提要 对超临界流体萃取技术的基本原理,发展过程以及在中药提取分离中的应用研究进行了综述。
关键词 超临界流体萃取; 中药; 提取分离
中图分类号:R284.2 文献标识码:B 文章编号:1008-0805(2000)05-0476-01
1 概述
超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction,缩写SCFE.)是一种新型的提取分离技术,它利用流体(溶剂)在临界点附近某区域(超临界区)内,与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能,且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动,这种流体可以单一的,也可以是复合的,添加适当的夹带剂可以大大增加其溶解性和选择性。利用这种超临界流体(SCF)作溶剂,可以从多种液态或固态混合物中萃取出待分离的组分[1]。
早在1879年,有关超临界流体(SCF)对液体和固体物质具有显著溶解能力的这种物理现象,Hannay和Hogarth就曾报道过。20世纪50年代美国的Todd和Elain从理论上提出SCFE用于萃取分离的可能性。60年代以后,前西德对这一技术首先做了大量基础和应用研究。但直到70年代才用于提取分离操作,此后各国学者迅速认识到SCF的独到物理化学性质,开始进行多方面的研究工作,一度使SCFE技术成为科学研究领域的热点之一,也使SCFE技术应用和发展到许多领域,特别是1978-01在西德Essen举行的首次SCFE技术研讨会,可称之为现代SCFE技术开发的里程碑。这次会议不仅对该技术的推广应用产生了巨大影响,而且也促进了对相关问题的研究,如分离过程基本原理及相平衡理论测试分析手段,基础数据及应用范围、设备结构和设计方法等。近20年来的研究表明:SCFE技术特别适用于分离热敏性、高附加值、单用量少的产品。
在医药行业中常用的萃取剂为CO2,因为CO2无毒,不易燃易爆,价廉,有较低的临界压力和温度,易于安全地从混合物中分离出来。
超临界CO2萃取方法与传统的水蒸汽蒸馏法、溶剂萃取法等相比,其最大的优点是可以在近常温的条件下提取分离,几乎保留产品中全部有效成分。过程无有机溶剂残留,产品纯度高,收率高,操作简单,节能。
2 SCFE-CO2在中草药提取分离上的应用[2,3,4,5,6,7,8]
利用超临界CO2萃取中草药中有效成分,已引起国内外众多学者的关注,并进行广泛研究,提出了许多中草药提取分离的SCFE工艺条件(或称SCFE-软件),正逐步推广应用到规模生产中去。其利用方法和范围可归纳为以下几个方面:
2.1 单味中草药提取分离,包括单一成分或几种极性相似成分的提取分离。
2.2 复方中草药制剂提取物的提取分离,获得多种成分的萃取物,同类物质按照沸点由低到高逐渐进入超临界相。
2.3 与传统的提取方法或其他单元操作结合应用来提取分离所需的活性成分,去除非需要成分。
2.3.1 用于粗提取物的精制,去除有害的成分,如银杏叶提取物(GBE)中的酚酸性成分的去除,可使GBE中该类成分降低到10-5级。
2.3.2 用于去除或减少粗提取物中农药残留量及重金属残留量,以便与国际标准接轨。
2.3.4 去除或减少粗提取物中有毒有害溶剂的残留量。
2.4 与其它光谱、色谱分析方法(如UV,HPLC,GC,TLC等)或MC等方法联用,对中药中有效成分进行更准确更有效的定量分析,进样量可达mg级(ml级),甚至可达g级。
近年来我国利用SCFE技术对中草药的研究和开发也取得了很大进步。国产CO2-SCFE设备已研制成功,具备生产分析型和生产型两档CO2-SCFE设备的能力,研究和开发出了成熟的CO2-SCFE工艺技术(软件)的中草药有:银杏叶、金银花、紫草、紫杉、沙棘油、怀牛膝、乳香、没药、月见草、黄花蒿、白芍、生姜、当归、珊瑚姜、石菖蒲、飞龙掌血、长春藤、茵陈、光菇子、大蒜、木香等近30种。
超临界流体萃取技术在中药提取分离中的应用前景广阔,特别是对一些资源少,疗效好,剂量小,附加值高的产品极为适用。另外伴随着高压技术的不断发展和提高,SCFE技术与设备的投资费用将会大大降低,若与其它单元操作结合应用,其效率会更高,对促进中药生产现代化发展将会起到积极的推动作用。
作者简介:张大鹏(1968-),男(汉族),山东临沂市人,现任助理工程师,主要从事技术开发工作.
张大鹏(山东鲁南制药厂,山东临沂 276003)
苏瑞强(山东鲁南制药厂,山东临沂 276003)
姜倩倩(山东省临沂妇幼保健院 276000)
参考文献:
[1] 高福成.现代食品工程高新技术(第1版)[M].北京:中国轻工业出版社,1997∶378~390
[2] 夏开元.二氧化碳超临界流体萃取研究进展.中成药,1997,19(5)∶43
[3] 曾美怡,赵世善.超临界流体萃取法及其在生药分析上的应用.中草药,1985,16(5)∶17
[4] 张忠义,邹恒琴,黄昌全.超临界流体萃取技术及其在中药化学成分研究中的应用.中成药,1987,19(1)∶45
[5] 陈 虹,邓 修.木香挥发油的超临界CO2萃取及质量研究.中草药,1997,28(6)∶337
[6] 姜继祖,叶开润,廖周坤,等.超临界CO2流体萃取光菇子中秋水仙碱的研究.中草药,1997,28(3)∶147
[7] 王建平,石景永,石川勉.超临界流体在萃取飞龙掌血成分上的应用.中草药,1990,21(11)∶18
[8] 李金华,万国存,刘 毅,等.珊瑚姜挥发组分的超临界CO2萃取工艺.中草药,1997,28(2)∶78