超临界流体技术

超临界流体技术提取天然药物张莲莲目录超临界流体超临界流体技术生物碱类化合物提取黄酮类化合物的提取正文超临界流体超临界流体，就是高于临界温度和临界压力以上的流体，简称SCF。超临界流体具有液体和气体的双重特性，有与液体接近的密度，同时有与气体接近的黏度极高的扩散系数，故具有很强的溶解能力和良好的流动、传递性能。例如，水的密度、离子、介电常数等以临界温度374℃为分界，发生急剧的变化。特别是在常温状态下极性溶剂-水的介电常数到了临界点以上会急剧减小，超临界水的介电常数减小到与有机溶剂相同的水平。由于这种特性，水在超临界状态，便具有与有机溶剂相同的特性，变成了可以与有机物完全混合的状态。超临界流体具有较高的扩散性，从而减小了传质阻力，这对多孔疏松的固态物质和细胞材料中的化合物的萃取特别有利；超临界流体对改变操作条件(如压力、温度)特别敏感，这就提供了操作上的灵活性和可调性；超临界流体可在低温下进行，对分离热敏性物料尤为有利；超临界流体具有低的化学活泼性和毒性。超临界流体技术由于超临界流体以上良好的性能，超临界流体被广泛应用于有效成分的提取。在高压条件下，使超临界流体与物料接触，使物料中的有效成分溶于超临界流体中，与物料分离，然后通过降低溶有溶质的超临界流体的压力或升温的方法，使溶质析出，这样的技术称为超临界流体技术，简称SFE技术。能够作为超临界流体萃取的物质应具有临界压力和临界温度、惰性、低毒性及低价格、来源广等特点。超临界流体技术具有萃取效率高、分离工艺简单、不需要溶剂回收设备、工作条件温和、无毒、无残留、绿色生产等特点，在我国中医药工业上，尤其是在天然药有效成分提取分离上，已开始广泛应用，而且有着越来越广阔的应用前景。传统的提取天然药物中有效成份的方法，如溶剂提取法、水蒸汽蒸馏法、减压蒸馏法、升华法等，其工艺复杂、产品纯度不高，而且易残留有害物质。超临界流体萃取(SFE)技术是利用处于临界压力和临界温度以上的流体，具有特异增加的溶解能力而发展起来的分离新技术。传统溶剂萃取工艺必须回收溶剂，消耗大量热能，而SCF与萃取物分离后，只要重新压缩就可循环利用，能耗大大降低。在制药工业中，要求分离出的产品纯度高，不含有毒有害物质，而一般的蒸馏和萃取技术往往不能满足这些要求，SFE则可实现产品中无溶剂残留。其中可作为超临界萃取的溶剂种类很多，例如C02、丙烷、乙烷、乙烯、甲醇、水等。但目前研究最多的是C嘎，由于其具有无色无毒、无腐蚀、化学惰性、使用安全、价廉易得、临界压力(7．37MPa)较低且临界温度(31．7℃)接近于常温等优点，因而实用价值最大，是首选的清洁型工业萃取剂。生物碱类化合物提取生物碱大多含有复杂的含氮杂环结构，具有止痛、镇静、平喘、抗癌、抗肿瘤等显著较的生理活性。是植物类药材中研究得最早最多的一类天然有机化合物。目前已用于临床的有约数10种，如利血平是常用的降压药，长春新碱、紫杉醇等是很好的抗癌药物等。生物碱的提取传统上多以水和有机溶剂为溶媒，采用醇提水沉、水提醇沉等方法，但存在着工艺复杂、污染产品、有效成分损失较多且易受破坏等缺点。同时，由于生物碱在中草药中的含量较低，提取率低、提取时间长等许多弊端。上世纪60年代末Zosel等人首次利用了SFE—CO：技术萃取咖啡豆中的咖啡因Ill。近年来随着SFE技术的不断发展，在中药生物碱的提取中SFE技术也得到了广泛的研究，从茶叶中萃取咖啡因，从百合中萃取秋水仙碱，提取长春花中的长春碱和长春新碱等。在用SFE技术萃取生物碱时，由于大多数生物碱都具有一定的极性，而所用的SCF的极性较小，因此往往要在SCF中加入夹带剂以改善溶剂的溶解能力和选择性。在SFE—co,生物碱的工艺中，萃取压力、温度、时间、流体的流速、物料的状态、夹带剂等均是影响萃取效率的因素。SFE—CO：技术能够有效地从植物中提取或分离出生物碱，有着传统提取法不可比拟的优势。黄酮类化合物的提取黄酮类化合物在植物中多数以苷的形式存在，具有多种生理功能。目前，提取黄酮类化合物的传统方法有醇提、碱水或碱醇提取，但回收率低，需使用有毒溶剂，特别是最终精品质量不够稳定。SFE-CO2具有特殊溶解能力，良好可调节性和选择性等独特优势，能大大缩短提取时间，提高提取率。一些科学家等利用超临界CO2萃取满山红中黄酮类物质，通过正交试验考察最佳萃取工艺条件，并测定萃取物中总黄酮含量。结果表明，超临界CO2萃取满山红中总黄酮的最佳工艺条件为：原料粒度65目，萃取压力为28MPa，萃取温度为45℃，夹带剂用量1.5ml/g。另外一些采用响应面法优化蜂胶超临界二氧化碳萃取工艺，根据中心旋转实验设计，研究萃取压力、萃取温度和二氧化碳流速等工艺条件对萃取率的影响。结果表明，蜂胶萃取物的萃取率随温度的升高而降低，随压力和二氧化碳流速的增加萃取率不断增大，而在高压和高流速下又呈现下降趋势。超临界流体技术在化工生产过程中能够代替许多传统的有毒、有害、易燃、易挥发的有机溶剂，为绿色化学提供了全新的溶剂系统，有着光明的应用前景。