明等[26]對茶葉中多糖的提取技術精選研究，進行茶多糖SFE初步試驗。在茶粉顆粒度為40目，20%無水乙醇夾帶劑，萃取壓力35 MPa，萃取溫度45℃，萃取時間2 h的條件下，茶多糖的提取率可達92.5%。采用超臨界CO2萃取可有效提取茶葉中的多糖，并最大限度保持了提取茶多糖的生物性。

2.9 其他

SFE還廣泛應用于天然藥物的色素、脂肪酸、酚類等的提取分離，大大提高了有效成分的效率與質量，實現資源的充分利用，為中藥研究開發提供技術基礎。

3 SFE和其他技術聯用

隨著SFE應用范圍的擴大，從單一的成分萃取、生產工藝研究，發展到與其他先進技術聯用。聯用技術強化了萃取效果或分離分析，實現了優勢互補拓展應用領域。

3.1 SFE-分子蒸餾聯用技術

分子蒸餾技術是根據不同物質的分子運動平均自由程的差異來實現分離。分子蒸餾具有操作溫度低、操作壓強低、受熱時間短、系統基本絕氧等特點，所以能較好地保留易氧化熱敏性物質的天然品質，極好地保證了物系中的有效成分免受破壞[27]。

喻世濤等[28]采用SFE-分子蒸餾聯用技術，提取白蘭花中的芳樟醇。利用GC-MS鑒定各香氣的化學成分，并測定芳樟醇的相對百分含量。該方法快速，選擇性高，芳樟醇相對百分含量由61.8%提高到95.9%。于泓鵬等[29]用超臨界CO2萃取技術萃取丁香精油，然后用分子蒸餾技術進行精制，所得精油經GC-MS分析并與傳統提取方法比較。經過超臨界CO2萃取，丁香酚含量提高至68.75%，精油色澤和流動性明顯改善，品質顯著提高。

3.2 SFE-色譜聯用技術

SFE與色譜技術的聯用實現了樣品的前處理和分離分析的優化組合，研究已很深入，主要包括SFE-GC聯用技術、SFE-GC-MS聯用技術、SFE-超臨界流體色譜法（SFC）聯用技術、SFE-HPLC聯用技術、SFE-核磁共振（NMR）聯用技術等。

李大婧等[30]采用SFE-GC聯用技術對萬壽菊花超臨界萃取物的揮發性成分進行分析，鑒定出17種化合物。楊虎等[31]采用SFE-GC-MS聯用技術分析了沙棗花精油成分，并鑒定出26種化合物，萃取物中含量最高的化合物是肉桂酸乙酯。金黨琴[32]用SFE-HPLC聯用技術測定了銀杏外種皮中銀杏酚酸，通過此方法可很好地分離檢測銀杏外種皮中銀杏酚酸含量。韓紅梅[33]等采用超臨界CO2萃取從沙姜中提取沙姜精油，經過分子蒸餾純化后，所得產物再經過GC-MS檢測，使對甲氧基肉桂酸乙酯的相對含量從74%提高到90%以上。

SFE與色譜技術的聯用在中藥研究領域的應用前景很好，通過SFE分離出中藥中各種有效成分，再通過與GC、HPLC、GC-MS等技術鑒別或檢測出有效成分及其含量，在中藥研究領域是一個良好的發展方向。

3.3 SFE與其他技術的聯用

SFE還與吸附分離技術、超濾分離技術、分光光度計法、電化學法、重量法等聯用取得了較好的分析分離效果，為SFE開拓了新的領域。

4 問題和展望

SFE作為一種新興的萃取分離技術，已經在中藥研究中得到了廣泛的應用。但由于技術本身還有不完善的地方，如SFE的設備規模相對較小、生產成本較高，對于體積較大的葉類、花類藥材，提取不夠經濟，嚴重制約了這一技術的工業化應用；SFE設備的昂貴，對于一般的小型企業，生產成本相對比較高，制約了該項技術的普及；對于成分復雜，近似化合物多，對生理活性物質的純度要求高的物質，單獨采用SFE無法滿足高純度要求；成分分析檢測技術如HPLC、GC等配套設備跟不上，導致成分不確定，產品質量不穩定等。

在夾帶劑的使用上，沒有深入的研究理論，缺乏規范的基礎研究數據，造成了現有國內許多SFE的研究只能靠自己做基礎實驗去發現問題、分析問題、總結經驗。

隨著科學技術的不斷發展及中藥在現代醫藥中的作用日益突出，SFE的應用得到了不斷完善和發展，其在中藥有效成分提取分離中的廣泛使用，極大地推動了中藥產業的發展及中藥現代化進程。特別是在國際市場對中藥需求廣泛，質量要求嚴格的情況下，更有利于SFE用于中藥提取分離的產業化。SFE作為新型的分離技術，與現代分析技術相結合，能高效快速地進行成分分析與定量，為中藥質量控制提供了安全有效的保證。隨著對超臨界流體的進一步研究及應用，SFE和其他聯用技術在中藥提取中突出的優越性將使這項頗具生命力的提取技術有更廣泛的應用。SFE在未來中藥現代化進程中必會發揮更大作用。

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Supercritical Fluid Extraction Technology Advances in Extraction Separation Used in Traditional Chinese M edicine

Liu Jicheng1，Xie Wei2（1 Guangxi Yulin Institute for Food and Drug Control，Guangxi Yulin 537000，China；2 Guangxi University of ChineseMedicine，Nanning 530001）

This article introduced the research progress of supercritical fluid extraction technique used in the extraction and component separation of traditional Chinese medicine from the view of the principle and characteristics of supercritical extraction fluid technology，and the development trend of supercritical fluid extraction technology for the extraction and separation of traditional Chinesemedicinewas prospected.

Supercritical Fluid Extraction Technology；Traditional Chinese Medicine；Extraction and Separation；Research Progress

10.3969/j.issn.1672-5433.2014.08.008

2014-03-11）

劉吉成，男，碩士，主管藥師。研究方向：食品藥品分析及研究。通訊作者E-mail：liujichenggood@126.com