超临界流体萃取中药及天然产物的样品制备和预处理方法研究进展.pdf

1、 综 述 超 临 界 流 体 萃 取 中 药 及 天 然 产 物 的 样 品 制 备 和 预 处 理 方 法 研 究 进 展杨 必 成 ,杨 义 芳 3(上 海 医 药 工 业 研 究 院 ,上 海 200240)摘 要 :超 临 界 流 体 萃 取 技 术 由 于 其 能 耗 低 、 无 环 境 污 染 、 参 数 易 控 制 等 优 点 ,在 中 药 和 天 然 产 物 有 效 成 分 的 提 取分 离 中 显 示 出 广 泛 的 应 用 前 景 。 在 采 用 超 临 界 流 体 萃 取 技 术 提 取 分 离 中 药 和 天 然 产 物 时 ,样 品 的 制 备 和 预 处 理 直接

2、影 响 到 萃 取 得 率 和 萃 取 物 的 化 学 成 分 ,进 而 影 响 到 萃 取 物 的 药 效 作 用 。 通 过 查 阅 国 内 外 相 关 文 献 ,综 述 了 超 临界 流 体 萃 取 中 药 和 天 然 产 物 的 样 品 制 备 和 预 处 理 方 法 的 研 究 进 展 ,以 期 为 超 临 界 流 体 萃 取 在 中 药 和 天 然 产 物 中 的应 用 提 供 借 鉴 。关 键 词 :中 药 ;天 然 产 物 ;超 临 界 流 体 萃 取 ;样 品 制 备 和 预 处 理中 图 分 类 号 :R28313 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :0253226

3、70 (2010) 0821391204Advances in studies on sample preparation and pre2treatment of Chinese materia medicaand natural products extracted by supercritical fluid extractionYAN G Bi2cheng , YAN G Yi2fang(Shanghai Institute of Pharmaceutical Industry , Shanghai 200240 , China)Key words : Chinese materia

4、medica (CMM) ; nat ural product s ; supercritical fluid extraction ( SFE) ;sample preparation and pre2treatment超 临 界 流 体 萃 取 (supercritical fluid extraction , SFE) 是20 世 纪 30 年 代 在 国 际 上 兴 起 的 一 种 绿 色 提 取 分 离 技 术 ,由于 其 具 有 能 耗 低 、 无 环 境 污 染 、 操 作 简 单 、 参 数 易 控 制 、 提 取率 高 、 产 品 纯 度 好 ,适 合 了 稳 定 、 易 氧

5、 化 的 挥 发 性 成 分 和 脂 溶性 成 分 的 提 取 分 离 等 优 点 越 来 越 受 到 人 们 的 广 泛 关 注 ,已 在食 品 、 医 药 、 香 精 香 料 、 化 学 工 业 、 能 源 工 业 等 领 域 显 示 出 广泛 的 应 用 前 景 122 。 超 临 界 流 体 具 有 和 液 体 相 近 的 密 度 ,其黏 度 与 气 体 相 近 ,扩 散 系 数 为 液 体 的 上 百 倍 ,因 此 对 许 多 物质 有 较 好 的 渗 透 性 和 较 强 的 溶 解 能 力 。 将 SFE 技 术 应 用 于中 药 和 天 然 药 物 有 效 成 分 的 提 取 、

6、 分 离 及 其 制 剂 提 取 工 业 研究 ,结 合 传 统 剂 型 的 工 艺 改 革 ,可 有 效 富 集 生 物 活 性 物 质 ,提高 得 率 ,是 中 药 现 代 化 研 究 领 域 的 重 要 内 容 。 影 响 SFE 的因 素 有 萃 取 温 度 、 萃 取 压 力 、 流 体 流 量 等 ,而 在 超 临 界 流 体 萃取 中 药 和 天 然 产 物 中 ,由 于 中 药 和 天 然 产 物 样 品 的 特 性 各 不相 同 ,不 同 的 样 品 制 备 和 预 处 理 方 法 对 超 临 界 流 体 萃 取 效率 、 实 验 重 现 性 、 样 品 均 一 性 以 及

7、萃 取 物 的 化 学 成 分 有 较 大影 响 ,因 此 SFE 前 选 择 合 适 的 样 品 制 备 和 预 处 理 方 法 非 常重 要 。 通 过 查 阅 国 内 外 相 关 文 献 ,结 果 发 现 超 临 界 流 体 萃 取中 药 和 天 然 产 物 的 样 品 制 备 和 预 处 理 方 法 主 要 有 控 制 水 分 、粉 碎 、 破 碎 细 胞 壁 、 碱 化 和 酸 化 等 。 本 文 综 述 了 超 临 界 流 体萃 取 中 药 和 天 然 产 物 的 样 品 制 备 和 预 处 理 方 法 的 研 究 进 展 ,以 期 为 SFE 在 中 药 和 天 然 药 物 中

8、的 应 用 提 供 借 鉴 。1 样 品 中 含 水 量 的 控 制1. 1 样 品 含 水 量 对 超 临 界 萃 取 的 影 响 :中 药 及 天 然 药 物 中水 分 的 在 在 形 式 有 化 合 水 、 结 合 水 和 游 离 水 3 种 ,其 中 化 合水 及 样 品 内 层 结 合 水 不 容 易 干 燥 除 去 ,且 由 于 与 物 料 样 品 结合 不 紧 密 不 具 有 介 质 作 用 而 也 不 会 对 超 临 界 流 体 萃 取 产 生较 大 影 响 ;而 游 离 水 和 外 层 结 合 水 都 具 有 介 质 作 用 ,超 临 界状 态 下 可 以 作 为 极 性 的

9、 夹 带 剂 影 响 超 临 界 流 体 萃 取 。 理 论上 讲 ,样 品 含 水 量 较 高 时 ,容 易 在 物 料 的 表 面 形 成 一 层 水 膜 ,既 不 利 于 被 萃 取 物 的 溶 出 ,也 不 利 于 超 临 界 CO2 流 体 的 进入 ,使 超 临 界 流 体 萃 取 变 得 更 困 难 ;同 时 高 水 分 使 得 样 品 结块 ,增 加 了 传 质 阻 力 ,使 得 萃 取 时 间 延 长 ,萃 取 得 率 下 降 324 。张 德 权 等 5 研 究 了 样 品 中 含 水 量 对 超 临 界 二 氧 化 碳 从 姜 粉中 萃 取 姜 油 树 脂 的 影 响 ,

10、结 果 发 现 当 姜 粉 中 存 在 大 量 游 离 水(即 含 水 量 大 于 15 %)时 ,随 着 含 水 量 的 增 加 ,姜 油 树 脂 萃 取得 率 逐 步 下 降 ,同 时 水 也 促 进 了 多 糖 等 极 性 物 质 的 溶 出 ,导致 姜 油 树 脂 中 出 现 水 分 层 的 白 色 沉 淀 。 然 而 ,低 水 分 含 量 下(含 水 量 小 于 15 %) 姜 油 树 脂 的 萃 取 率 受 水 分 的 影 响 很 小 ,萃 取 率 保 持 在 5 %以 上 。 Shao 等 6 采 用 响 应 面 优 化 法 优 化超 临 界 二 氧 化 碳 流 体 萃 取 小

11、麦 芽 油 的 工 艺 参 数 ,结 果 发 现 当麦 芽 含 水 量 从 7. 24 %降 到 3. 17 %时 ,麦 芽 油 得 率 从 9. 15 %1931中 草 药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 41 卷 第 8 期 2010 年 8 月3 收 稿 日 期 :2009210213 基 金 项 目 :国 家 “ 重 大 新 药 创 制 ” 科 技 重 大 专 项 “ 十 一 五 ” 计 划 资 助 项 目 ( 2009ZX093012007) ; 上 海 市 中 药 现 代 化 专 项 资 助 项 目(09DZ1975200) ;上 海

12、市 中 药 现 代 化 专 项 资 助 项 目 (08DZ1971801) ;上 海 市 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (06ZR14078)作 者 简 介 :杨 必 成 (1985 ) ,男 ,江 西 赣 州 人 ,硕 士 研 究 生 ,专 业 方 向 为 天 然 产 物 的 制 备 与 分 析 检 测 。 E2mail :ybc258429312 126. com3 通 讯 作 者 杨 义 芳 Tel : (021) 62473018 E2mail :yangyf4912 163. com提 高 到 9. 7 %。然 而 ,另 一 些 研 究 发 现 ,物 料 中 的 水 分 并

13、 不 是 越 低 越 好 。水 在 超 临 界 CO2 流 体 中 的 溶 解 度 只 有 0. 3 % ,但 在 超 临 界 萃取 过 程 中 却 发 挥 重 要 的 作 用 ,样 品 中 的 水 分 是 否 对 超 临 界 流体 萃 取 有 利 取 决 于 其 能 否 开 孔 ,增 大 基 质 表 面 积 以 及 有 利 于超 临 界 流 体 渗 入 到 样 品 中 去 。 样 品 中 少 量 水 分 的 在 在 可 以增 加 超 临 界 CO2 流 体 的 极 性 而 提 高 大 极 性 化 合 物 的 萃 取率 ,但 是 如 果 样 品 中 含 水 量 过 多 ,极 性 大 的 物 质

14、 更 容 易 分 配到 水 相 中 而 导 致 其 得 率 降 低 ,而 对 于 中 等 极 性 的 化 合 物 更 容易 分 配 到 超 临 界 CO2 流 体 中 而 提 高 其 萃 取 率 。 研 究 报 道 采用 超 临 界 二 氧 化 碳 流 体 萃 取 牛 至 挥 发 油 ,发 现 在 萃 取 过 程 中非 连 续 加 入 水 作 为 夹 带 剂 可 以 大 大 增 加 牛 至 挥 发 油 的 得 率 ,连 续 加 入 水 作 为 夹 带 剂 也 可 以 提 高 萃 取 率 ,但 不 能 增 加 脂 溶性 物 质 的 得 率 ,而 降 低 加 水 量 对 挥 发 油 的 萃 取 得

15、 率 影 响 不大 。 葛 毅 强 等 7 考 察 了 不 同 预 处 理 条 件 对 超 临 界 流 体 提 取麦 胚 中 天 然 维 生 素 E 的 影 响 ,采 用 含 水 量 分 别 为 4. 3 %、5. 1 %、 8. 2 %和 11. 5 %的 小 麦 胚 芽 萃 取 90 min ,结 果 发 现 含水 量 5. 1 %的 小 麦 胚 芽 维 生 素 E 萃 取 率 最 高 。 水 的 存 在 可以 使 被 萃 取 物 麦 胚 发 生 膨 胀 ,有 利 于 超 临 界 CO2 流 体 深 入到 麦 胚 的 内 部 ,从 而 有 利 于 维 生 素 E 从 麦 胚 到 超 临 界

16、 流 体的 传 递 过 程 ;而 且 水 在 高 压 的 超 临 界 CO2 中 有 一 定 的 溶 解度 ,可 以 起 到 一 定 的 夹 带 剂 作 用 。 因 此 ,原 料 中 含 有 一 定 的水 分 有 利 于 提 取 。此 外 ,样 品 含 水 量 对 超 临 界 流 体 萃 取 设 备 还 会 产 生 影响 。 在 超 临 界 CO2 萃 取 时 ,经 过 调 整 压 力 后 ,可 以 从 第 一 个分 离 器 中 得 到 基 本 不 含 水 分 的 萃 取 物 ,CO2 从 萃 取 釜 带 出 的大 部 分 水 分 通 过 第 二 个 分 离 釜 析 出 ,但 还 是 有 部

17、分 水 分 不 能被 除 去 ,特 别 是 最 后 一 个 分 离 釜 温 度 较 高 时 部 分 水 以 蒸 汽 的形 式 存 在 于 CO2 中 ,这 部 分 水 气 将 随 着 CO2 进 到 气 体 循 环系 统 。 超 临 界 萃 取 设 备 的 流 体 循 环 管 路 上 大 都 设 有 净 化 器 ,但 它 只 能 捕 捉 到 气 体 中 呈 水 珠 状 态 的 水 分 ,对 以 蒸 汽 状 态 存在 的 水 分 起 不 到 分 离 作 用 ,导 致 CO2 冷 却 管 路 发 生 冰 堵 ,给萃 取 工 作 带 来 不 便 。 防 止 冰 赌 的 措 施 之 一 是 降 压 ,

18、将 进 入 循环 的 流 体 压 力 降 到 超 临 界 压 力 以 下 ,使 其 中 以 溶 解 状 态 存 在的 水 分 完 全 析 出 ;二 是 降 温 ,使 以 蒸 汽 状 态 存 在 的 部 分 水 分冷 凝 析 出 ,最 后 一 个 分 离 器 可 以 选 择 较 低 的 温 度 ,或 在 净 化器 之 前 设 置 一 个 预 冷 器 ,温 度 控 制 在 CO2 液 化 温 度 之 上 ,在CO2 液 化 之 前 将 水 分 冷 凝 除 去 ;三 是 在 净 化 器 之 后 使 用 干 燥剂 吸 附 CO2 中 的 水 分 。 当 然 设 计 高 效 净 化 器 以 及 勤 排

19、净 化器 中 水 分 也 是 十 分 重 要 的 3 。1. 2 控 制 样 品 中 含 水 量 的 常 用 方 法 :不 同 种 类 的 中 药 及 天然 产 物 含 水 量 差 别 较 大 ,控 制 其 样 品 中 含 水 量 的 主 要 方 法有 :风 干 、 常 压 干 燥 、 真 空 干 燥 、 冷 冻 干 燥 、 微 波 真 空 干 燥 以 及在 样 品 中 加 入 干 燥 剂 等 物 质 除 去 样 品 中 的 水 分 。 不 同 的 干燥 方 法 对 萃 取 得 率 及 萃 取 物 的 质 量 有 较 大 影 响 。 Lang 等 8 分 别 采 用 冷 冻 干 燥 、 45

20、常 压 干 燥 以 及 35 真 空 干 燥 迷 迭香 ,结 果 发 现 冷 冻 干 燥 样 品 超 临 界 CO2 萃 取 得 到 的 迷 迭 香油 质 量 最 佳 ,其 次 是 常 压 干 燥 和 真 空 干 燥 ;而 常 温 干 燥 和 风干 样 品 超 临 界 CO2 萃 取 所 得 的 迷 迭 香 油 抗 氧 化 作 用 最 强 。在 样 品 中 拌 入 干 燥 剂 是 控 制 样 品 含 水 量 的 常 用 预 处 理方 法 ,这 些 干 燥 剂 均 匀 分 散 在 样 品 中 ,还 可 以 降 低 样 品 填 装密 度 和 提 高 样 品 的 均 一 性 。 用 于 超 临 界

21、萃 取 天 然 药 物 理 想的 干 燥 剂 必 须 具 有 如 下 特 性 : (1) 具 有 高 度 的 吸 水 性 能 ; (2)具 有 良 好 的 分 散 性 和 均 一 性 ; (3) 成 本 较 低 ; (4) 不 需 加 热 即可 吸 水 ; (5)没 有 活 性 ; (6) 对 被 萃 取 取 不 产 生 干 扰 ; (7) 对 健康 和 环 境 没 有 危 害 。 常 用 的 干 燥 剂 及 其 特 性 见 表 19 。 有文 献 报 道 将 硅 藻 土 拌 入 胡 萝 卜 中 然 后 采 用 超 临 界 CO2 萃 取其 中 的 胡 萝 卜 素 ,发 现 当 样 品 与 硅

22、 藻 土 比 例 为 2 1 时 萃 取得 率 最 高 。 也 有 研 究 报 道 采 用 超 临 界 流 体 萃 取 胡 椒 中 甲 胺磷 ,结 果 发 现 以 MgSO4 作 为 干 燥 剂 可 以 提 高 甲 胺 磷 的 萃 取得 率 。 MgSO4 与 硅 藻 土 相 比 具 有 成 本 高 、 需 加 热 才 能 吸 水 ,以 及 粉 末 太 细 的 缺 点 ,粉 末 太 细 会 影 响 限 流 器 和 在 萃 取 釜 中结 块 而 影 响 超 临 界 萃 取 。 各 种 干 燥 剂 都 有 不 同 的 优 点 和 缺点 ,为 了 取 得 更 好 的 超 临 界 流 体 萃 取 效

23、果 ,可 以 考 虑 使 用 混合 干 燥 剂 ,使 各 种 不 同 的 干 燥 剂 优 势 互 补 。 Weathers 等 10 采 用 缩 醛 类 化 合 物 如 2 ,22二 甲 氧 基 丙 烷 (DMP) 、 二 乙 氧 基丙 烷 (DEP)和 原 甲 酸 乙 酯 ( TEOF)作 为 夹 带 剂 除 去 辣 椒 样 品中 的 水 而 提 高 2谷 甾 醇 的 萃 取 率 。 DMP、 DEP 和 TEOF 的不 同 用 量 对 从 辣 椒 中 超 临 界 流 体 萃 取 2谷 甾 醇 具 有 一 定 的影 响 , 2谷 甾 醇 的 得 率 随 着 加 入 DMP 和 DEP 的 量

24、 增 加 而 增加 ,但 继 续 增 加 DMP 和 DEP 的 量 萃 取 率 下 降 。表 1 超 临 界 流 体 萃 取 样 品 预 处 理 中 常 用 的 干 燥 剂Table 1 Common2used desiccant in sample preparationand pre2treatment by SFE编 号 干 燥 剂 名 称 干 燥 剂 饱 和 比 例(水 干 燥 剂 ) 密 度 / (g mL - 1 ) 性 状 是 否 需要 加 热1 硅 藻 土 3 1 0. 36 粉 末 否2 硅 胶 4 1 0. 29 粉 末 否3 纤 维 素 粉 4 1 0. 21 粉 末

25、否4 氧 化 铝 1 1 0. 85 粉 末 否5 硅 酸 镁 1. 5 1 0. 50 粉 末 否6 分 子 筛 0. 5 1 0. 83 可 变 轻 度 加 热7 硫 酸 镁 1. 05 1 0. 62 粉 末 加 热8 硫 酸 钠 1. 27 1 1. 4 粉 末 轻 度 加 热9 氯 化 钙 2. 0 1 1. 5 粉 末 高 热10 硫 酸 钙 1. 3 1 1. 9 粉 末 加 热所 以 ,超 临 界 二 氧 化 碳 萃 取 中 药 及 天 然 产 物 的 样 品 中 含水 量 不 宜 过 高 ,但 也 不 宜 过 低 ,过 高 或 过 低 都 会 影 响 萃 取 率 ,应 选 择

26、 合 适 的 控 制 样 品 含 水 量 的 样 品 制 备 和 预 处 理 方 法 才能 取 得 最 佳 的 超 临 界 萃 取 效 果 。2 样 品 粉 碎为 了 减 少 CO2 流 体 与 溶 质 在 天 然 产 物 内 的 扩 散 距 离 ,对 原 料 进 行 预 处 理 ,即 破 碎 成 所 需 尺 寸 或 粒 度 ,并 且 要 粉 碎均 匀 ,过 细 或 过 粗 都 会 影 响 传 质 效 果 。 样 品 颗 粒 粒 径 对 萃 取率 影 响 较 为 显 著 11212 。 一 方 面 ,颗 粒 越 小 ,其 比 表 面 积 增 大 ,颗 粒 和 流 体 的 接 触 面 积 增 大

27、 ,而 且 ,溶 质 从 颗 粒 内 部 扩 散 至流 体 的 传 质 路 径 变 短 ,从 而 更 加 有 利 于 传 质 的 进 行 。 杨 柏 崇等 13 考 察 了 猕 猴 桃 籽 碎 度 对 其 超 临 界 CO2 萃 取 得 率 的 影2931 中 草 药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 41 卷 第 8 期 2010 年 8 月响 ,结 果 发 现 随 着 猕 猴 桃 粉 碎 度 的 增 加 ,萃 取 率 逐 渐 增 加 ,但增 加 的 比 例 变 小 。 粒 径 小 不 但 可 以 影 响 萃 取 率 ,同 时 也 可 以提 高 萃

28、 取 速 度 , 节 约 萃 取 时 间 。 Brachet 等 14 用 小 于150 m、 150 170 m 以 及 220 470 m 3 种 不 同 粒 径 的 古柯 进 行 超 临 界 萃 取 ,发 现 粒 径 越 小 ,萃 取 速 度 越 快 ,得 率 越高 。 但 是 ,并 非 样 品 粒 径 越 小 越 好 ,样 品 颗 粒 粒 径 过 小 可 能使 得 床 层 反 混 现 象 加 剧 ,对 萃 取 产 生 不 利 影 响 。 De L ucas等 15 采 用 0. 25、 0. 5、 1. 5 nm 3 种 不 同 粒 径 的 橄 榄 叶 进 行 超临 界 萃 取 ,粒

29、径 越 小 ,橄 榄 油 得 率 越 高 ,但 是 粒 径 越 大 ,生 育酚 得 率 越 大 。 因 此 样 品 颗 粒 的 大 小 主 要 影 响 着 萃 取 过 程 。此 外 ,样 品 粉 碎 预 处 理 还 对 超 临 界 萃 取 物 的 化 学 成 分 有 影响 ,张 风 娟 等 16 比 较 了 粉 碎 和 未 粉 碎 复 叶 槭 的 LC2MS 图谱 ,结 果 发 现 未 粉 碎 与 粉 碎 枝 条 萃 取 物 中 化 学 成 分 种 类 相同 ,但 二 者 强 度 不 同 ,除 了 正 十 六 烷 在 未 粉 碎 的 枝 条 中 的 相对 强 度 高 于 粉 碎 枝 条 外 ,

30、其 他 化 学 成 分 的 相 对 强 度 均 小 于 粉碎 的 枝 条 。 从 以 上 实 例 中 可 以 看 出 一 般 在 采 用 较 小 的 样 品粒 径 时 ,溶 质 从 颗 粒 内 部 扩 散 至 流 体 的 传 质 路 径 变 短 ,从 而更 加 有 利 于 传 质 的 进 行 ,可 以 提 高 超 临 界 萃 取 效 率 ,但 是 ,并非 样 品 粒 径 越 小 越 好 ,样 品 颗 粒 粒 径 过 小 可 能 使 得 床 层 反 混现 象 加 剧 ,所 以 应 该 通 过 实 验 摸 索 选 择 最 佳 的 样 品 粒 径 。3 样 品 细 胞 壁 破 碎原 料 未 经 细

31、胞 壁 破 壁 处 理 会 对 溶 质 产 生 较 大 的 扩 散 阻力 ,减 慢 萃 取 速 度 ,降 低 萃 取 效 率 ;适 度 的 细 胞 壁 破 碎 可 以 增加 样 品 与 超 临 界 流 体 的 接 触 面 积 和 萃 取 通 道 ,从 而 提 高 萃 取速 度 和 萃 取 得 率 。破 碎 样 品 细 胞 壁 的 方 法 主 要 有 机 械 破 碎 法 和 酶 发 酵 破壁 法 。 Passos 等 17 采 用 纤 维 素 酶 、 蛋 白 酶 、 木 聚 糖 和 果 胶 酶组 成 的 混 合 酶 液 对 葡 萄 籽 预 先 进 行 细 胞 壁 破 碎 处 理 ,将 葡 萄籽

32、与 酶 混 悬 液 冻 干 后 进 行 超 临 界 CO2 萃 取 ,结 果 发 现 ,葡 萄籽 油 的 得 率 比 未 破 碎 的 提 高 了 44 % ,而 且 其 萃 取 曲 线 和 萃取 速 度 也 不 同 。 另 外 ,有 些 目 标 萃 取 成 分 主 要 存 在 于 细 胞 壁内 的 组 织 中 ,要 想 高 效 快 速 萃 取 这 些 有 效 成 分 ,也 必 需 预 先将 样 品 的 细 胞 壁 破 碎 。 番 茄 红 素 主 要 存 在 于 番 茄 细 胞 内 的有 色 体 中 ,成 熟 的 番 茄 细 胞 直 径 可 以 达 到 1 mm ,破 坏 番 茄 细胞 壁 可

33、以 使 番 茄 红 素 直 接 与 超 临 界 CO2 接 触 ,降 低 传 质 阻力 ,强 化 传 质 过 程 ,但 细 胞 壁 破 碎 程 度 过 高 使 得 粒 径 过 小 而产 生 局 部 堵 塞 ,引 起 沟 流 ,导 致 超 临 界 CO2 分 布 不 均 ,萃 取效 率 降 低 。 另 外 ,过 细 的 番 茄 粉 会 被 超 临 界 CO2 带 入 到 分离 釜 ,给 分 离 工 作 带 来 很 大 的 麻 烦 。 丘 泰 球 等 18 研 究 了 样品 颗 粒 度 对 超 临 界 流 体 萃 取 薏 苡 仁 油 的 影 响 ,结 果 发 现 随 着薏 苡 仁 粒 径 减 小

34、,薏 苡 仁 油 的 萃 取 得 率 增 大 ,当 样 品 粒 径 小于 0. 2 mm 时 ,萃 取 得 率 几 乎 不 再 提 高 ,这 是 由 于 薏 苡 仁 油存 在 于 薏 苡 仁 的 细 胞 中 ,若 未 经 粉 碎 预 处 理 ,则 细 胞 壁 的 阻力 会 使 萃 取 速 度 减 慢 ,萃 取 得 率 降 低 ;通 过 粉 碎 处 理 ,细 胞 壁破 坏 的 程 度 增 大 ,另 外 也 增 加 超 临 界 流 体 与 物 料 的 接 触 面 积和 萃 取 通 道 ,使 超 临 界 CO2 尽 快 扩 散 到 原 料 样 品 的 组 织 内部 ,从 而 有 利 于 提 高 萃

35、取 效 率 。 但 并 不 是 细 胞 壁 破 碎 程 度 越高 越 好 ,细 胞 壁 破 碎 程 度 越 高 ,原 料 样 品 越 细 ,加 剧 了 超 临 界流 体 与 样 品 界 面 的 热 效 应 ,阻 塞 网 孔 ,也 增 加 了 原 料 样 品 的堆 积 密 度 ,通 透 性 变 差 ,会 导 致 超 临 界 流 体 只 沿 着 阻 力 小 的线 路 穿 透 物 料 层 ,形 成 许 多 针 孔 ,使 得 萃 取 显 著 不 均 匀 。 同时 ,也 有 可 能 在 高 压 力 作 用 下 原 料 迅 速 结 成 微 密 的 硬 块 而 影响 萃 取 得 率 。 因 此 ,原 料 样

36、 品 细 胞 壁 的 破 碎 程 度 和 粒 径 要 选择 合 适 才 能 取 得 理 想 的 超 临 界 萃 取 效 果 。4 样 品 酸 碱 化在 超 临 界 流 体 萃 取 中 药 和 天 然 产 物 中 的 某 些 有 效 成 分时 ,为 了 提 高 萃 取 效 率 ,可 以 先 将 样 品 预 先 碱 化 或 酸 化 处 理 ,以 改 变 有 效 成 分 的 存 在 形 式 和 极 性 。 如 生 物 碱 除 了 极 少 数碱 性 较 弱 的 成 分 以 游 离 形 式 存 在 外 ,多 以 盐 的 形 式 存 在 ,因此 可 以 通 过 碱 化 试 剂 的 预 处 理 ,使 结 合

37、 的 生 物 碱 游 离 出 来 ,增 加 其 在 超 临 界 流 体 中 的 溶 解 度 ,提 高 萃 取 效 率 ;同 时 也 可以 使 用 夹 带 剂 等 方 法 增 加 萃 取 能 力 19220 。 在 超 临 界 流 体 萃取 生 物 碱 时 经 常 用 的 预 处 理 碱 化 试 剂 有 氨 水 、 三 乙 胺 、 二 乙胺 、 氢 氧 化 钙 、 碳 酸 钠 等 ,液 态 碱 化 剂 由 于 其 易 与 超 临 界 流 体混 合 ,效 果 较 好 。 钟 广 华 等 21 采 用 超 临 界 CO2 萃 取 亚 东 乌头 中 的 总 生 物 碱 ,并 比 较 了 亚 东 乌 头

38、 预 先 用 氨 水 碱 化 和 未 碱化 对 总 生 物 碱 得 率 的 影 响 ,结 果 采 用 氨 水 碱 化 样 品 萃 取 得 率由 3. 25 %提 高 到 5. 19 % ,萃 取 物 中 总 生 物 碱 的 量 由 17. 38 %提 高 到 25. 95 %。 蔡 建 国 等 22 进 行 了 超 临 界 CO2 流 体 萃 取博 落 回 总 生 物 碱 的 研 究 ,并 考 察 了 样 品 预 先 碱 化 对 超 临 界 萃取 的 影 响 。 在 博 落 回 原 料 中 拌 入 一 定 量 的 碳 酸 钠 溶 液 ,浸 渍12 h 后 烘 干 ,即 得 到 预 先 碱 化

39、的 样 品 ,结 果 超 临 界 CO2 的 提取 能 力 进 一 步 提 高 ,总 生 物 碱 的 提 取 率 可 以 达 到 20. 19 % ,提 取 物 中 总 生 物 碱 的 的 质 量 分 数 达 2. 003 %。 李 新 社 等 23 采 用 超 临 界 流 体 萃 取 百 合 中 的 秋 水 仙 碱 ,并 比 较 了 采 用 氨 水预 先 碱 化 样 品 和 不 碱 化 对 超 临 界 萃 取 的 影 响 ,结 果 表 明 碱 化不 仅 可 以 提 高 萃 取 物 的 得 率 (由 1. 106 %提 高 到 1. 92 %) ,还可 以 提 高 萃 取 物 中 秋 水 仙

40、碱 的 质 量 分 数 (由 0. 95 %提 高 到1. 77 %) 。 蒋 爱 芳 24 采 用 10 %氨 水 预 先 碱 化 样 品 ,无 水 乙 醇为 夹 带 剂 ,超 临 界 CO2 萃 取 夏 天 无 总 碱 ,其 质 量 分 数 可 达90 %以 上 。选 择 不 同 的 碱 化 剂 可 能 会 影 响 萃 取 物 中 的 化 学 成 分 。原 永 芳 等 25 采 用 超 临 界 流 体 萃 取 法 和 高 效 液 相 色 谱 法 分 析延 胡 索 萃 取 物 中 延 胡 索 乙 素 的 量 。 实 验 中 采 用 氢 氧 化 钙 和三 乙 胺 作 为 样 品 预 处 理 的

41、 碱 化 剂 ,结 果 两 种 碱 化 剂 萃 取 得 率相 似 ;随 后 对 两 种 碱 化 剂 所 得 到 的 萃 取 物 进 行 高 效 液 相 色 谱分 析 ,用 氢 氧 化 钙 作 为 碱 化 剂 所 得 到 的 色 谱 图 中 杂 质 峰 明 显比 三 乙 胺 的 小 ,此 外 ,三 乙 胺 对 萃 取 釜 的 腐 蚀 作 用 也 比 氢 氧化 钙 大 。 在 研 究 报 道 在 70 、 25 MPa 的 条 件 下 添 加 6 %柠檬 酸 来 分 离 烟 草 中 的 烟 碱 ,烟 碱 的 质 量 分 数 从 1. 98 %降 至0. 20 %。 碱 化 剂 或 酸 化 剂 的

42、种 类 和 用 量 对 超 临 界 萃 取 得 率及 化 学 成 分 都 有 一 定 影 响 ,因 此 ,在 实 际 研 究 工 作 中 应 根 据目 标 萃 取 物 的 性 质 ,通 过 实 验 摸 索 确 定 最 佳 的 碱 化 剂 (酸 化剂 )种 类 和 用 量 ,以 取 得 最 佳 的 超 临 界 萃 取 效 果 。5 减 小 样 品 填 装 密 度样 品 填 装 密 度 越 小 ,样 品 比 表 面 增 大 ,颗 粒 和 流 体 的 接3931中 草 药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 41 卷 第 8 期 2010 年 8 月触 面

43、积 增 大 ,而 且 ,溶 质 从 颗 粒 内 部 扩 散 至 流 体 的 传 质 路 径变 短 ,从 而 更 加 有 利 于 传 质 的 进 行 。 减 小 样 品 填 装 密 度 的 方法 主 要 有 预 先 在 样 品 拌 入 一 定 量 的 无 机 盐 、 泥 沙 和 碎 玻 璃 等颗 粒 状 物 质 ,以 减 小 样 品 的 填 装 密 度 而 提 高 萃 取 效 率 。 用 于拌 入 样 品 中 的 物 质 要 求 没 有 活 性 ,对 被 萃 取 物 不 产 生 干 扰 ,且 对 健 康 和 环 境 没 有 危 害 。6 结 语在 采 用 SFE技 术 提 取 分 离 中 药 和

44、 天 然 产 物 时 ,样 品 的制 备 和 预 处 理 方 法 通 过 影 响 被 萃 取 物 在 超 临 界 流 体 中 的 溶解 性 、 样 品 颗 粒 和 流 体 的 接 触 面 积 、 被 萃 取 目 标 物 存 在 形 式和 溶 质 的 扩 散 速 度 等 而 影 响 到 萃 取 得 率 和 萃 取 物 的 化 学 成分 ,进 而 影 响 到 萃 取 物 的 药 效 作 用 。 随 着 科 学 技 术 的 高 速 发展 和 对 SFE 的 样 品 制 备 和 预 处 理 方 法 研 究 的 深 入 ,必 将 有越 来 越 多 的 新 方 法 和 新 技 术 应 用 于 SFE 的

45、样 品 制 备 和 预 处理 方 法 之 中 ,这 将 有 力 推 动 SFE 技 术 在 提 取 分 离 中 药 和 天然 产 物 中 的 应 用 ,促 进 中 药 和 天 然 产 物 产 业 发 展 和 中 药 现 代化 进 程 。参 考 文 献 : 1 杨 义 芳 , 孔 德 云 1 中 药 提 取 分 离 手 册 M1 北 京 :化 学 工 业出 版 社 , 20081 2 葛 云 初 , 黎 阳 1 超 临 界 流 体 萃 取 技 术 及 其 在 中 药 提 取 中 的应 用 J 1 现 代 药 物 与 临 床 , 2009 , 24 (5) : 27922821 3 许 克 勇 ,

46、 吴 彩 娥 , 李 元 瑞 1 物 料 水 分 对 油 脂 超 临 界 二 氧 化 碳萃 取 的 影 响 C1 青 岛 :第 五 届 中 国 超 临 界 流 体 技 术 学 术 及应 用 研 讨 会 , 20041 4 Grosso C , Figueiredo A C , Burillo J , et al1 Enrichment oft he t hymoquinone content in volatile oil from S aturej a mon2tana using supercritical fluid extraction J 1 J Hi gh ResolChromat

47、ogr , 2009 , 32 (2) : 32823341 5 张 德 权 , 吕 飞 杰 1 超 临 界 CO2 流 体 技 术 萃 取 姜 油 树 脂 的 研 究J 1 食 品 工 业 科 技 , 2001 , 22 (1) : 212231 6 Shao P , Sun P , Ying Y1 Response suface optimization ofwheat germ oil yield by supercritical carbon dioxide extractionJ 1 Food B iop rod Proc , 2008 , 86 (3) : 22722311 7 葛

48、 毅 强 , 倪 元 颖 1 不 同 预 处 理 条 件 对 SFE 提 取 麦 胚 中 天 然 维生 素 E 的 影 响 J 1 食 品 科 学 , 2002 , 23 (2) : 912941 8 Lang Q , Wai C M1 Supercritical fluid extraction in herbal andnatural product studies a practical review J 1 Talanta ,2001 , 53 (4) : 77127821 9 Lehotay S J1 Supercritical fluid extraction of pestici

49、des infoods J 1 J Chromatogr A , 1997 , 785 (122) : 2892312110 Weat hers R , Beckholt D , Lavella A , et al1 Comparison ofacetals as in situ modifiers for t he supercritical fluid extrac2tion of 2carotene from parprika wit h carbon dioxide J 1 JL iq Chromatogr Relat Technol , 1999 , 22 (2) : 2412252111 许 玫 , 杨 义 芳 1 超 临 界 提 取 与 色 谱 技 术 联 用 制 备 藁 本 内 酯及 相 关 研