●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?，F(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?，F(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流體萃取對于黃酮類化合物非常有效。對 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?！?】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。但對于植物化學(xué)物的提取同樣具有其自身固有缺點(diǎn)，對于許多強(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 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)。