1、核准通过，归档资料。未经允许，请勿外传！*毕业设计（论文）超临界萃取技术在中药有效成分提取中的应用学 生 姓 名 * 9JWKffwvG#tYM*Jgaffective components of traditional Chinese medicine;Extraction目 录摘 要 IAbstractII1 超临界萃取技术的简介 11.1 超临界萃取技术的产生 .11.2 超临界萃取技术的基本原理 .11.3 超临界萃取技术的过程 .21.4 超临界萃取技术的影响因素 .31.4.1 萃取条件对其效果的影响 31.4.2 物料性质的影响 42 超临界萃取技术的应用 52.1 在食品工业方
2、面的影响 .52.2 在医药工业方面的应用 .52.3 在天然香料工业方面的应用 .52.4 在化学工业方面的应用 .52.5 在环境保护方面的应用 .63 超临界萃取技术在中药有效成分提取中的应用 63.1 超临界萃取技术提取中药有效成分的优越性 .63.2 超临界萃取技术在中药有效成分提取中的应用 .73.2.1 挥发油的提取 73.2.2 生物碱的提取 93.2.3 苷类和糖类的提取 113.2.4 醌类的提取 113.2.5 香豆素和木质素的提取 123.2.6 萜类的提取 133.2.7 黄酮类的提取 133.2.8 其他中药成分的提取 144 超临界萃取技术在中药有效成分提取中的应
3、用前景 144.1 超临界萃取技术在中药有效成分提取中的应用前景 .144.2 超临界萃取技术在中药有效成分提取中的局限性 .154.3 超临界萃取技术在中药有效成分提取应用中应注意的问题 .164.4 超临界萃取技术的展望 .175 讨 论 18结 论 19参考文献 20致 谢 241 超临界萃取技术的简介超临界萃取技术（Superitical Fluid Extraction，以下简称 SFE）是利用超临界流体的特殊性进行萃取的一种新型高效分离技术。1.1 超临界萃取技术的产生早在 1879 年，科研人员就发现超临界流体对固体和液体有显著的溶解能力，但未被重视。20 世纪 50 年代，美国
4、的 Todd 和 Elgin 从理论上提出 SFE 用于萃取分离的可能性。90 年代后，原西德对这一领域首先作出了许多基础和应用的研究。1978年 1 月在西德 Essen 举行了第一次超临界流体技术研讨会，为该技术的发展掀开了新的一页，从此超临界流体技术成为世界关注的热点。1988 年在法国尼斯召开了第一届国际超临界流体技术会议之后，国际上每 3 年举行一次国际超临界流体会议，以促进超临界流体技术的发展。世界上最早把超临界萃取技术大规模应用于工业化生产的是德国。1978 年德国建立工厂用于咖啡豆中咖啡因的脱除。之后，美国、澳大利亚及欧洲一些国家也相继将超临界萃取技术应用于萃取咖啡因、啤酒花、
5、香精、药用物质及脱臭等方面。近年来，SFE 作为一种新型分离技术，在基础理论研究、工艺、设备的设计以及工业化等方面都取得了较大的发展。在德国、美国、英国、日本和瑞士等发达国家，超临界萃取技术发展极为迅速。 我国对超临界萃取技术的研究始于 20 世纪 70 年末 80 年代初。我国的超临界流体研究工作，可大致分三个阶段。第一阶段，20 世纪 80 年代初，国内少数研究单位和大学利用进口的实验装置进行了超临界 CO2 萃取技术的工艺探索；第二阶段，20 世纪 80 年代后期，一些工程设计力量较强的研究单位开始进行超临界 CO2 萃取装置的研究与工业化开发；第三阶段，装置和工艺的工业化研究初见成效。
6、1996 年以来，我国每 2 年举行一次超临界流体技术及应用研讨会，极大的促进了国内的交流与发展，超临界萃取技术在我国取得了长足的发展 1。1.2 超临界萃取技术的基本原理超临界流体萃取作为分离方法的依据是超临界流体对溶质的溶解度会随操作条件的改变而改变。利用这一性质，具体可以实现萃取分离：首先，在较高压力和一定的温度下使溶质溶解于超临界流体中；然后降低流体溶液的压力或升高流体溶液的温度，由于流体溶液压力或温度的改变使其密度减小，溶解能力降低；这时，溶解于超临界流体中的溶质就会因超临界流体的密度下降，溶解度降低而析出，从而实现特定溶质的萃取。也就是说，超临界萃取技术是利用操作条件改变时，超临界
7、流体具有的“可变”的溶解能力来实现对物质的萃取分离。另外，不同物质由于其物性不同，溶解度不同。被萃取的物质在超临界流体中溶解度，不仅依赖于密度的大小，而且还依赖于超临界流体分子和溶质分子之间的亲和力大小，以及被分离物质之间的挥发度大小。化学结构类似的物质，总是按蒸气压高低顺序进入超临界流体。如超临界乙烯萃取烷烃的先后顺序是以它们的沸点高低为序，超临界 CO2 对咖啡因和芳香素具有不同的选择性，因此超临界萃取同时具有精馏和液相萃取的特性。因此，这种利用超临界流体的特性对物质进行有选择地溶解分离的过程就成为超临界萃取分离 2。由于 CO2 临界温度（31.1）接近于室温，临界压力（7.38Mpa）
8、处于中等压力，且其性质稳定、无味无毒、不易燃不易爆、价廉、易于精制回收等优点，故约 90%以上的临界萃取研究和应用都使用 CO2 作为萃取剂。1.3 超临界萃取技术的过程超临界萃取装置从功能上大体可分为八部分：萃取剂供应系统，低温系统、高压系统、萃取系统、分离系统、改性剂供应系统、循环系统和计算机控制系统。具体包括二氧化碳注入泵、萃取器、分离器、压缩机、二氧化碳储罐、冷水机等设备。由于萃取过程在高压下进行，所以对设备以及整个管路系统的耐压性能要求较高，生产过程实现微机自动监控，可以大大提高系统的安全可靠性，并降低运行成本。将萃取原料装入萃取釜。采用二氧化碳为超临界溶剂。二氧化碳气体经热交换器冷
9、凝成液体，用加压泵把压力提升到工艺过程所需的压力（应高于二氧化碳的临界压力） ，同时调节温度，使其成为超临界二氧化碳流体。二氧化碳流体作为溶剂从萃取釜底部进入，与被萃取物料充分接触，选择性溶解出所需的化学成分。含溶解萃取物的高压二氧化碳流体经节流阀降压到低于二氧化碳临界压力以下进入分离釜（又称解析釜） ，由于二氧化碳溶解度急剧下降而析出溶质，自动分离成溶质和二氧化碳气体二部分，前者为过程产品，定期从分离釜底部放出，后者为循环二氧化碳气体，经过热交换器冷凝成二氧化碳液体再循环使用。整个分离过程是利用二氧化碳流体在超临界状态下对有机物有特异增加的溶解度，而低于临界状态下对有机物基本不溶解的特性，将
10、二氧化碳流体不断在萃取釜和分离釜间循环，从而有效地将需要分离提取的组分从原料中分离出来 3。1.4 超临界萃取技术的影响因素影响超临界流体萃取效果的因素主要有：(1)萃取条件，包括压力、温度、时间、溶剂及流量等；(2)原料的性质，如颗粒大小、水分含量、细胞破裂及组分的极性等。1.4.1 萃取条件对其效果的影响1.4.1.1 萃取压力的影响压力是二氧化碳超临界萃取中最重要的操作参数。萃取过程中，SCF 密度的变化直接影响萃取效果。萃取压力是影响 SCF 密度的重要参数。例如，CO 2 在 37下，当压力由 8MPa 升到 10MPa 时，其密度增加近一倍，压力的变化能显著提高 SCF 溶解物质的
11、能力。根据萃取压力的变化，可将 SFE 分为 3 类：(1)高压区的全萃取。高压时，SCF 的溶解能力强，可最大限度地溶解所有成分；(2)低压临界区的萃取，仅能提取易溶解的成分，或除去有害成分；(3)中压区的选择萃取，在高低压之间，可根据物料萃取的要求，选择适宜的压力进行有效萃取。当压力增加到一定程度后，则溶解增加缓慢，这是由于高压下超临界相密度随压力变化缓慢所致。如 CO2 在37下，压力由 10MPa 增加到 15MPa，其密度仅增 15左右。另外，压力对萃取效果的影响还与溶质的性质有关。如采用 CO2 萃取时，对于烃类和极性低的脂溶性有机化合物，在 710 MPa 低压时即可进行；而对于
12、包含羟基和氨基酸等极性功能基的有机化合物，则需提高萃取压力；但对于糖类和氨基酸类等极性更强的物质，40MPa 压力下仍难以实现。例如，在一定温度下，姜黄油的收率随萃取压力的增大而增加，在 1015MPa 之间，这种增加较为明显；而超过 15MPa，增加幅度有所下降；当达到 25MPa 时，收率几乎最大；此时压力再加大，挥发油的收率增加非常有限。1.4.1.2 萃取温度的影响温度对萃取效果的影响较为复杂。对于 CO2 在临界点附近的低压区，升高温度虽然可提高分离组分的挥发度和扩散能力，但不足以补充超临界 CO2 的密度随温度升高而急剧下降所导致的溶解能力下降。如 10MPa 下，CO 2 由 3
13、7升温到 61时，其密度减小一倍，结果导致溶解能力下降，此阶段称为“温度的负效应阶段”。在高压区，超临界 CO2 的密度大，可压缩性小，此时升高温度而 CO2 密度降低较少，但却显著提高了待分离组分的蒸汽压和扩散系数，从而提高了溶质的溶解能力，称为“温度正效应阶段”。对于不同组分，温度效应的范围是不同的。1.4.1.3 萃取时间的影响在超临界流体萃取过程中，萃取剂流量一定时，萃取时间越长，收率越高。萃取刚开始时，由于溶剂与溶质未达到良好接触，收率较低。随着萃取时间的加长，传质达到某种程度，则萃取速率增大，直到达到最大之后，由于待分离组分的减少，传质动力降低而使萃取速率降低。1.4.1.4 二氧
14、化碳流量的影响萃取剂的流量主要影响萃取时间。一般来说，收率一定时，流量越大，溶剂、溶质间的传热阻力越小，则萃取的速度越快，所需要的萃取时间越短，但萃取回收负荷大，从经济上考虑应选择适宜的萃取时间和流量 4。1.4.2 物料性质的影响物料的粒度影响萃取效果，一般情况下，粒度越小，扩散时间越短，有利于SCF 向物料内部迁移，增加了传质效果，但物料粉碎过细会增加表面流动阻力，反而不利于萃取。如从月见草的种子中萃取油时，粒度为 0.25mm 左右可获得较好的萃取效果。对于多孔的疏松物料（如麦胚芽），粒度对萃取率影响较小，菌体脂肪存在于细胞内，萃取脂肪时，应考虑使细胞破壁。水分是影响萃取效率的重要因素。
15、月见草种子水的质量分数分别为 2.4%、7.7%和 18%时在一定条件下进行超临界CO2 萃取，油的萃取率分别为 86%、79%和 76%。菌体水分的质量分数为3.1%， 4.2%， 6.6%和 15.5%时，回收率分别为 95.7%、92%、78% 和 37%。荔枝种子含水量小于 5%（质量分数，下同）时，水分含量对萃取的影响不显著；含水量大于 6%时，精油萃取率随含水量的增加而急剧减少，但水分超过 12%时，其影响又依水分的继续增加而显著减小直至消失。分析认为，物料中含水量较高时，其水分主要以单分子水膜形式在亲水性大分子界面形成连续系统，从而增加了超临界相流动的阻力，当继续增加水分时，多余
16、的水分子主要以游离态存在，对萃取不产生明显的影响。而当含水量较低时，水分子主要以非连续的单分子层形式存在。可见，破坏传质界面的连续水膜，使溶质与溶剂之间进行有效的接触，形成连续的主体传质体系就可减小水分的影响。 超临界流体的极性是影响萃取速率的又一因素。在弱极性的溶剂中，强极性物质的溶解度远小于非极性物质，可萃取性随极性增加而降低。适用于 SFE 的大多数溶剂是极性小的溶剂，这有利于选择性的提取，但限制了其对极性较大溶质的应用。因此可加入少量夹带剂，以改变溶剂的极性。最常用的 SCF 为 CO2，其极性大约在正己烷和氯仿之间，通过加入夹带剂可适用于极性较大的化合物。通过使用不同的夹带剂来改变
17、CO2 的极性，使萃取范围扩大，可萃取极性较强的物质 5。2 超临界萃取技术的应用超临界 CO2 萃取的特点决定了其应用范围十分广阔。在食品工业、医药工业、天然香料工业、环境保护方面都有广泛的应用。2.1 在食品工业方面的影响由于超临界 CO2 萃取技术所得萃取液溶剂残留少，毒性低，因此特别适合用于食品工业。在食品工业中的应用一般包括食品中有益成分的提取及有害物质的去除。我国食品工业应用超临界萃取技术已逐步由实验室研究走向产业化，集中用在脱咖啡因、啤酒花有效成分萃取、植物油脂的萃取、色素的分离等方面 6。2.2 在医药工业方面的应用在医药上业中，中药研制与开发中，必须组遵循“三效”（速效、高效
18、、长效）：“二小”（剂量作用小、毒性小），“五方便”（生产、运输、储藏、携带、使用方便）为目的原则。而超临界流体萃取技术很大程度上避免了传统提药制药过程中的缺陷，提取物中不存在有害健康的残留溶剂，同时具有操作条件温和与不致使生物活性物质失活变性的优点，它为我国的中药现代化、国际化提供了一条全新的途径。根据中医辩证论治理论，重要复方中有效成分是彼此制约、协同发挥作用的，SFE 一 CO2 不是简单化某组分，而是将有效成分进行选择性分离，更有利于重要复方优势的发挥。从动、植物中提取有效药物成分仍是目前 SFE 在医药工业中应用较多的一个方面 7。2.3 在天然香料工业方面的应用在天然香料提取方面，
19、传统的提取方法部分不稳定的香气成分受热变质，但在超临界条件下，可以将整个分离过程在常温下进行，萃取物的主要成分一精油和特征的呈味成分同时被抽出，并且 CO2 无毒、无残留现象 8。2.4 在化学工业方面的应用超临界流体萃取技术用于脂肪族、芳香族、环烷族等同系物分离精制已取得了可喜的进展，还成功地用于己内酰胺、己二酸、二甲基色胺等产品的脱水和回收有机溶剂，特别是对于分离醇水共沸物具有独特的优点，用于回收烷基铝等催化剂及活性碳再生方面也有极好的效果。超临界流体萃取技术还可用于渣油脱除沥青的处理，有资料介绍，超临界流体萃取技术比 Demex 过程的能耗要低 13%。目前已有1.5 万 t/a 的工业
20、示范装置。从煤中萃取石蜡、杂酚、煤焦油等成分，从木材加工废料中回收酚类产品，超临界流体萃取技术都有很好的应用前景 9。2.5 在环境保护方面的应用超临界流体萃取技术的发展对环境保护有双重意义。一是此技术很少或不造成污染；二是此技术可以用于环境治理。由于该技术提取速度快、自动化程度高、溶质不易被破坏等特点。使它在某些特殊的环境研究及控制领域也得到应用，如：在超临界流体中进行化学反应及催化化学反应、气体抗溶提取、以及纸、纸浆厂污水、污泥超临界水氧化处理等 10。3 超临界萃取技术在中药有效成分提取中的应用超临界萃取技术在工业生产中有广泛的应用，其中，应用在中药制药业的成就颇为显著，中药制药业中最关
21、键的工序是对有效成分的提取和分离。中药提取分离是依据中药有效成分及有效群体的存在状态、极性、溶解性等，设计一条科学、合理、可行的工艺，采用一系列分离技术来完成。近年来，随着现代工业的飞速发展，中药工程技术也不断发展，我国中药生产状况大有改进。伴随着现代化工技术的迅猛发展，一些现代分离技术不断被应用到中药生产中来，大大促进了中药产业的发展，随着“中药现代化”进程的加快，中药制药业在技术水平上达到一个新的高度11。3.1 超临界萃取技术提取中药有效成分的优越性对中药有效成分的提取和分离，传统的提取分离方法，普遍存在着有效成分提取率低、杂质清除率低、能耗高、生产周期长等缺点，直接制约了中药制药产业的
22、发展。而超临界萃取技术则克服了这些缺点，优越性只要体现在以下几方面：萃取效率高、速度快由于超临界 CO2 流体的溶解能力和渗透能力强，扩散速度快，且萃取是在连续动态条件下进行，萃出的产物不断地被带走，因而提取较完全。用二氧化碳超临界萃取法萃取中药材，其萃取速度快，可缩短生产周期。如青蒿素的二氧化碳超临界萃取，其全流程从传统溶剂法的几天缩短为几小时，丹参酮从 162 小时缩短为 10 小时。有实验证明，用二氧化碳超临界萃取对广藿油、肉桂油及厚朴酚的提取，产品收率比传统方法要高。青蒿素二氧化碳超临界萃取比传统的汽油法提高收率 2 倍以上。用二氧化碳超临界萃取技术从当归中萃取挥发油，收率为 1.5%
23、，而用相同原料的水蒸汽蒸馏法收油率为 0.32%，提高了 4 倍。可节省大量的有机溶剂利用二氧化碳超临界萃取技术提取中草药的有效成份，没有残留的有机溶剂，所以产品是纯天然的，可以节省大量的有机溶剂。如提取青蒿素时，可节省汽油100%，在萃取丹参酮时，可节省无水乙醇 94%、苯 80%。CO2 与萃取物迅速成为两相 萃取和分离合二为一，当饱和的溶解物的 CO2 流体进入分离器时，由于压力的下降或温度的变化，使得 CO2 与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不仅萃取的效率高而且能耗较少，提高了生产效率也降低了费用成本。对不稳定化合物的提取较优越二氧化碳超临界萃取可以在较低温度下进行萃取分离
24、，所以特别适合于分离含热敏性组分的物质。大蒜的有效成份稳定性差，在大蒜制剂中，用二氧化碳超临界萃取提取大蒜的有效成份，可避免加热影响，其抑菌作用可提高 36 倍。用二氧化碳超临界萃取法萃取当归的挥发性成份，能得到常规水蒸汽蒸馏法所得不到的成份，特别能萃取出一系列烷烃类、有机酸及其酯类。原因是萃取过程的不同，萃取温度低，而且系统密闭，可大量保存对热不稳定及易氧化的挥发性成份。改变温度、压力及加入夹带剂，可选择性提取 超临界 CO2 萃取可以根据被提取有效成分的性质，通过改变温度和压力以及加入夹带剂，可进行选择性提取，提高萃出物中有效成分含量。例如在 30、20MPa条件下提取中药柴胡时，萃取出来
25、的主要成分是柴胡挥发油，而在 65、30MPa 条件下则可萃取出 2%3%柴胡皂苷，当加入适量的 60%乙醇作夹带剂时，柴胡皂苷的收率会提高到 3.06%。操作参数易于控制 就萃取剂本身而言，超临界萃取的萃取能力取决于流体的密度，而液体的密度很容易通过调节温度和压强来加以控制，这样易于确保产品质量的稳定 12。3.2 超临界萃取技术在中药有效成分提取中的应用3.2.1 挥发油的提取挥发油又称精油，是一类具有芳香气味的油状液体的总称。在常温下能挥发，可随水蒸气蒸馏。挥发油因其所含成分极性比较低、亲脂性强、分子量小而且沸点较低，在超临界 CO2 中有很好的溶解性能。且大多数挥发油性质不高热、酸碱比
26、较敏感，用常规的共水蒸馏或水蒸气蒸馏容易引起挥发油分解或氧化，造成挥发油结构的变化。此外，这些传统提取方法的收率普遍较低，效率也不高。超临界 CO2 克服以上问题，因此，目前应用超临界 CO2 提取挥发油的研究报道较多，所得产品的收率和质量均较传统方法好。表 l 列出了应用超临界 CO2 提取中药材中的挥发性有效成分的一些实例。表 1 超临界萃取挥发油类实例中草药 SFE 一 CO2 条件 其他提取方法 参考文献当归 30MPa，44，收率 1.5% 水蒸气蒸馏法收率 0.32% 13蛇床子 26Mpa，45 ，收率 10% 水蒸气蒸馏法收率低 14刺柏 20Mpa，45 ，30min 水蒸气
27、蒸馏法收率低 15黄花蒿 15Mpa，50 传统溶剂法耗时 16川芎 34.5Mpa，60 ，10min，0.3mol 乙醇作夹带剂，萃取率比水蒸气蒸馏法高 3.5 倍水蒸气蒸馏法收率低 17小茴香 20Mpa，35 ，3h，收率6.8%水蒸气蒸馏法收率 1.5%， 6h 18柴胡 20Mpa，30 ，4h，收率1.86%水蒸气蒸馏法收率0.24%，12h19木香 20Mpa，35 ，2h，收率2.52%水蒸气蒸馏法收率0.53%，12h20月见草 25Mpa，50 ，收率 20% 石油醚提取收率低 21黄花蒿，又名青蒿，性寒，味苦，具有解暑清热、抗疟疾等特殊功效。其挥发性成分提取的常规工艺是
28、水蒸汽蒸馏法，其提取温度高，时间长，易使对湿和热不稳定的挥发性成分发生变化。葛发欢 22用 SFE 一 CO2 法对黄花蒿挥发性成分进行超临界萃取。克服了以上缺点，得到了一系列用水蒸汽蒸馏法所提取不到的挥发性成分。 马熙中等 23采用分析型 SFE 技术提取中药乳香和没药的挥发性化学成分，指出分析型 SFE 技术是提取、研究中药化学成分的有效方法，尤其是在提取含氧等极性化合物方面弥补了日前常规方法的不足。 亚麻酸是对人类健康非常有益的人体必需的脂肪酸，具有重要的生理功能和药理临床价值。紫苏子是目前发现的最富含亚麻酸的植物资源。辉国均 24以 SFE 一CO2 法使紫苏子油中亚麻酸含量提高到 7
29、3. 46%，比传统的溶剂法（石油醚法）和压榨法提高了 3.60%4.25%，且所得紫苏子油无任何残留溶剂。于恩平 21从月见草种子中提取月见草油，探索了最佳工艺条件并与传统溶剂提取比较。结果表明 SFE 一 CO2 优于传统方法。 张德权 25就超临界 CO2 流体技术萃取山苍子油的工艺条件进行了探讨，结果表明超。超临界 CO2 流体技术萃取山苍子油的工艺是切实可行的，萃取率可达 30%以上。 林敬明 26利用超临界 CO2 分别对中药砂仁、草豆蔻、草果、白豆蔻、高良姜的挥发油进行提取，并用 GC-MS 法对它们的成分进行了分析。结果表明，与传统的水蒸馏法相比。SFE 法萃取的挥发油香气质量
30、明显提高，提取的化学成分更高，说明 SFE 法效率高、灵敏。 周欣 27采用二氧化碳超临界萃取法和水蒸汽蒸馏法分别提取野菊花挥发性成分，结果表明水蒸汽蒸馏提取物得率是 0.32%，二氧化碳超临界萃取物得率是 3.4%。与水蒸汽蒸馏法相比，超临界萃取法具有耗时少、准确、效率高和提取完全等优点。魏屹 28等也研究了利用超临界 CO2 萃取峨眉桃叶珊瑚中桃叶珊瑚苷的工艺条件，实验与回流提取法进行比较。结果表明在最佳萃取工艺条件下，桃叶珊瑚苷的萃取收得率为 2.85%，该方法简便、提取率高。张虹 17等以阿魏酸为指标对川芎有效成分的提取进行了研究，由于川芎富含挥发性物质，表明川芎较适合用 SFE 法萃
31、取其中的有效成分。刘雪梅 29等采用超临界 CO2 法萃取法，采用正交试验设计对沙姜挥发油的提取工艺进行了研究，并确定了最佳工艺条件为：萃取压力为 25MPa、萃取温度 50、CO2 流量 20kgh，萃取时间 60min。并通过 GCMS 分析共鉴定出 39 种化合物。结果表明超临界 CO2 萃取产物更真实、全面地反映沙姜挥发油的化学成分。到目前为止，运用超临界 CO2 技术提取中药挥发油成分的药已达几十种，而且大部分研究结果表明，该新技术对挥发的提取效果有着其他提取方法不可替代的优势。3.2.2 生物碱的提取生物碱是植物中含氮的碱性有机化合物，多数具有较复杂的含氮杂环，有光学活性和显著的生
32、理效应，是很多中草药的有效成分。生物碱大多数来自植物界，以罂粟科、豆科、防己科、毛莨科等科的植物中分布较多。但是生物碱在植物体内往往是以盐的形式存在，仅有少数碱性极弱的生物碱以游离的形式存在。传统的提取方法除极少数具有挥发性的生物碱可用水蒸气蒸馏法外，一般用溶剂法、酸水提取法等。在植物体中，生物碱往往与植物的酸性成分结合成盐而存在。根据超临界流体萃取的原理，用超临界 CO2 萃取技术很难萃取出以盐或苷的形式存在的生物碱，因此基于生物碱的结构特点，在提取前需用氨水等碱化剂碱化，使之全部转化为游离碱，在萃取时还需要用合适的夹带剂以增加 CO2 的溶解能力，并减少酸或碱性试剂的用量，提高选择性和提取
33、效率，常用的夹带剂大多为甲醇、乙醇、丙酮、氯仿等。近年来，应用超临界流体技术分离中药中的生物碱取得了较大进展，一大批有价值的生物碱被开发出来。超临界萃取中药中生物碱的情况见表2。表2 超临界萃取生物碱类实例中草药 主要目标成分 SFE一CO 2条件 其他提取方法 参考文献洋金花 东莨菪碱 34.9Mpa，40,0.1ml氨水，0.2ml甲醇作夹带剂，5min，杂质少碱性氯仿提取溶剂残留30荜菝 胡椒碱 38.5Mpa,70,5min，收率2.92%传统溶剂法费时，后处理复杂31光菇子 秋水仙碱 10Mpa，45，乙醇作夹带剂，收率为溶剂法的1.25倍传统溶剂法收率低32黄柏 小檗碱和巴马亭 甲
34、醇作夹带剂 传统溶剂法耗时33马钱子 士的宁 氨水作碱性剂，丙酮作夹带剂氯仿萃取效率低34延胡索 延胡索乙素 苯作夹带剂，Ca(OH) 2碱性剂，20min传统溶剂法费时，处理过程复杂35由于CO 2的偶极矩等于0，故SFE 一CO 2仅适用于极性小的生物碱提取且操作压力较高，如从长春花中提取长春碱和长春新碱；从鸦片中提取罂粟碱；从秋水仙中提取秋水仙碱等。 Janicot36等用超临界 CO2 技术在 45、20Mpa 下从罂粟茎提取到 5 种生物碱。 葛发欢 37等报道，经碱化处理后的益母草药材再加夹带剂，可以极大地提高益母草中总生物碱的萃取率。在萃取压力为 30Mpa，萃取温度为 70条件
35、下，萃取物收率达 6.5%，总生碱含量达到 26.60%，比常法高 10 倍。李仙义 38等采用系统观察法，考察了超临界 CO2 萃取荜茇中的胡椒碱，结果表明其最佳的萃取条件为：萃取压力 38.5Mpa，萃取温度 70，改性剂量为 0.4ml，动态萃取时间 5min 及动态萃取体积 5ml。李玲 39采用超临界 CO2 流体萃取马蓝、菘蓝和蓼蓝中的靛玉红。结果证明 SFE省时、省力、经济，选择性可调的性能根强，与传统方法比有独特的优点。这说明超临界 CO2 萃取用于生物碱的提取具有良好的发展前景。3.2.3 苷类和糖类的提取皂苷和多糖的极性较大，用纯超临界 CO2 流体基本无法萃取出皂苷和多糖
36、，应使用夹带剂，必要时可考虑梯度超临界 CO2 萃取。马熙中等 40进行了超临界 CO2 萃取藏药雪灵芝的研究，并对不同的萃取方法进行了比较：(1)传统溶剂萃取法；(2)不加夹带剂的超临界 CO2 萃取法；(3)加不同极性夹带剂的超临界 CO2 萃取法；(4)加不同夹带剂进行梯度 CO2 萃取。结果表明，不加夹带剂的超临界 CO2 萃取，即使萃取压力高达 30Mpa，基本上不能萃取其中有一定极性的皂苷及高极性多糖；加不同夹带剂的非梯度 CO2 萃取，萃取物中多糖的收率随夹带剂极性的增大而逐渐升高(0.53%0.85%)，而总皂苷粗品收率由 3.45%至 1.23%逐渐降低；不同夹带剂梯度萃取所
37、得总皂苷粗品的总收率达 2.46%，是传统工艺（0.13%）的 18.9 倍，而多糖总收率是 2.06%，为传统萃取工艺的（1.27%）的 1.62 倍。李国钟 41等研究了用 SFE 一 CO2 法从甘草中提取甘草甙的最佳提取工艺表明提高温度有利于提高提取率；用乙醇的水溶液作添加剂时，提出的有效成分增多，切随着乙醇浓度的增大，提取率显著提高。据报道，用 SFESEC （超临界流体色谱法）法提取及测定芍药中的芍药甙及白芍药甙，取得良好效果，可提高芍药甙及白芍药甙达 99%100% 42。 此外，韩志惠 43等应用超临界对 7 种山茱萸总皂苷提取分离方法进行了比较。实验比较了无水乙醇回流提取、无
38、水乙醇回流一正丁醇萃取、体积分数为 70%回流提取，体积分数为 70%乙醇回流提取一正丁醇萃取、水提取、超声波提取和超临界CO2 提取方法。结果表明不同的提取方法对总皂苷含量有较大的影响，超临界 CO2提取技术无溶剂残留，操作温度低，提取效率高，总皂苷含量是传统溶剂提取的1.52.0 倍，有较好的应用前景。这些研究为超临界 CO2 萃取皂苷和多糖积累了宝贵的经验和数据。3.2.4 醌类的提取 醌类化合物是天然产物中一类比较重要的化合物，是一类分子中具有不饱和环二酮结构的有机化合物。具有抗菌、抗氧化、抗肿瘤等多种生物活性。醌类及其衍生物包括苯醌、萘醌、菲醌等，极性较大。醌类的极性较强，纯 SFE
39、 一 CO2 流体无法有效提取，在应用超临界 CO2 流体萃取时一般压力较大，且需要加入适当的夹带剂，可提高其萃取效率。超临界萃取中药中的醌类化合物的情况见表 3表 3 超临界萃取醌类化合物实例中草药 目标成分 SFE 一 CO2 条件 其他提取方法 参考文献大黄 大黄素 41.4Mpa，50,10min，甲醇作夹带剂收率低，溶剂残留44丹参 丹参酮A 20Mpa，40，乙醇作夹带剂采用传统醇提取工艺时，丹参酮 A 降解甚多45苏子仁 45等应用该法对丹参脂溶性有效成分的提取工艺进行了研究，在温度为400、压力为 20Mpa、乙醇为夹带剂的条件下。产物丹参酮 IIA 质量分数一般在20%左右，
40、最高可达 80%，远远优于乙醇提取工艺。陈卫林 46等报道，以药材粒度，萃取压力、萃取温度、萃取时间和夹带剂用量为考察因素，通过均匀设计试验，优选出超临界二氧化碳流体萃取（SFE 一 CO2）掌叶大黄中蒽醌类成分的最佳工艺条件。结果表明该最佳提取工艺可有效萃取掌叶大黄中蒽醌类成分。袁海龙 47等采取超临界 CO2 流体萃取何首乌中蒽醌成分大黄酸、大黄素、大黄素甲醚，并与超声波提取法比较后认为，两种方法无显著差异，但前者时间短、效率高、后续过程简单。我国新疆软紫草提取物一紫草素及衍生物是一种天然脂溶性荣醌色素，可用于化妆品和制成治疔皮肤病软膏剂，通常用石油醚、甲醇等溶剂萃取，提取物中常含微量有机
41、溶剂，且回收溶剂等工艺过程严重影响操作环境。而夏开元 48等用 SFE 一CO2 工艺则可完全避免这些缺点，而且产品色泽好，产率高，无氧化现象，还可提出一些新成分。3.2.5 香豆素和木质素的提取 超临界 CO2 萃取的技术是提取药材中香豆素和木质素的一种有效方法。香豆素和木质素通常为亲脂性成分，一般可用纯的超临界 CO2 作为萃取剂，但对于相对分子质量较大或极性较强的成分，则需加人适当的夹带剂。王建平 49等用 SFE 一 CO2 提取飞龙掌血中的香豆素成分的研究中，发现该法对热和极性溶剂不稳定的化合物提取较优越。3.2.6 萜类的提取青蒿素来自菊科植物黄花蒿的一种倍半萜内酯类成分，是我国惟
42、一得到国际承认的抗疟新药。然而，中国仅占国际市场份额的 0.5%。传统的汽油法存在收率低、成本高、存在易燃易爆等危险，用 SFE 工艺，从 0.1L、5L 设备小试到 25L、50L 设备中试放大，一直到 200L 设备的工业化生产证明，超临界 CO2 萃取工艺可用于青蒿素的生产，青蒿素产品符合中国药品标准。超临界 CO2 萃取工艺比传统法（如汽油法）优越，产品收率提高 1.9 倍，生产周期缩短约 100h，成本降低 447/kg，可节省大量的有机溶剂汽油，避免易燃易爆的危险，减少三废污染，大大简化生产工艺。葛发欢 50等用 SFE 一 CO2 法对黄花蒿化学成分进行研究表明，青蒿素（倍半萜类
43、）用该法萃取比传统工艺生产中的溶剂法（汽油、稀乙醇）提高 11%59%，且提取时间大大缩短，从而降低成本。 3.2.7 黄酮类的提取黄酮类化合物在植物界分布很广，主要存在于芸香科、唇形科，豆科，伞形科、银杏科与菊科中。据研究，约有20%的中草药中含有黄酮类化合物。黄酮类化合物具有多种生理功能和药用价值，对防治疾病以及人的健康有积极意义，因此具有广阔的市场潜力。黄酮类化合物是一类低相对分子质量的天然药物成分，其资源非常丰富。传统的提取方法有醇提、碱水、碱醇、热水等，这些方法明显存在排污量大、提取效率低、分离过程麻烦、成本高等缺点。而SFE CO2萃取对于黄酮类化合物是一种非常有效的提取方法。超临
44、界萃取黄酮类化合物的情况见如下表4表4 超临界萃取黄酮类化合物实例中草药 主要目标成分 SFE一CO 2条件 其他提取方法 参考文献银杏叶 银杏黄酮 3040，收率3%成本高，收率低，产品质量差51甘草 甘草素、异甘草素35Mpa，40,5h，乙醇作夹带剂有效成分容易被破坏52茶叶 茶多酚 乙醇水溶液作夹带剂，纯度为95.45%消耗溶剂量大，分离过程繁琐53曾琦华 54等采用反相高效液相色谱法对银杏叶超临界 CO2 提取物中黄酮类化合物进行分折，证明超临界 CO2 用于提取银杏叶中药用成分是切实可行的。 缪菊连 55等考察了超临界 CO2 萃取银杏叶中总内酯后对总黄酮含量的影响，比较用醇回流提
45、取银杏叶中总黄酮，以及用超临界银杏叶中的总内酯后，再用醇回流提取银杏叶中的总黄酮，结果表明直接用醇回流提取银杏叶中总黄酮含量为1.079%；超临界 CO2 萃取银杏叶中总内酯后，再用醇回流提取总黄酮，总黄酮含量为 1.161%（未加央带剂）、1.91%（加夹带剂）。这说明用超临界 CO2 萃取银杏叶中总内酯后总黄酮的含量基本不变。邓启焕 56等建立了一套超临界流体萃取小试、中试装置，并探讨了压力、流体比、温度、时间、原料粒度、CO 2 流量等因素对银杏叶萃取得率和质量的影响，并与传统的溶剂萃取方法比较，认为超临界流体萃取时间短，流程简单，萃取分离一步完成，所得银杏叶中有效成分的质量高于国际现行
46、公认的质量标准；而且其有效成分保持了其天然品质，不存在有害有机溶剂和重金属残留。此外，付玉杰 52等采用超临界 CO2 提取甘草地上部分（茎叶）的总黄酮。得到甘草总黄酮的提取率 2.09%，含量 5.24%，该工艺具有提取率高，纯度高的特点，为规模化生产甘草总黄酮的提取提供了研究基础。何春茂 53等的研究表明，采用SFE一CO 2法萃取茶叶中的茶多酚，可得到质量分数为95.45%的茶多酚，如果加入乙醇作夹带剂，则其萃取率可提高10倍左右。李迎春 57等研究了用超临界 CO2 流体萃取高良姜中的高良姜素。3.2.8 其他中药成分的提取夏开元 58报道，用乙醇和大孔吸附树脂提取的银杏叶粗品中，有害
47、成分（银杏酸）含量为 2%，经 SFE 一 CO2 以 9%的乙醇作添加剂。在压力 35MPa，温度 60条件下提取精制后，银杏酸成分降低至 0.02%。刘本 59用超临界流体萃取厚朴、藿香正气胶囊和藿香正气丸中的厚朴酚。结果表明，10% 甲醇调节的超临界 CO2 能有效地提取中药中的厚朴酚。4 超临界萃取技术在中药有效成分提取中的应用前景4.1 超临界萃取技术在中药有效成分提取中的应用前景目前，国内外应用超临界提取技术产业化应用主要集中在食品、化工等行业，如啤酒花、红椒辣椒红素、鱼油中多烯不饱和脂肪酸、羊毛脂油等附加值高、市场需求好的产品。近年来随着新型超临界萃取剂（如超临界水）和夹带剂引入
48、的深入研究，此项技术已拓展应用到分子量高、极性强的非脂溶性有效成分的提取上，并已在实验室里成功应用于黄酮类、生物碱类、蒽醌类、皂苷类等近 30 种非脂溶性中药有效成的提取。应用超临界萃取技术在提取中药有效成分取得了较大进展，一大批有价值的有效成分被开发出来，SFE 一 CO2 技术在中药有效成分提取领域的应用正日益受到前所未有的重视，它在理论上和应用上都已经被证明了具有广阔的前景60。二氧化碳超临界萃取技术不仅可以对单味药进行提取，还可以进行复方提取，且复方提取有效部分（浸膏）收率均高于单味药提取。其提取物有杂质少、外观色泽好、有效成份高度浓缩等特点，是改进中药复方生产工艺的有效途径。4.2
49、超临界萃取技术在中药有效成分提取中的局限性但是作为一门新技术，SFE 也有其局限性，主要表现在以下几方面：本法中所采用的萃取剂为脂溶性的，所以较适合于亲脂性的和相对分子质量较小的物质的萃取；但是它对极性偏大或相对分子质量偏大的有效成分的提取效率却较差，还需要加入合适的夹带剂，所以，今后应在夹带剂方面进行重点研究。国外在超临界萃取中已经采用了全氟聚醚碳酸胺（PEPE），这使得 SFE 技术的应用已扩展到水溶性成分，鉴于中草药的服用多采用水煎服的方式，所以开发研究水溶性超临界提取具有极其重要的实际意义。由于溶质和溶剂在分子大小、结构、能量及临界性质等方面存在着巨大差异，使得超临界萃取过程中二氧化碳流体的相平衡行为非常复杂，而高压条件下实验数据难于测定，迄今对超临界萃取过程中有关超临界流体的热力学及传质理论研究还很不充分，故需对现行实验测试技术加以改进，丰富和完善各种中约体系在超临界条件
