超臨界二氧化碳萃取技術(shù)在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展*

鄧巧玉，江 姍，陳譽(yù)丹，陳興廣，梁 旭，李余釗，袁經(jīng)權(quán)△

（1. 廣西中醫(yī)藥大學(xué)科學(xué)實驗中心，廣西 南寧 530200； 2. 南寧師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院，廣西 南寧 530001）

無論是制劑工業(yè)、新藥開發(fā)，還是活性成分的物質(zhì)基礎(chǔ)研究，中藥的提取分離都是關(guān)鍵一環(huán)。超臨界二氧化碳萃取（SFE-CO2）技術(shù)不僅能快速有效地萃取并分離出所需物質(zhì)，且無溶劑殘留問題，被譽(yù)為“綠色”工藝［1］。在此通過比較SFE-CO2技術(shù)和傳統(tǒng)提取方法對中藥有效成分的萃取率及藥理活性，對SFE-CO2技術(shù)在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行介紹。

1 SFE-CO2 技術(shù)原理

SFE-CO2技術(shù)將提取與分離相結(jié)合，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的操作壓力和溫度，使得液態(tài)的CO2成為超臨界流體，并對物質(zhì)有足夠的溶解度，能萃取出所需物質(zhì)，隨后升溫或降壓，以分離物質(zhì)［2］。超臨界二氧化碳流體是處于臨界溫度（Tc=31.4 ℃）和臨界壓力（Pc=7.37 MPa）以上的高密度流體，擁有液體的溶解能力和氣體優(yōu)良的傳質(zhì)性能［3］。

2 SFE-CO2 萃取率的影響因素

通常，萃取率隨萃取壓力和萃取溫度的增加而增加，但當(dāng)?shù)竭_(dá)一定峰值，萃取率隨著溫度和壓力的增加反而減小，表明在SFE-CO2萃取過程中存在最佳壓力和溫度［4］。當(dāng)萃取較大極性的物質(zhì)時，加入夾帶劑可增加流體的極性，提高萃取效率［5］。此外，樣品的粒度、黏度等也會影響萃取率，原料粒度過大會導(dǎo)致浸提不充分，原料粒度過小易結(jié)板塊致溶劑流通不佳，且易堵塞金屬篩，萃取效率反而下降［6］。

3 SFE-CO2 技術(shù)在中藥有效成分提取分離中的應(yīng)用

SFE-CO2技術(shù)可有效地提取出中藥揮發(fā)油、萜類、生物堿、黃酮類、蒽醌類、苯丙素類、皂苷、多糖類等有效成分。傳統(tǒng)的水煎醇提等模式，提取選擇性較差，耗時長，后續(xù)純化工藝煩瑣，易造成試劑污染［7］。而SFE-CO2技術(shù)能快速、有效地萃取出所需物質(zhì)，純度高，無污染［1］。1970 年，佐塞爾在馬克斯普朗克研究所進(jìn)行了咖啡中咖啡因的超臨界萃取，被認(rèn)為是這種分離技術(shù)的首次技術(shù)應(yīng)用［8］。

揮發(fā)油：SFE-CO2常用于萃取揮發(fā)油。揮發(fā)油的沸點低，而該技術(shù)工作溫度低不易破壞其中的熱敏性成分，萃取時間短，并可通過控制試驗條件增加目標(biāo)成分的含量，相比傳統(tǒng)方法更易獲得較多的高品質(zhì)揮發(fā)油［9］。微波提取法也是一種新興的物質(zhì)提取技術(shù)，提取時間短，得率高，但不適合熱敏性物質(zhì)的提取，提取物易變形或糊化［10］。SFE-CO2可有效地萃取出艾葉、莪術(shù)、石菖蒲等中藥的揮發(fā)油，優(yōu)化工藝參數(shù)見表1。可見，SFE-CO2萃取得油率遠(yuǎn)高于部分中藥傳統(tǒng)提取方法的得油率。

表1 部分中藥揮發(fā)油的SFE-CO2 萃取工藝參數(shù)及與其他傳統(tǒng)提取法的得油率比較

生物堿：生物堿一般是指存在于植物中的堿性含氮化合物，是多種中草藥的活性成分，傳統(tǒng)的提取方法有醇提法、酸提堿沉法［28］。近年來也有很多關(guān)于SFE-CO2提取生物堿的報道，可有效地提取出苦參中的苦參堿，延胡索中的延胡索乙素等有效成分，如用SFE-CO2萃取雷公藤生物堿的得率是傳統(tǒng)方法的2.6 倍［29］，具體優(yōu)化工藝參數(shù)見表2。但萃取時需加入適量夾帶劑。

黃酮類：黃酮類化合物種類繁多，傳統(tǒng)提取方法包括有機(jī)溶劑提取法、堿提酸沉法等［30］。SFE-CO2能有效地萃取薄荷、桑葉等中藥中的總黃酮，萃取率是傳統(tǒng)方法的2 倍，也有部分中藥的萃取率低于傳統(tǒng)方法，如山楂核中的總黃酮，具體優(yōu)化工藝參數(shù)見表2。但萃取時需要加入適量夾帶劑，以提高萃取率。

醌類：天然醌類成分有苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌，其中以蒽醌類化合物最常見［31］。SFE-CO2能有效地萃取蘆薈中的蘆薈苷，通常萃取率高于傳統(tǒng)方法，但大黃、何首烏的醇提總蒽醌得率高于SFE-CO2萃取率，具體優(yōu)化工藝參數(shù)見表2。

苯丙素類：苯丙素類化合物通常為親脂性成分，可直接利用SFE-CO2進(jìn)行提取，如補(bǔ)骨脂中總香豆素的萃取，加入夾帶劑對萃取率無影響［32］。但萃取成分極性較大時，也需加入夾帶劑，以提高萃取率。SFE-CO2能有效萃取出南五味子中五味子素、蛇床子中蛇床子素等。程敏等［6］采用SFE-CO2技術(shù)萃取對南五味子中的木脂素，萃取率達(dá)2.929%，是傳統(tǒng)提取方法的5.4 倍，有效成分含量大小順序為五味子酯甲（57.8 mg/g）＞五味子乙素（40.8 mg/g）＞五味子甲素（15.0 mg/g）。優(yōu)化工藝參數(shù)見表2。

皂苷及多糖類：苷類和糖類相對分子質(zhì)量較大、羥基多、極性大，用純SFE-CO2產(chǎn)率低，必須加大壓力和加入適當(dāng)?shù)膴A帶劑［33］以提高產(chǎn)率。SFE-CO2能有效萃取出黃芪中的黃芪甲苷、三七中的三七總皂苷、茯苓中的茯苓多糖、淮山中的淮山多糖，其萃取率均高于醇提法。優(yōu)化工藝參數(shù)見表2。

萜類：萜類物質(zhì)種類繁多，大多為異戊二烯聚合體及其衍生物［34］。對于極性大的萜類成分，采用SFE-CO2萃取時也要加入適量夾帶劑。SFE-CO2能有效萃取出白花蛇舌草中的齊墩果酸，迷迭香中的二萜酚類成分等，所含萃取物雜質(zhì)少，含量較高。優(yōu)化工藝參數(shù)見表2。

復(fù)方中藥：文獻(xiàn)大多報道SFE-CO2對單味中藥材的提取，但對于復(fù)方中藥的提取報道較少。活血巴布膏可活血止痛，畢建云等［35］用SFE-CO2萃取其中的有效成分，桂皮醛得率為18.76 mg/g，萃取率為80.13%。程嵐等［36］采用響應(yīng)面法優(yōu)化SFE-CO2萃取石菖蒲-蘇合香揮發(fā)油工藝，得率為2.50%。優(yōu)化工藝參數(shù)見表2。

4 SFE-CO2 技術(shù)在中藥藥理活性方面的應(yīng)用

揮發(fā)油：SFE-CO2在萃取揮發(fā)油方面的應(yīng)用較多，對于其藥理活性的報道也較多。羌藥茹瑪?shù)膿]發(fā)油有抑菌作用，李堯軍等［81］研究發(fā)現(xiàn)，SFE-CO2萃取羌藥茹瑪揮發(fā)油得率（7.15%）是水蒸氣蒸餾（SD）法（1.44%）的5 倍，濃度為2%時，后者對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑制效果大于前者，對沙門氏菌和白色念珠菌的抑制效果相同，且對白色念珠菌的抑制效果最強(qiáng)；此外，前者對白色念珠菌的最小抑菌濃度（MIC）和最小殺菌濃度（MBC）均高于后者。可見，SFE-CO2揮發(fā)油得率雖高于SD 法，但抑菌量相對較低。薄荷揮發(fā)油具有抗氧化作用，李崗等［82］研究發(fā)現(xiàn)，SFE-CO2萃取薄荷揮發(fā)油的得率（3.20%）是SD 法（0.84%）的4 倍，且SFE-CO2萃取物抗氧化能力高于SD 法。趙鴻崢等［83］研究益智葉揮發(fā)油的促透作用時發(fā)現(xiàn)，SFE-CO2萃取益智葉揮發(fā)油的得率（3.3%）是SD 法的4 倍，濃度為3%時，兩者對光甘草定促透作用最好，前者優(yōu)于后者，且均優(yōu)于常用促透劑氮酮。

萜類：白花蛇舌草具有抗腫瘤、抗氧化作用。陸慧等［67］研究發(fā)現(xiàn)，與醇提物相比，SFE-CO2法萃取白花蛇舌草中的三萜類成分和齊墩果酸含量都偏低，但對人肺癌細(xì)胞（A549）的抑制率高，抗腫瘤效果好。黃東輝［69］研究發(fā)現(xiàn)，丹參中的隱丹參酮具有較好的抑菌活性，丹參酮ⅡA-P188 有抗癌活性，且與質(zhì)量濃度呈正相關(guān)，采用SFE-CO2萃取丹參中隱丹參酮的純度為94.97 %，丹參酮ⅡA的純度可達(dá)96.69%，均優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

表2 部分中藥有效成分的SFE-CO2 萃取工藝參數(shù)

黃酮類：金蓮花中的黃酮類物質(zhì)具有抗氧化作用，范翠麗等［49］采用SFE-CO2萃取金蓮花總黃酮的得率高于傳統(tǒng)方法，6 mg/mL 的總黃酮萃取物對甜杏仁油的抗氧化效果相當(dāng)于0.02% 的人工合成抗氧化劑（TBHQ）。

生物堿：元胡白芷是常用止痛藥，劉群［84］研究發(fā)現(xiàn)，SFE-CO2萃取元胡白芷藥材中的延胡索乙素、歐前胡素及異歐前胡素含量均高于醇提法，同等劑量下，無論是大鼠福爾馬林疼痛模型還是痛經(jīng)模型，SFE-CO2萃取物鎮(zhèn)痛效果均優(yōu)于醇提物。

多糖類：李青宇等［75］采用SFE-CO2萃取甘草中的甘草多糖，得率為7.34%，與傳統(tǒng)方法的得率相當(dāng)，甘草多糖具有抗氧化作用，其還原能力與含量相關(guān)。

其他：石菖蒲可開竅安神。現(xiàn)代藥理學(xué)研究顯示，其具有抗抑郁作用。王小萌等［85］通過對比大鼠抑郁模型給藥前后對外界刺激的反應(yīng)、糖水偏愛度等，發(fā)現(xiàn)石菖蒲SFE-CO2提取物可有效治療大鼠抑郁，且恢復(fù)程度與劑量呈正相關(guān)。

5 結(jié)語

SFE-CO2作為一種新型先進(jìn)“綠色”分離技術(shù)，操作簡便，不僅能快速、有效地萃取并分離出所需物質(zhì)，且收率和所得物質(zhì)的純度也高于傳統(tǒng)方法，為從中藥中快速提取分離有效成分提供了好的方法。但SFE-CO2也存在一定不足，目前對于單味中藥材的提取效果較好，對于復(fù)方中藥的提取較困難。此外，對于提取極性大的物質(zhì)，雖可通過加夾帶劑或增壓的方式提高萃取率，但與傳統(tǒng)方法的萃取率相比較低。大部分SFE-CO2萃取物得率高，藥理活性強(qiáng)，也有部分中藥雖然總體得率較高，但相同劑量下有效成分含量低，藥理活性較傳統(tǒng)提取方法偏弱。另外，該設(shè)備資金的投入也較高，容量有限，導(dǎo)致一次投料量有限，且在使用SFE-CO2技術(shù)時，要考察溫度、壓力等的最優(yōu)條件，做到最大限度地提取、利用中藥資源。