超臨界二氧化碳萃取技術(shù)在中藥提取中的應(yīng)用

1、超臨界二氧化碳萃取技術(shù)在中藥提取中的應(yīng)用引言：近年一些中藥提取新技木以及一些新技術(shù)在中藥制劑提取的應(yīng)用大大促進(jìn)了中藥現(xiàn)代化的進(jìn)程。其中，超臨界流體萃取技術(shù)就是一個相當(dāng)先進(jìn)且極有應(yīng)用前景的新技術(shù)。 超臨界流體萃取技木利用超臨界流體擴散系數(shù)高流動及傳遞性能好、溶解能力強的特點，已廣泛應(yīng)用于中藥揮發(fā)油、生物堿、黃酮類等多種有效成分的提取分離。摘要：簡要介紹了超臨界流體萃取的基本原理及其在中藥有效成分提取方面的優(yōu)點 ,并從中藥有效成分提取和中草藥除雜兩方面介紹了超臨界流體萃取技術(shù)在中藥開發(fā)中的應(yīng)用。指出超臨界流體萃取技術(shù)是一種新型高效分離技術(shù) ,也是中藥現(xiàn)代化的關(guān)鍵技術(shù)之一。在此基礎(chǔ)上 ,提出了今后超

2、臨界流體萃取技術(shù)的主要研究方向。關(guān)鍵詞:超臨界流體萃取; 中藥; 應(yīng)用; 研究方向abstract: supercritical fluid extracti on ( sfe) is a new and high efficiency separati on technol ogy,which is one of the key technologies in chinesemedicinemodernizati on . the princi and advantages of sfe in the extracti on of the effective components fromc

3、hinese herbalmedicine were si mp ly intr oduced, and the app licati on in the extracting of the effective components and removing theimpurity from herbalmedicine were als o introduced . based on that, the main advanced research trends of sfe were pointed out .key words: supercritical fluid extracti

4、on; chinese herbalmedicine; app licati on; advanced research trends 超臨界流體萃取技術(shù)是二十年時間以來得到廣泛的研究和應(yīng)用，是當(dāng)今世界上先進(jìn)的提取和分離技術(shù)之一。引起全世界科研人員極大的關(guān)注和重視。超臨界流體萃取相對于傳統(tǒng)的水蒸汽蒸餾和液液萃取法具 有其獨特的優(yōu)勢：一方面超臨界流體具有較高的溶解能力的同時，還具有較高的傳質(zhì)速率，較好的流動性能和很快達(dá)到平衡的能力；另一方面溫度和壓力在臨界點附近的微小變化都能引起溶解能力的顯著變化，這使超臨界流體具有良好的可調(diào)節(jié)性和選擇性。要能夠用來做超臨界流體的介質(zhì)需要滿足一些特殊的性質(zhì)要求，

5、最常用的是，現(xiàn)就超臨界萃取技術(shù)在中藥中提取的應(yīng)用做一個綜述。1，超臨界萃取的技術(shù)原理利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行的。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分依次萃取出來。當(dāng)然，對應(yīng)各壓力范圍所得到的萃取物不可能是單一的，但可以控制條件得到最佳比例的混合成分，然后借助減壓、升溫的方法使超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質(zhì)則完全或基本析出，從而達(dá)到分離提純的目的，所以超臨界co2流體萃取過程是由萃取和分離過程組合而成的。2，超臨界流體萃取技術(shù)提取中藥有效成分的優(yōu)點 萃取能力強，提取

6、率高。用超臨界co2提取中藥有效成分，在最佳工藝條件下，能將所需提取的成分幾乎完全提取，從而大大提高產(chǎn)品收率及資源的利用率。同時，隨著超臨界co2萃取技術(shù)的不斷進(jìn)步，把超臨界co2萃取擴展到水溶液體系，使得難以提取的強極性化合物如蛋白質(zhì)等的超臨界co2提取已成為可能； 萃取能力的大小取決于流體的密度，最終取決于操作過程的溫度和壓力。改變其中之一或同時改變，都可改變?nèi)芙舛龋梢杂羞x擇地進(jìn)行中藥中多種物質(zhì)的分離，從而可減小雜質(zhì)，使中藥有效成分高度富集，便于減小劑量和控制質(zhì)量，使產(chǎn)品外觀大為改善； 超臨界co2萃取的操作溫度低，能較完好地保存中藥有效成分不被破壞，不發(fā)生次生化，因此，特別適合于那些對

7、熱敏感性強、容易氧化分解破壞的成分的提??； 提取時間快，生產(chǎn)周期短。超臨界co2提取循環(huán)一開始，分離便開始進(jìn)行。一般提取10分鐘就有成分分離析出，24小時左右便可完全提取，同時，它不需濃縮等步驟，即使加入夾帶劑，也可通過分離功能除去或只需簡單濃縮； 超臨界co2提取，操作參數(shù)容易控制，因此能保證有效成分及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性； 超臨界co2還可直接從單方或復(fù)方中藥中提取不同部位或直接提取浸膏進(jìn)行藥理篩選，開發(fā)新藥，大大提高新藥的篩選速度。同時可以提取許多傳統(tǒng)方法提不出來的物質(zhì)，且較易從中藥中發(fā)現(xiàn)新成分，從而發(fā)現(xiàn)新的藥理藥性，開發(fā)新藥； 超臨界co2還具有抗氧化、滅菌作用，有利于保證和提高產(chǎn)品的質(zhì)量

8、； 超臨界co2萃取應(yīng)用于分析或與gc、ir、ms、lc等聯(lián)用成為一種高效的分析手段，將其用于中藥質(zhì)量分析，能客觀地反映中藥中有效成分的真實含量； 經(jīng)藥理、臨床證明，超臨界co2提取中藥，不僅工藝上優(yōu)越，質(zhì)量穩(wěn)定，且標(biāo)準(zhǔn)容易控制，其藥理、臨床效果能夠保證或更好； 超臨界co2萃取工藝流程簡單，操作方便，節(jié)省勞動力和大量有機溶劑，減少三廢污染，這無疑為中藥現(xiàn)代化提供了一種高效的提取、分離、制備及濃縮的新方法。 3.1 揮發(fā)油提取 揮發(fā)油由于其沸點較低,相對分子質(zhì)量和極性較小 ,因而在 sfe2 co2 中有良好的溶解性 ,它們大多數(shù)不需要加夾帶劑而直接可通過萃取得到.又由于萃取過程的操作溫度低

9、,避免了揮發(fā)油中有效成分的氧化分解 ,因此揮發(fā)油是一類最適于用 sfe2 co2 提取的成分. sfe2 co2 提取揮發(fā)油類成分的情況見表 1 表 1 超臨界 co2提取揮發(fā)油類成分的實例中草藥 sfe2 co2條件 其他提取方法 參考文獻(xiàn)當(dāng)歸 30mpa，44,3 h， 水蒸氣蒸餾法收率收率1.5% 0 . 32% 1 蛇床子 26 kpa,45,3h，收率10% 水蒸氣蒸餾法收率低 2 小茴香 20mpa,35,3h， 水蒸氣蒸餾法,6 h ， 收率 6.8% 收率 1.5% 3 柴胡 20mpa, 30 , 4h, 水蒸氣蒸餾法收率,12h收率1.86% 0.24% 4 由表 1可見

10、, sfe2 co2有著傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法和溶劑法不可替代的優(yōu)越性 ,采用該法提取揮發(fā)油 ,其收率明顯提高 ,且提取時間大大縮短了. 3.2 生物堿類提取 生物堿是生物體內(nèi)一類含氮有機物的總稱 ,其大多具有天然的生理活性 ,是多種中藥及藥用植物的有效成分.生物堿易于和植物體內(nèi)的各種酸結(jié)合成鹽 ,并多以鹽的形式存在于植物體內(nèi) ,因而它在超臨界 co2流體中的溶解度低 ,用 sfe2 co2 萃取時 ,原料一般需要用堿性試劑 (如氨水、 三乙胺、 ca(oh) 2、 na2 co3溶液等 )進(jìn)行預(yù)處理 ,以便使結(jié)合的生物堿游離出來 ,這可增加生物堿在超臨界 co2流體中的溶解度和提高萃取效果;另外

11、,加入適宜的夾帶劑還可以提高被萃取組分的溶解度 ,同時 ,也可提高萃取的選擇性和增大提取組分的純度.常用的夾帶劑大多為甲醇、 乙醇、 丙酮、 氯仿等.近年來 ,應(yīng)用超臨界流體技術(shù)分離中藥中的生物堿取得了較大進(jìn)展 ,一大批有價值的生物堿被開發(fā)出來 ,如在益母草總生物堿的提取中 ,經(jīng)過堿化后的益母草加入夾帶劑后 ,進(jìn)行超臨界 co2 萃取 ,可以極大地提高生物堿的萃取率 ,這比常規(guī)法的萃取率高 10倍;對亞東烏頭總生物堿進(jìn)行 sfe和含量測定的研究也表明 ,未經(jīng)堿化處理時 ,烏頭總生物堿的收率和含量較低 ,而堿化后 ,效果顯著提高.超臨界 co2萃取中藥中生物堿的情況見表 2 .表 2 超臨界 c

12、o2萃取中藥中生物堿的實例中草藥 主要目標(biāo)成分 sfe2 co2條件 其他提取方法 參考文獻(xiàn)洋金花 東莨菪堿 34.9mpa,40, 堿性氯仿提取 , 0.1ml氨水,0.2ml 溶劑殘留 7 甲醇作夾帶劑 ,5 min, 雜質(zhì)少 蓽苃 胡椒堿 38.5mpa,70, 傳統(tǒng)溶劑法,5min收 率2.92% 后處理費時 8 光菇子 秋水仙堿 10mpa, 45 , 傳統(tǒng)溶劑法收率低 = 76%的乙醇作夾帶劑 ,收率為溶劑法的 1.25倍 9 由表 2可見 ,與傳統(tǒng)方法相比 , sfe2 co2法提取生物堿的收率提高了 ,且大大減少了酸性或堿性試劑的用量 ,因而它是一種值得開發(fā)研究的新工藝.3.2

13、 黃酮類化合物的提取 黃酮類化合物具有降壓、 降血脂和抑制血小板聚集等功能 ,在大部分中藥中均存在。黃酮類化合物的傳統(tǒng)提取方法主要有水煎煮法、 浸泡法或堿提酸沉法 ,缺點是費時、 費工 ,且收率較低。應(yīng)用超臨界流體萃取技術(shù)提取中藥中的黃酮類化合物 ,具有速度快、 收率高等優(yōu)點。丹參是常用的活血化瘀藥 ,已知的活性成分是以丹參酮 a 為代表的丹參酮類脂性物質(zhì)以及丹參素、 母酚酸、 原兒茶酚為代表的水溶性物質(zhì) ,其常規(guī)提取方法主要有水提法和乙醇熱回流法 ,但提取效果均不理想。蕭效良等利用超臨界 co2萃取技術(shù)提取丹參中的活性成分 ,結(jié)果表明一次提取物中的丹參酮 a 的含量大于 20% ,水溶性有效

14、成分的含量大于 35% ,收是常規(guī)提取法的 2倍以上。3.4 苷類和糖類化合物的提取 由于苷類和糖類化合物的分子量較大、羥基較多、極性較大 ,因而難溶于低極性溶劑 ,故用超臨界 co2萃取時常需提高操作壓力或加入夾帶劑以提高收率。王俊等以 3%的乙醇為夾帶劑 ,在壓力為 35mpa、 溫度為 40的條件下 ,用超臨界 co2萃取穿山龍中的薯蕷皂苷元 ,結(jié)果表明該法具有速度快、 收率高、 提取完全等優(yōu)點。王化田等將超臨界co2萃取法與乙醇常溫浸提法相結(jié)合 ,實現(xiàn)了紅景天苷與苷元酪醇之間的有效分離。葛發(fā)歡等對超臨界 co2萃取薯蕷皂素的工藝條件進(jìn)行了研究 ,并進(jìn)行了中試放大 ,結(jié)果表明該工藝具有收

15、率高、 生產(chǎn)周期短等優(yōu)點。3.5 苯丙素類化合物的提取 苯丙素類化合物是一類含有一個或多個 c6 2 c8單位的天然成分 ,包括香豆素、木脂素及苯丙素類化合物廣泛存在于植物中 ,其中的許多化合物具有生物活性苯丙素類化合物通常為親脂性成分 ,可直接用超臨界co2流體進(jìn)行提取。但對于分子量較大或極性較強的組分 ,則需提高萃取壓力或加入適當(dāng)?shù)膴A帶劑以改善提取效果。黃芳等在壓力為38 . 5mpa、 溫度為 70 的條件下 ,利用超臨界 co2流體從補骨脂中提取分離出補骨脂素和異補骨脂素 ,表明用超臨界 co2 提取分離補骨脂素的工藝是可行的。楊蘇蓓 利用超臨界 co2萃取技術(shù)提取五味子中的木脂素等成

16、分 ,結(jié)果表明在最佳工藝條件下 ,萃取物的得率可達(dá) 12 . 87%。3.6 醌類化合物的提取 醌類化合物是一類分子中具有不飽和環(huán)二酮結(jié)構(gòu)的有機化合物 ,具有抗菌、 抗氧化、 抗腫瘤等多種生物活性。研究表明 ,超臨界流體萃取技術(shù)可用于中藥中醌類化合物的提取。由于多數(shù)醌及其衍生物的極性較大 ,因而提取時常需加入適當(dāng)?shù)膴A帶劑。袁海龍等 以甲醇為夾帶劑 ,利用超臨界co2萃取技術(shù)提取何首烏中的醌類活性成分 ,結(jié)果表明超臨界co2萃取法具有速度快、 收率高、 后處理簡單等優(yōu)點。4. 超臨界流體萃取技術(shù)在未來的展望目前 , sfe2 co2技術(shù)在中藥學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用正日益受到前所未有的重視 ,它在理論上和應(yīng)

17、用上都已經(jīng)被證明了具有廣闊的前景.但是 ,作為一種新技術(shù) , sfe也有其局限性，其主要表現(xiàn)在： s f e裝置需要高壓設(shè)備，從安裝到投入使用，再到使用過程中的維護(hù)，整個過程對工程技術(shù)的要求較高，且價格較昂貴。 由于c o的非極性和低分子量的特點，使得該技術(shù)對許多強極性和分子量較大的成分，很難進(jìn)行有效的提取所以較適合于親脂性的和相對分子質(zhì)量較小的物質(zhì)的萃取;但是它對極性偏大或相對分子質(zhì)量偏大的有效成分的提取效率卻較差 ,還需要加入合適的夾帶劑，有時夾帶劑的加入又會影響到提取物的生物活性，這就為工業(yè)操作帶來了阻礙。國外在超臨界萃取中已經(jīng)采用了全氟聚醚碳酸胺( pepe),這使得 sfe技術(shù)的應(yīng)用

18、已擴展到水溶性成分 ,鑒于中草藥的服用多采用水煎服的方式,所以開發(fā)研究水溶性超臨界提取具有極其重要的實際意義. 超臨界流體萃取過程的工程化研究 雖然有關(guān)超臨界流體萃取技術(shù)用于中藥有效成分提取的報道很多 ,但其中能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的僅是少數(shù)。超臨界流體萃取裝置屬高壓設(shè)備 ,其工程化面臨著基礎(chǔ)研究薄弱 ,以及設(shè)備壓力高、 投資大等問題。因此 ,加強超臨界流體萃取過程的放大研究及其配套設(shè)備的開發(fā) ,以推動超臨界流體萃取過程的工程化 ,也是今后的一個重點研究方向。 超臨界流體萃取技術(shù)與其他分離技術(shù)的藕合研究 由于中藥成分極其復(fù)雜 ,近似化合物往往很多 ,因此采用單一的超臨界流體萃取技術(shù)往往不能滿足產(chǎn)

19、品的純度要求 ,此時可將超臨界流體萃取技術(shù)與其他分離技術(shù) (如精餾、 膜分離等 )耦合起來 ,以形成更為高效的復(fù)合分離技術(shù)。還出現(xiàn)了超臨界co流體萃取-紅外聯(lián)用、超臨界co流體萃取-質(zhì)譜聯(lián)用等技術(shù) 。小結(jié)：任何新技術(shù)的發(fā)展與成熟都需要科學(xué)的研究與實踐 ,隨著對 scf 技術(shù)研究的深入發(fā)展 ,它將在化工、能源、材料、制藥、食品、香料、環(huán)保、生物化工、分析化學(xué)、微電子等多領(lǐng)域的開發(fā)和應(yīng)用上展示更光明的前景 ,scf 技術(shù)可以解決一些現(xiàn)有其他技術(shù)難以或無法解決的難題 ,將成為令世人矚目的可持續(xù)發(fā)展的綠色化工技術(shù)。參考文獻(xiàn)： 1 l iq. study on essentialoil of angel

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