超臨界二氧化碳萃取技術在中藥提取中的應用

關金龍

（西華大學，四川成都610039）

超臨界二氧化碳萃取技術在中藥提取中的應用

關金龍

（西華大學，四川成都610039）

介紹了超臨界CO2萃取的優點，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就是利用超臨界流體的特殊性質，在高壓條件下與待分離的固體或液體混合物接觸，調節系統的操作壓力和溫度，萃取出所需要的物質，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。

超臨界流體是指在超臨界溫度和臨界壓力狀態下的高密度流體，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，黏度和擴散系數接近于氣體，它的溶解能力與液體溶劑相當，并且具有優良的傳質性能。

目前，超臨界流體應用較多的是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萃取技術是一種對環境友好的“綠色”化工技術，已成為藥用植物有效成分提取技術的發展趨勢。

本文將對近年來超臨界CO2萃取技術在中藥有效成分提取中的應用研究作一闡述。

1 超臨界CO2流體萃取的優點

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

（1）萃取過程操作簡單、范圍廣，便于調節，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、系統密封、連續進行，避免了萃取物遇空氣發生氧化和見光反應的可能性，使萃取穩定。

（5）超臨界CO2流體萃取工藝流程簡單，CO2易得且可循環使用，操作方便，幾乎不產生新的“三廢”，屬對環境友好的可持續發展的綠色環保產業。

（6）超臨界CO2流體萃取不僅適用于單味中藥，而且適用于復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整提取工藝參數提供各種提取物，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傳統方法不能提取出來的物質，較易從中藥中發現新成分，從而發現新的藥理藥性，開發新藥品。

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之一。在萃取溫度一定時，當壓力增大，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，萃取效率也就相應提高。例如，CO2在37℃下，當壓力由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系統，從而增加了超臨界相流動的阻力，不利于萃取的進行，當繼續增加水分時，多余的水分子主要以游離態存在，對萃取不產生明顯的影響；而當含水量較低時，水分子主要以非連續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。

3 超臨界CO2流體萃取技術在中藥有效成分提取中的應用

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與其密度成比例關系，通過對溫度和壓強的調控而改變物質的溶解度。特別是在臨界狀態附近，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致溶質的溶解度發生幾個數量級的突變。超臨界CO2流體正是利用了這一特性進行物質的分離，而且過程中無相變，因此能耗較低。

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

4 結語

超臨界CO2流體萃取技術由于操作溫度低而適用于對熱不穩定、易氧化的物質分離，與傳統中藥分離技術相比，其具有提取率高、無污染、產率高、操作方便等優點。超臨界CO2流體萃取技術采用潔凈、高效、綠色的生產工藝，符合當代的綠色生產理念。在中藥領域，由于超臨界CO2流體萃取技術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、管理等方面的研究，將具有極大的優越性和市場潛力。

綜上所述，超臨界CO2流體萃取技術在中藥有效成分的提取方面取代傳統的提取分離技術前景廣闊。選擇具有綜合優勢的中藥品種，是該技術在中藥提取領域得以實現工業化的關鍵。

[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萃取在天然產物提取中的應用[J].安徽農業科學，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].佳木斯大學學報：自然科學版，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用 [J].安徽農業科學，2011，39（22）.

[5]李衛民.中藥現代化與超臨界流體萃取技術[M].北京：中國醫藥出版社，2000.

2015-07-02

關金龍（1989—），男，黑龍江寧安人，助理工程師，研究方向：中藥制備。