有关超临界二氧化碳萃取技术在天然产物提取中的具体应用研究

2015-08-15邹书慧曹晓锋赤峰工业职业技术学院内蒙古赤峰024000

科技视界 2015年1期

邹书慧曹晓锋（赤峰工业职业技术学院，内蒙古赤峰 024000）

我国土地辽阔，物种繁多，有着丰富的物产资源，各个地区基本都存在着本地特有的生物资源。近几年，我国的食品行业和药品行业中天然产物的提取方法得到大力的研究探索，并取得了一定的成果。传统的天然产物分离纯化方法往往是采用有机溶剂，需要花费较高的成本，而且会造成环境污染，处理时间相对较长，操作比较复杂，提取出来的产物纯度也很难达到实际要求。所以，食品行业和药品行业都在积极研发科学有效、简单快速的高提取率方法，寻求采用无溶剂提取方式的分离方法，超临界二氧化碳萃取技术就是最为有效的方法之一。

1 超临界二氧化碳萃取技术概述

1.1 超临界流体萃取技术的定义

超临界二氧化碳萃取技术全称是超临界二氧化碳流体萃取技术。这项技术是一项比较新的科学技术，伴随着我国科技化工业的飞速发展，该项技术成为了全世界应用广泛的物理萃取技术。该技术是采用高压高密度的超临界流体作为萃取技术中的溶剂，溶解固体或是液体进而提取出有效成分，随后采用升温降压等手段将萃取结束以后的组分分离开来。

1.2 超临界二氧化碳萃取技术的基本原理

超临界流体萃取技术中普遍通用的溶剂就是二氧化碳，二氧化碳的价格相对较低，方便提取，对于环境不会造成污染，达到超临界时，二氧化碳的流体会具备气液两相的优点，渗透能力和低粘度特性非常明显，特别适合应用在天然产物有效成分的提取中。当超临界流体和需要分离的物质接触以后，可以将其按照极性、沸点和分子量大小依次萃取出来。虽然按照一定的压强分离可能会萃取出非单一的产物，还可以借助减压升温等方法将超临界流体转变成气体，进而达成分离提纯天然产物的目的。

1.3 超临界二氧化碳萃取技术的基本特点

温度低。超临界二氧化碳萃取技术在进行实验期间的温度要求并不高，通常可以固定在35-55摄氏度之间，整个反应流程都处于二氧化碳的环境中，热敏性成分可以实现隔离，保留下需要的成分。天然产物成分往往遇到高温容易发生分解，超临界二氧化碳萃取技术可以有效避免该类问题的产生。

无残留物。超临界二氧化碳萃取技术使用过程中不会涉及到任何有机溶剂，所以，最后得到的萃取物中也不会留下任何化学溶剂，可以防止残留下有害物质。

可靠性高、成本低。二氧化碳并不容易发生反应，无毒无味，不可燃，使用过程中可以保证安全性；制得二氧化碳的工艺目前已经非常成熟了，从而二氧化碳的价格相对较低，纯度则很高，生产过程中还能实现循环应用，生产成本大大减低。

2 超临界二氧化碳萃取技术在天然产物提取中的应用

2.1 超临界二氧化碳萃取技术在食品工业中的应用

超临界二氧化碳萃取技术在食品工业中应用已经较为成熟了，应用范围非常广泛，在各类型的食品中都有应用，下面具体介绍具有代表性的几个例子：

2.1.1 脱咖啡因

超临界二氧化碳萃取技术最早的大规模应用就是将天然咖啡豆中的咖啡因脱除出来。传统的脱除方法是采用有机溶剂，实际生产中的工艺颇为复杂，生产效率很低，还有有害的残留物。应用了超临界二氧化碳萃取技术以后，超临界二氧化碳对于咖啡因的选择性很高，溶解性好，价格便宜，受到了相关工作人员的欢迎。同时，咖啡因的脱除效果也有所提升，从传统的2%降低为0.02%。

2.1.2 啤酒花

过去萃取啤酒花采用的是乙醇或是二氯甲烷，这类溶剂在使用时会残留很多易燃易爆的有害物质，采用二氧化碳以后，啤酒花中的有效成分萃取率得到了大幅度上升，可以达到95%，同时由于二氧化碳的选择性非常好，可以减低萃取产物中的酚类物质，基本完全去除硬质树脂，进而得到更加稳定、风味更好啤酒。

2.1.3 植物油脂

传统的提取植物油脂的方法是比较机械的压榨法，虽然该用有机溶剂以后，得油率得到了提升，但是选择性较差，残留溶剂较多的问题仍然存在。采用了超临界二氧化碳萃取技术以后，可以得到纯度更高、色泽更浅、工艺更加简单地油脂提取方法。目前，在工业提取花生油、茶籽油、小麦胚芽油、米糠油等方面都得到了广泛的应用。

2.2 超临界二氧化碳萃取技术在香料和化妆品工业中的应用

2.2.1 植物挥发油

通过超临界二氧化碳萃取技术可以从芹菜籽中得到挥发性的油，含有丰富的呋喃酮类物质，采用水蒸气蒸馏法得到的挥发油中主要物质是单萜烯，从而，这两种物质会出现本质上的不同。采用超临界二氧化碳萃取技术获得的芹菜籽油明显更具备天然的风味，香气更好，但是采用水蒸气法获得的油由于需要受热，会表现出非常明显的香气差异，无法有效保留油中的姜辣素。

2.2.2 鲜花芳香成分

鲜花中的香气成分并不是很高，若是能够先将这类成分富集到一起以后再采用超临界二氧化碳萃取技术进行萃取，可以有效避免花费过多成本的问题。通过超临界二氧化碳萃取技术提取鲜花中的芳香成分，可以避免采用有机溶剂法遗留的不安全问题，并提升萃取效率，特别是针对含有生命活动的鲜花来说，更能发挥出特有的效果，得到好几倍的香气。

2.2.3 化妆品原料制备

化妆品配方中的羊毛脂应用非常广泛，通常可以用作疏水物或是制备油包水类的化妆品。跟传统的萃取方法比较来看，超临界二氧化碳萃取技术的生产时间可以有效简短，并保证羊毛脂的鲜明颜色，减低电导率。