超臨界二氧化碳萃取技術(shù)在中藥提取中的應(yīng)用

關(guān)金龍

（西華大學(xué)，四川成都610039）

超臨界二氧化碳萃取技術(shù)在中藥提取中的應(yīng)用

關(guān)金龍

（西華大學(xué)，四川成都610039）

介紹了超臨界CO2萃取的優(yōu)點，分析了影響超臨界CO2萃取效果的因素，并對其在中藥提取分離方面的應(yīng)用進行了闡述。

超臨界CO2；中藥；有效成分；提取

0 引言

超臨界流體萃取技術(shù)就是利用超臨界流體的特殊性質(zhì)，在高壓條件下與待分離的固體或液體混合物接觸，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的操作壓力和溫度，萃取出所需要的物質(zhì)，隨后通過降壓或升溫的方法，降低超臨界流體密度，使萃取物得到分離的技術(shù)。

超臨界流體是指在超臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)下的高密度流體，它具有氣體和液體的雙重特性，其黏度與氣體相似，但擴散系數(shù)比液體大得多。超臨界流體的密度接近于液體，黏度和擴散系數(shù)接近于氣體，它的溶解能力與液體溶劑相當(dāng)，并且具有優(yōu)良的傳質(zhì)性能。

目前，超臨界流體應(yīng)用較多的是CO2，其臨界溫度為31.265℃，臨界壓力為7.18 MPa，臨界條件容易達到。在超臨界狀態(tài)下，CO2流體的密度對溫度和壓力的變化十分敏感，其溶解能力與壓力在一定范圍內(nèi)成比例，因此可以通過改變體系的溫度和壓力來使被提取物的溶解度發(fā)生變化，使其分離出來，從而達到分離提取的目的。超臨界CO2萃取技術(shù)是一種對環(huán)境友好的“綠色”化工技術(shù)，已成為藥用植物有效成分提取技術(shù)的發(fā)展趨勢。

本文將對近年來超臨界CO2萃取技術(shù)在中藥有效成分提取中的應(yīng)用研究作一闡述。

1 超臨界CO2流體萃取的優(yōu)點

超臨界CO2流體萃取兼有精餾和液液萃取的特點，與傳統(tǒng)方法在中藥有效成分提取方面相比，其具有一系列優(yōu)點：

（1）萃取過程操作簡單、范圍廣，便于調(diào)節(jié)，最常用的操作范圍壓力為8～36MPa，溫度為35～80℃。

（2）選擇性好。可通過控制壓力和溫度改變超臨界CO2的密度，從而改變其對物質(zhì)的溶解能力，能針對性地萃取中草藥中的某一成分。

（3）操作溫度低，能夠在接近室溫的條件下萃取，尤其適宜對某些熱敏性成分的提取。

（4）萃取過程周期短、系統(tǒng)密封、連續(xù)進行，避免了萃取物遇空氣發(fā)生氧化和見光反應(yīng)的可能性，使萃取穩(wěn)定。

（5）超臨界CO2流體萃取工藝流程簡單，CO2易得且可循環(huán)使用，操作方便，幾乎不產(chǎn)生新的“三廢”，屬對環(huán)境友好的可持續(xù)發(fā)展的綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)。

（6）超臨界CO2流體萃取不僅適用于單味中藥，而且適用于復(fù)方中藥有效成分和部位的提取。配合藥理篩選可按要求通過調(diào)整提取工藝參數(shù)提供各種提取物，大大加速了新藥篩選的速度。

（7）超臨界CO2流體萃取還可以提取某些常規(guī)傳統(tǒng)方法不能提取出來的物質(zhì)，較易從中藥中發(fā)現(xiàn)新成分，從而發(fā)現(xiàn)新的藥理藥性，開發(fā)新藥品。

2 影響超臨界CO2流體萃取效果的因素

2.1 壓力

萃取壓力是超臨界CO2流體萃取過程最重要的參數(shù)之一。在萃取溫度一定時，當(dāng)壓力增大，流體的密度就會增大，其溶劑強度亦增強，因而溶劑的溶解能力就增強，萃取效率也就相應(yīng)提高。例如，CO2在37℃下，當(dāng)壓力由8 MPa上升到10 MPa時，其密度增加近1倍，顯著提高了CO2溶解物質(zhì)的能力。

2.2 顆粒大小

粒度大小可影響提取回收率。減小樣品粒度，可增加固體與溶劑的接觸面積，提高萃取速度。但如果粒度過小，會堵塞篩孔，進而造成萃取器出口過濾網(wǎng)的堵塞。

2.3 水分

水分是影響萃取效率的重要因素。分析認為，物料中含水量較高時，其水分主要以單分子水膜形式在親水性大分子界面形成連續(xù)系統(tǒng)，從而增加了超臨界相流動的阻力，不利于萃取的進行，當(dāng)繼續(xù)增加水分時，多余的水分子主要以游離態(tài)存在，對萃取不產(chǎn)生明顯的影響；而當(dāng)含水量較低時，水分子主要以非連續(xù)的單分子層形式存在，有利于萃取。

2.4 夾帶劑的選擇

超臨界CO2流體的極性與正己烷相似，適宜萃取脂溶性成分，而對于極性較大的成分的萃取，一般需要加入少量極性溶劑（作為夾帶劑），如甲醇、乙醇、氯仿等，以改善萃取的效果。因此，通過使用不同的夾帶劑來改變CO2的極性，使萃取范圍擴大，可萃取極性較強的物質(zhì)。

3 超臨界CO2流體萃取技術(shù)在中藥有效成分提取中的應(yīng)用

超臨界CO2流體的密度對溫度和壓強的變化很敏感，而其溶解能力在一定壓強范圍內(nèi)與其密度成比例關(guān)系，通過對溫度和壓強的調(diào)控而改變物質(zhì)的溶解度。特別是在臨界狀態(tài)附近，超臨界CO2流體具有高度可壓縮性，溫度和壓強的微小變化往往會導(dǎo)致溶質(zhì)的溶解度發(fā)生幾個數(shù)量級的突變。超臨界CO2流體正是利用了這一特性進行物質(zhì)的分離，而且過程中無相變，因此能耗較低。

孟江平等調(diào)查指出，超臨界CO2流體萃取技術(shù)可以有效地提取出中藥中揮發(fā)油類、黃酮類、生物堿、苷類和糖類以及醌類等有效成分，對比傳統(tǒng)提取方法，超臨界CO2流體不僅工藝精致，易于操作，而且生產(chǎn)周期短，收率也得到了提高。

4 結(jié)語

超臨界CO2流體萃取技術(shù)由于操作溫度低而適用于對熱不穩(wěn)定、易氧化的物質(zhì)分離，與傳統(tǒng)中藥分離技術(shù)相比，其具有提取率高、無污染、產(chǎn)率高、操作方便等優(yōu)點。超臨界CO2流體萃取技術(shù)采用潔凈、高效、綠色的生產(chǎn)工藝，符合當(dāng)代的綠色生產(chǎn)理念。在中藥領(lǐng)域，由于超臨界CO2流體萃取技術(shù)大多只停留在單味中藥有效成分或中間原料的提取方面，因此，加強中藥超臨界流體在理論、技術(shù)、管理等方面的研究，將具有極大的優(yōu)越性和市場潛力。

綜上所述，超臨界CO2流體萃取技術(shù)在中藥有效成分的提取方面取代傳統(tǒng)的提取分離技術(shù)前景廣闊。選擇具有綜合優(yōu)勢的中藥品種，是該技術(shù)在中藥提取領(lǐng)域得以實現(xiàn)工業(yè)化的關(guān)鍵。

[1]Mezzomo N,Martinez J,Ferreira SRS.Supercritical fluid extraction of peach（Prunus persica）almond oil:Kinetics,mathematical modeling and scale-up [J].J Supercrit Fluids,2009,51（1）．

[2]倪志偉，李軍玲.超臨界CO2萃取在天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（14）.

[3]李守君，張金龍，史偉國，等.超臨界CO2流體萃取藥用植物有效成分的研究進展[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2004，22（3）.

[4]孟江平，李忠彬，廖文利，等.超臨界CO2流體萃取在中藥有效成分提取中的應(yīng)用 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（22）.

[5]李衛(wèi)民.中藥現(xiàn)代化與超臨界流體萃取技術(shù)[M].北京：中國醫(yī)藥出版社，2000.

2015-07-02

關(guān)金龍（1989—），男，黑龍江寧安人，助理工程師，研究方向：中藥制備。