超臨界CO2萃取技術(shù)的應(yīng)用及展望

●蘇照瑩

超臨界CO2萃取技術(shù)的應(yīng)用及展望

●蘇照瑩

The application and prospect of Supercritical CO2Extraction Technology

超臨界流體萃取技術(shù)(supercritical fluid extraction,SFE)利用臨界壓力和臨界溫度以上流體借助特異增加的溶解能力而發(fā)展起來的一種化工分離技術(shù)。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高使得健康問題備受重視,人們對(duì)天然“綠色食品”和天然產(chǎn)物的需求也日益增加。目前常用的分離方法很多，由于SFE具有工藝簡單、低溫操作、無殘留溶劑等優(yōu)勢而得到了廣泛重視和應(yīng)用。現(xiàn)已成為一種常用的分離方法廣泛用于生物技術(shù)產(chǎn)物分離階段中的各個(gè)領(lǐng)域。

超臨界CO2萃取技術(shù)，分離提純；夾帶劑

超臨界流體萃取其分離原理是利用壓力和溫度對(duì)超臨界流體溶解能力的影響而實(shí)現(xiàn)。在超臨界狀態(tài)下,超臨界流體與待分離的物質(zhì)接觸,通過控制壓力和溫度，選擇性地將極性、相對(duì)分子量不同的組分萃取出來,借助減壓等方法將超臨界流體變?yōu)槠胀怏w,而使得被萃取物質(zhì)自動(dòng)析出。現(xiàn)階段可作為超臨界流體萃取的溶劑很多,如甲醇、乙醇等,但因超臨界CO2密度大，強(qiáng)溶解能力，適中的臨界壓力,臨界溫度接近常溫,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,生產(chǎn)過程中易回收,無污染,同時(shí)價(jià)格低廉、不易燃等,因而目前絕大部分超臨界流體萃取都采用CO2作為溶劑。憑借這些優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)現(xiàn)已成為從天然植物特別是天然植物、藥物中提取活性成分的一種新型工藝分離方法之一。

1 食品工業(yè)中的應(yīng)用

用于脫咖啡因?？Х纫蛟诳Х榷购筒枞~中居多，是一種較強(qiáng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮劑。從植物中脫除的咖啡因一方面可做藥用,常作為藥物中的摻合劑，另一方面能滿足因個(gè)人健康需求選擇性的獲取咖啡因；用于植物油脂的萃取。植物種子富含油脂,傳統(tǒng)的提取法是壓榨法或溶劑萃取法。壓榨法,油脂得率低，有機(jī)溶劑萃取,雖能提高油脂收率,但溶劑回收和產(chǎn)品中有溶劑殘留,因而都不能有效進(jìn)行物質(zhì)成分的選擇性萃取。若使用超臨界CO2萃取技術(shù)，得到的油品不僅收率高,雜質(zhì)量低,且可省去后續(xù)減壓蒸餾等精制工序；用于辣椒紅色素和辣素的分離。合成色素相比天然色素不安全。天然色素安全,且具有一定營養(yǎng)價(jià)值?！?】辣椒紅色素是從成熟的辣椒果皮中提取出的一種天然紅色素,其色調(diào)鮮艷、熱穩(wěn)定性較好、安全無毒,可廣泛用于食品、醫(yī)藥和化妝品著色,是一種很好的著色劑。辣椒中的辣味素,能促進(jìn)食欲,幫助消化,還可溶解脂肪、減肥,因而可以開發(fā)為醫(yī)藥原料。由于辣椒色素與辣味素的理化性質(zhì)相近,超臨界CO2萃取技術(shù)常用于分離接近組分。

2 醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)域

用于單一成分或幾種極性相似成分的提取分離。中草藥中含有大量的天然活性物質(zhì),應(yīng)用超臨界萃取技術(shù)已成功提取了生物堿、黃酮等天然活性產(chǎn)物,另外該技術(shù)還可用于抗生素的回收,醫(yī)藥制品的精制、脫雜質(zhì),維生素和酶等的回收；用于去除或減少中藥粗提取物中農(nóng)藥及重金屬。中藥作為天然藥物,具有資源豐富、療效獨(dú)特、小毒副作用而被國際社會(huì)所接受。但因中藥易受生長環(huán)境的影響,容易造成重金屬含量超標(biāo)。重金屬會(huì)影響人體的新陳代謝及正常生理功能，導(dǎo)致疾病發(fā)生。采用超臨界CO2萃取技術(shù)凈化中藥中的重金屬，不會(huì)對(duì)藥物產(chǎn)生二次污染,亦不會(huì)損失藥物的有效成分。

3 環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用

處理固體污染物,超臨界CO2萃取方法具備優(yōu)勢。污水處理時(shí)，其面臨流程的連續(xù)化和處理量不夠大等問題，只有萃取功能,而無氧化能力，但對(duì)小分子有機(jī)物萃取效果良好【2】。某些大分子量、極性高的有機(jī)物質(zhì)則處理效果不佳。某些特殊條件下,如需回收環(huán)境污染物中特定物質(zhì),則超臨界CO2萃取技術(shù)有很好的應(yīng)用前景。其萃取速度快,富集能力強(qiáng),程序簡單使得超臨界CO2萃取技術(shù)有很強(qiáng)的競爭力。

4 植物化學(xué)物提取中的應(yīng)用

酚類、糖及甙類的提取。酚類化合物廣泛存在中草藥中，具有顯著生理活性。酚類化合物屬中性物質(zhì)，在中草藥中多數(shù)和糖類結(jié)合成甙，增加了極性。傳統(tǒng)酚類提取方法有醇提、堿水、堿醇、熱水等，這些方法存在排污量大、效率低、過程麻煩、成本高等缺點(diǎn)。而 SC-CO2流體萃取對(duì)于黃酮類化合物非常有效。對(duì) SC-CO2萃取植物化學(xué)物中的酚類化合物的相關(guān)研究均證實(shí)該法較之其他傳統(tǒng)方法具有短流程，操作簡單，得率高，質(zhì)量好等優(yōu)勢【3】。糖及甙類化合物多羥基，分子量、極性大，用 SC-CO2流體提取，產(chǎn)率低，且夾帶劑配合使用可使產(chǎn)率提高。【4】廖周坤在超臨界 CO2萃取藏藥雪靈芝時(shí)發(fā)現(xiàn)，不加夾帶劑時(shí)，即使壓力加大也基本無法萃出總皂甙及多糖。同樣條件下加不同夾帶劑，隨著極性增大，萃取物多糖收率增大，而總皂甙粗品收率降低；而在梯度 SC-CO2萃取中，所得總皂甙粗品、多糖的收率分別為傳統(tǒng)萃取工藝的 18.9 倍和1.62 倍。由此可見，夾帶劑在糖及甙類的萃取過程中起著關(guān)鍵作用。

5 展望

超臨界 CO2萃取技術(shù)憑借其自身優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已經(jīng)成為天然植物化學(xué)物研究與開發(fā)中具有一定發(fā)展?jié)摿Φ母咝绿崛》蛛x方法。但對(duì)于植物化學(xué)物的提取同樣具有其自身固有缺點(diǎn)，對(duì)于許多強(qiáng)極性和高分子量的物質(zhì)很難進(jìn)行有效萃取，還需要加入合適的夾帶劑，所以，今后應(yīng)在夾帶劑方面進(jìn)行重點(diǎn)研究。改性劑的使用因缺乏足夠的理論指導(dǎo),高壓技術(shù)也還未知。工業(yè)化生產(chǎn)也相對(duì) 困難等。因此,還需結(jié)合我國豐富的天然產(chǎn)物資源,結(jié)合已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)一步探索，同時(shí)，若能將傳統(tǒng)分離方法與現(xiàn)有方法進(jìn)行聯(lián)合使用,進(jìn)一步探索出新的分離純化方法，對(duì)于促進(jìn)超臨界CO2萃取技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展也將具有十分重要的意義，也定會(huì)推動(dòng)我國天然植物化學(xué)物的研究向著更高的層次發(fā)展。

（作者單位：西北民族大學(xué)）

[1]孫慶杰,丁霄霖.超臨界CO2萃取番茄紅素的初步研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè),1998,(24)：3.

[2]劉華.超臨界萃取技術(shù)在生物資源開發(fā)和有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用研究【J】.礦物巖石地球化學(xué)通報(bào).1998，（17）：1

[3]王立紅, 周麗莉, 雷雪, 等. 超臨界CO2萃取徐長卿中丹皮酚的工藝[J]. 沈陽藥科大學(xué)學(xué)報(bào), 2006, 23(1)：53-56

[4]廖周坤，姜繼祖，王化遠(yuǎn)，等. 超臨界CO2萃取藏藥雪靈芝中總皂甙及多糖的研究[J]. 中草藥，1998，29(9)：601-602

蘇照瑩（1992～），女，西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院在讀學(xué)生，本科，生物技術(shù)專業(yè)。