超臨界流體萃取技術(shù)在中草藥及天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用

1、超臨界流體萃取技術(shù)在中草藥及天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用2007年08月01日14:33作者：劉春明，劉志強(qiáng)【摘要摘要】在過(guò)去的十幾年，超臨界流體萃取技術(shù)從天然產(chǎn)物和中草藥中已經(jīng)成功地萃取和分離了多種活性成分，本文主要針對(duì)超臨界流體萃取技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用方面的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行綜述，包括提攜劑的選取、樣品的制備、萃取溫度和壓力的影響、萃取物的采集方法等幾個(gè)方面?！娟P(guān)鍵詞關(guān)鍵詞】超臨界流體萃取；中草藥；天然產(chǎn)物；綜述【Abstract】【Abstract】

2、Inthepastdecade，supercriticalfluidextraction(SFE)technologyhasbeensuccessfullyappliedtotheextractionseparationofavarietyofactivecompoundsfromherbsnaturalplants.ThispaperreviewedafewaspectsofSFEapplicationinionofmodifiers

3、，samplepreparation，effectsofpressuretemperature，collectionmethods.【Key【Keywds】wds】supercriticalfluidextraction；herbal；naturalproduct；review中草藥及天然產(chǎn)物中有效成分的提取，直接關(guān)系到產(chǎn)品有效成分的含量，影響其內(nèi)在質(zhì)量、臨床療效、經(jīng)濟(jì)效益及GMP的實(shí)施［1］。傳統(tǒng)提取中草藥有效成分的方法有水蒸氣蒸餾法

4、、減壓蒸餾法、溶劑萃取法等，這些方法通常是工藝復(fù)雜、耗時(shí)、產(chǎn)品純度不高、對(duì)環(huán)境污染大，而且易殘留有害物質(zhì)。所以科研工作者們一直在試圖尋找提取效率高、選擇性好、污染小的方法，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，涌現(xiàn)出了許多新的分離提取方法，加快了提取過(guò)程，提高了提取效率。超臨界流體萃取技術(shù)就是其中之一，較傳統(tǒng)提取方法而言，該方法具有簡(jiǎn)便、快速、提取率高、無(wú)污染等特點(diǎn)。早在1879年，Hannay等［2］就發(fā)現(xiàn)超臨界乙醇流體對(duì)無(wú)機(jī)鹽固體具有顯著的溶

5、解能力，但超臨界流體萃取(supercriticalgluidextraction，SFE)卻是在近30年來(lái)才迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型物質(zhì)分離、精制技術(shù)［3，4］。所謂超臨界流體（supercriticalfluid，SCF）是指物質(zhì)處于臨界溫度和臨界壓力時(shí)，成為單一相態(tài)，即超臨界流體，在超臨界狀態(tài)下，流體的性質(zhì)介于氣體和液體之間，既具有與氣體接近的粘度及高的擴(kuò)散系數(shù)，又具有與液體相近的密度。在超臨界點(diǎn)附近壓力和溫度的微小變化都可以引起流

6、體密度很大的變化，并相應(yīng)地表現(xiàn)為溶解度的變化，因此可以利用溫度和壓力的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)萃取和分離的過(guò)程。超臨界流體萃取技術(shù)具有萃取速度快、提取率高、產(chǎn)品純度好、流程簡(jiǎn)單、能耗低、過(guò)程無(wú)有機(jī)溶劑殘留等優(yōu)點(diǎn)［5］。目前超臨界流體研究范圍涉及食品、香料、醫(yī)藥、化工、環(huán)保等領(lǐng)域［6～14］，并取得了一系列的研究進(jìn)展。本文就超臨界流體萃取技術(shù)在中草藥及天然產(chǎn)物中有效成分的分離提取中實(shí)際操作方面的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行綜述，包括樣品的制備、提攜劑的選擇、萃取溫度和

7、壓力的影響、萃取產(chǎn)物的采集方法等。劑。由于二氧化碳是一種非極性溶劑，所以二氧化碳流體最適合萃取親脂性的化合物。對(duì)于極性化合物的萃取，通常選用極性較強(qiáng)的流體物質(zhì)，如：CHClF2(Freon22)和NO2［25～29］。但是由于NO2流體容易產(chǎn)生爆炸，CHClF2破壞大氣的臭氧層，極大地限制了兩種流體的應(yīng)用。水也可作為超臨界流體材料（水的臨界溫度為374.2℃，臨界壓力為22MPa）［30～35］，雖然它對(duì)極性化合物有較高的萃取率，但是由

8、于需要較高的溫度，所以不適合萃取那些對(duì)熱敏感性強(qiáng)、容易分解的物質(zhì)，而且在高溫條件下水中的氧有腐蝕性，不僅使有機(jī)成分分解，而且可能破壞萃取罐。所以超臨界水流體在實(shí)際應(yīng)用中有很大的局限性。本文主要討論超臨界二氧化碳流體的應(yīng)用，其他的超臨界流體在這里不做討論。3提攜劑提攜劑在超臨界流體萃取過(guò)程中，由于二氧化碳是非極性物質(zhì)，比較適合于脂溶性物質(zhì)的萃取，但對(duì)極性較強(qiáng)的物質(zhì)來(lái)說(shuō)，其溶解能力明顯不足，此時(shí)，為增加二氧化碳流體的溶解性能，通常在其中加入

9、少量極性溶劑，以增加其溶解能力，這種溶劑稱為提攜劑（entrainer），也稱夾帶劑或修飾劑(cosolvent，modifier)。提攜劑通常是有機(jī)溶劑，它可以是某一種純物質(zhì)，也可以是兩種或多種物質(zhì)的混合物。提攜劑的加入可以大大提高難溶化合物的溶解度，提高萃取效率，降低萃取時(shí)間，但是其作用機(jī)制至今仍不清楚，可能是由于提攜劑與溶質(zhì)分子之間的范德華作用力，或與溶質(zhì)之間形成氫鍵及其他各種化學(xué)作用力等影響了溶質(zhì)在超臨界流體中的溶解度與選擇性；

10、另外，在溶劑的臨界點(diǎn)附近，溶質(zhì)溶解度對(duì)溫度、壓力的變化最為敏感，加入提攜劑后，混合溶劑的臨界點(diǎn)相應(yīng)改變，如能更接近萃取溫度，則可增加溶解度對(duì)溫度、壓力的敏感程度［36～38］。Hawthne等［39］使用超臨界二氧化碳流體萃取薄荷和青蘭中的精油時(shí)，在500g的樣品中只加入了0.5ml的CH2Cl2，萃取時(shí)間就由90min降低到30min，而萃取率與采用水蒸氣蒸餾法提取4h的結(jié)果一致；Lin等［40］萃取黃芩根中極性比較大的黃酮類化合物時(shí)

11、，加入濃度為70%的乙醇后，提取率比常規(guī)方法提高了12.6%；姜繼祖等［41］采用超臨界二氧化碳流體萃取光菇子中秋水仙堿時(shí)，加入濃度為76％的乙醇做提攜劑，結(jié)果萃取率提高了1.25倍。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，在天然植物的提取中，至少使用過(guò)17種提攜劑［42］，有水、乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯等，其中，乙醇是最常用的一種，雖然乙醇的極性不如甲醇，但是由于乙醇無(wú)毒且易與二氧化碳混合，所以在天然植物的超臨界二氧化碳流體萃取中，廣泛采用乙醇做提攜劑［43～