超臨界二氧化碳萃取技術在中藥領域的應用進展*

鄧巧玉，江 姍，陳譽丹，陳興廣，梁 旭，李余釗，袁經權△

（1. 廣西中醫藥大學科學實驗中心，廣西 南寧 530200； 2. 南寧師范大學化學與材料學院，廣西 南寧 530001）

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

1 SFE-CO2 技術原理

SFE-CO2技術將提取與分離相結合，調節系統的操作壓力和溫度，使得液態的CO2成為超臨界流體，并對物質有足夠的溶解度，能萃取出所需物質，隨后升溫或降壓，以分離物質［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良的傳質性能［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，但當到達一定峰值，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］。當萃取較大極性的物質時，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，原料粒度過大會導致浸提不充分，原料粒度過小易結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 技術在中藥有效成分提取分離中的應用

SFE-CO2技術可有效地提取出中藥揮發油、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。傳統的水煎醇提等模式，提取選擇性較差，耗時長，后續純化工藝煩瑣，易造成試劑污染［7］。而SFE-CO2技術能快速、有效地萃取出所需物質，純度高，無污染［1］。1970 年，佐塞爾在馬克斯普朗克研究所進行了咖啡中咖啡因的超臨界萃取，被認為是這種分離技術的首次技術應用［8］。

揮發油：SFE-CO2常用于萃取揮發油。揮發油的沸點低，而該技術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成分的含量，相比傳統方法更易獲得較多的高品質揮發油［9］。微波提取法也是一種新興的物質提取技術，提取時間短，得率高，但不適合熱敏性物質的提取，提取物易變形或糊化［10］。SFE-CO2可有效地萃取出艾葉、莪術、石菖蒲等中藥的揮發油，優化工藝參數見表1。可見，SFE-CO2萃取得油率遠高于部分中藥傳統提取方法的得油率。

表1 部分中藥揮發油的SFE-CO2 萃取工藝參數及與其他傳統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，傳統的提取方法有醇提法、酸提堿沉法［28］。近年來也有很多關于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方法的2.6 倍［29］，具體優化工藝參數見表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，傳統提取方法包括有機溶劑提取法、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，萃取率是傳統方法的2 倍，也有部分中藥的萃取率低于傳統方法，如山楂核中的總黃酮，具體優化工藝參數見表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，具體優化工藝參數見表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進行提取，如補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技術萃取對南五味子中的木脂素，萃取率達2.929%，是傳統提取方法的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）。優化工藝參數見表2。

皂苷及多糖類：苷類和糖類相對分子質量較大、羥基多、極性大，用純SFE-CO2產率低，必須加大壓力和加入適當的夾帶劑［33］以提高產率。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。優化工藝參數見表2。

萜類：萜類物質種類繁多，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，所含萃取物雜質少，含量較高。優化工藝參數見表2。

復方中藥：文獻大多報道SFE-CO2對單味中藥材的提取，但對于復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］采用響應面法優化SFE-CO2萃取石菖蒲-蘇合香揮發油工藝，得率為2.50%。優化工藝參數見表2。

4 SFE-CO2 技術在中藥藥理活性方面的應用

揮發油：SFE-CO2在萃取揮發油方面的應用較多，對于其藥理活性的報道也較多。羌藥茹瑪的揮發油有抑菌作用，李堯軍等［81］研究發現，SFE-CO2萃取羌藥茹瑪揮發油得率（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；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揮發油得率雖高于SD 法，但抑菌量相對較低。薄荷揮發油具有抗氧化作用，李崗等［82］研究發現，SFE-CO2萃取薄荷揮發油的得率（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］研究益智葉揮發油的促透作用時發現，SFE-CO2萃取益智葉揮發油的得率（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，前者優于后者，且均優于常用促透劑氮酮。

萜類：白花蛇舌草具有抗腫瘤、抗氧化作用。陸慧等［67］研究發現，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，但對人肺癌細胞（A549）的抑制率高，抗腫瘤效果好。黃東輝［69］研究發現，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，且與質量濃度呈正相關，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96.69%，均優于傳統方法。

表2 部分中藥有效成分的SFE-CO2 萃取工藝參數

黃酮類：金蓮花中的黃酮類物質具有抗氧化作用，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］研究發現，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模型，SFE-CO2萃取物鎮痛效果均優于醇提物。

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%，與傳統方法的得率相當，甘草多糖具有抗氧化作用，其還原能力與含量相關。

其他：石菖蒲可開竅安神。現代藥理學研究顯示，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、糖水偏愛度等，發現石菖蒲SFE-CO2提取物可有效治療大鼠抑郁，且恢復程度與劑量呈正相關。

5 結語

SFE-CO2作為一種新型先進“綠色”分離技術，操作簡便，不僅能快速、有效地萃取并分離出所需物質，且收率和所得物質的純度也高于傳統方法，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，對于復方中藥的提取較困難。此外，對于提取極性大的物質，雖可通過加夾帶劑或增壓的方式提高萃取率，但與傳統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，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，藥理活性較傳統提取方法偏弱。另外，該設備資金的投入也較高，容量有限，導致一次投料量有限，且在使用SFE-CO2技術時，要考察溫度、壓力等的最優條件，做到最大限度地提取、利用中藥資源。