超临界二氧化碳萃取技术在中药提取中的应用

关金龙

（西华大学，四川成都610039）

超临界二氧化碳萃取技术在中药提取中的应用

关金龙

（西华大学，四川成都610039）

介绍了超临界CO2萃取的优点，分析了影响超临界CO2萃取效果的因素，并对其在中药提取分离方面的应用进行了阐述。

超临界CO2；中药；有效成分；提取

0 引言

超临界流体萃取技术就是利用超临界流体的特殊性质，在高压条件下与待分离的固体或液体混合物接触，调节系统的操作压力和温度，萃取出所需要的物质，随后通过降压或升温的方法，降低超临界流体密度，使萃取物得到分离的技术。

超临界流体是指在超临界温度和临界压力状态下的高密度流体，它具有气体和液体的双重特性，其黏度与气体相似，但扩散系数比液体大得多。超临界流体的密度接近于液体，黏度和扩散系数接近于气体，它的溶解能力与液体溶剂相当，并且具有优良的传质性能。

目前，超临界流体应用较多的是CO2，其临界温度为31.265℃，临界压力为7.18 MPa，临界条件容易达到。在超临界状态下，CO2流体的密度对温度和压力的变化十分敏感，其溶解能力与压力在一定范围内成比例，因此可以通过改变体系的温度和压力来使被提取物的溶解度发生变化，使其分离出来，从而达到分离提取的目的。超临界CO2萃取技术是一种对环境友好的“绿色”化工技术，已成为药用植物有效成分提取技术的发展趋势。

本文将对近年来超临界CO2萃取技术在中药有效成分提取中的应用研究作一阐述。

1 超临界CO2流体萃取的优点

超临界CO2流体萃取兼有精馏和液液萃取的特点，与传统方法在中药有效成分提取方面相比，其具有一系列优点：

（1）萃取过程操作简单、范围广，便于调节，最常用的操作范围压力为8～36MPa，温度为35～80℃。

（2）选择性好。可通过控制压力和温度改变超临界CO2的密度，从而改变其对物质的溶解能力，能针对性地萃取中草药中的某一成分。

（3）操作温度低，能够在接近室温的条件下萃取，尤其适宜对某些热敏性成分的提取。

（4）萃取过程周期短、系统密封、连续进行，避免了萃取物遇空气发生氧化和见光反应的可能性，使萃取稳定。

（5）超临界CO2流体萃取工艺流程简单，CO2易得且可循环使用，操作方便，几乎不产生新的“三废”，属对环境友好的可持续发展的绿色环保产业。

（6）超临界CO2流体萃取不仅适用于单味中药，而且适用于复方中药有效成分和部位的提取。配合药理筛选可按要求通过调整提取工艺参数提供各种提取物，大大加速了新药筛选的速度。

（7）超临界CO2流体萃取还可以提取某些常规传统方法不能提取出来的物质，较易从中药中发现新成分，从而发现新的药理药性，开发新药品。

2 影响超临界CO2流体萃取效果的因素

2.1 压力

萃取压力是超临界CO2流体萃取过程最重要的参数之一。在萃取温度一定时，当压力增大，流体的密度就会增大，其溶剂强度亦增强，因而溶剂的溶解能力就增强，萃取效率也就相应提高。例如，CO2在37℃下，当压力由8 MPa上升到10 MPa时，其密度增加近1倍，显著提高了CO2溶解物质的能力。

2.2 颗粒大小

粒度大小可影响提取回收率。减小样品粒度，可增加固体与溶剂的接触面积，提高萃取速度。但如果粒度过小，会堵塞筛孔，进而造成萃取器出口过滤网的堵塞。

2.3 水分

水分是影响萃取效率的重要因素。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，不利于萃取的进行，当继续增加水分时，多余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，有利于萃取。

2.4 夹带剂的选择

超临界CO2流体的极性与正己烷相似，适宜萃取脂溶性成分，而对于极性较大的成分的萃取，一般需要加入少量极性溶剂（作为夹带剂），如甲醇、乙醇、氯仿等，以改善萃取的效果。因此，通过使用不同的夹带剂来改变CO2的极性，使萃取范围扩大，可萃取极性较强的物质。

3 超临界CO2流体萃取技术在中药有效成分提取中的应用

超临界CO2流体的密度对温度和压强的变化很敏感，而其溶解能力在一定压强范围内与其密度成比例关系，通过对温度和压强的调控而改变物质的溶解度。特别是在临界状态附近，超临界CO2流体具有高度可压缩性，温度和压强的微小变化往往会导致溶质的溶解度发生几个数量级的突变。超临界CO2流体正是利用了这一特性进行物质的分离，而且过程中无相变，因此能耗较低。

孟江平等调查指出，超临界CO2流体萃取技术可以有效地提取出中药中挥发油类、黄酮类、生物碱、苷类和糖类以及醌类等有效成分，对比传统提取方法，超临界CO2流体不仅工艺精致，易于操作，而且生产周期短，收率也得到了提高。

4 结语

超临界CO2流体萃取技术由于操作温度低而适用于对热不稳定、易氧化的物质分离，与传统中药分离技术相比，其具有提取率高、无污染、产率高、操作方便等优点。超临界CO2流体萃取技术采用洁净、高效、绿色的生产工艺，符合当代的绿色生产理念。在中药领域，由于超临界CO2流体萃取技术大多只停留在单味中药有效成分或中间原料的提取方面，因此，加强中药超临界流体在理论、技术、管理等方面的研究，将具有极大的优越性和市场潜力。

综上所述，超临界CO2流体萃取技术在中药有效成分的提取方面取代传统的提取分离技术前景广阔。选择具有综合优势的中药品种，是该技术在中药提取领域得以实现工业化的关键。

[1]Mezzomo N,Martinez J,Ferreira SRS.Supercritical fluid extraction of peach（Prunus persica）almond oil:Kinetics,mathematical modeling and scale-up [J].J Supercrit Fluids,2009,51（1）．

[2]倪志伟，李军玲.超临界CO2萃取在天然产物提取中的应用[J].安徽农业科学，2008，36（14）.

[3]李守君，张金龙，史伟国，等.超临界CO2流体萃取药用植物有效成分的研究进展[J].佳木斯大学学报：自然科学版，2004，22（3）.

[4]孟江平，李忠彬，廖文利，等.超临界CO2流体萃取在中药有效成分提取中的应用 [J].安徽农业科学，2011，39（22）.

[5]李卫民.中药现代化与超临界流体萃取技术[M].北京：中国医药出版社，2000.

2015-07-02

关金龙（1989—），男，黑龙江宁安人，助理工程师，研究方向：中药制备。