超臨界流體萃取法

劉瑋

1、超臨界流體的含義2、超臨界流體萃取法的原理3、發(fā)展歷史4、超臨界流體萃取的設備5、超臨界流體萃取法的應用6、超臨界流體萃取法的特點1、超臨界流體的含義1.1超臨界流體的含義

超臨界流體（Supercriticalfluid,SF）是一種物質狀態(tài)，當物質在超過臨界溫度及臨界壓力以上，氣體與液體的性質會趨近于類似，最后會達成一個均勻相之流體現(xiàn)象。超臨界流體類似氣體具有可壓縮性，而且又兼具有類似液體的流動性，密度一般都介于0.1到1.0g/ml之間。它是一種處于臨界溫度（Tc）、臨界壓力（Pc）以上介于氣體和液體之間的流體。超臨界流體具有類似氣體的較強穿透力和類似于液體的較大密度和溶解度，具有良好的溶劑特性，可作為溶劑進行萃取、分離單體。1.2常見的幾種超臨界流體

氣體種類沸點／℃臨界壓力／MPa臨界溫度／℃臨界密度／(g/ml)二氧化碳-78.07.3031.040.468氧化亞氮-89.07.1035.500.457乙烯-103.75.009.500.200三氯甲烷-83.24.6029.500.516六氟化碳-63.83.7745.560.730氮氣-195.83.28-147.00.310氬氣-185.74.70-122.30.434由于CO2的超臨界溫度接近室溫，且無色、無毒、無味，安全，對大部分物質不反應，不昂貴，可循環(huán)使用等優(yōu)點成為SF技術最常用的氣體。2、超臨界流體萃取法（SFE）的原理

超臨界流體萃取分離技術是利用超臨界流體的溶解能力與其密度密切相關，通過改變壓力或溫度使超臨界流體的密度大幅改變。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質接觸，使其有選擇性地依次把極性大小、沸點高低和相對分子質量大小不同的成分萃取出來。

溶解度密度高壓密度增加溶解度增加溶質溶解在流體中降低壓力/升高溫度流體密度下降溶解度降低溶質析出3.發(fā)展歷史早在1822年，CagniardLaTour就觀察到了超臨界現(xiàn)象，他指出溫度超過某一值時，氣液界面就會消失。1879-1880年，Hannay和Hogarth發(fā)現(xiàn)了超臨界流體具有溶解其他物質的能力。1962年，Zosel在長鏈醇的制備中提出了超臨界流體可用于分離混合物的結論。奠定了超臨界萃取過程開發(fā)的基礎。1979年，Vitzthum申請了超臨界流體萃取法脫出茶葉中的咖啡因的專利。1982年，聯(lián)邦德國的SKW公司的世界上第一套大規(guī)模超臨界流體萃取工業(yè)化裝置問世。4.超臨界流體萃取工藝流程CO2-超臨界萃取的工藝流程圖

工業(yè)大生產中的設備圖5.超臨界流體萃取的應用4.1可以用于揮發(fā)油的提取廉宜君等采用正交試驗，以揮發(fā)油得率為指標，比較超臨界CO2萃取及水蒸氣蒸餾兩種方法的提取效果，從而確定揮發(fā)油的最佳提取工藝。在最佳提取工藝條件下，采用水蒸氣蒸餾法，揮發(fā)油的平均得率為0.820g/100g；而在最佳提取工藝條件下，采用超臨界CO2萃取的揮發(fā)油的平均得率為1.38g/100g，由此可見，采用超臨界CO2萃取可以大大增加揮發(fā)油的得率。4.2咖啡因咖啡中的咖啡多飲有害，必須將其除去。傳統(tǒng)方法：二氯乙烷提取缺點：在除去咖啡因的同時，也提取了咖啡中的芳香物質，而且殘留二氯乙烷不易除凈，影響咖啡質量。超臨界CO2萃取法：使得咖啡因含量從原來的1%左右降低至0.02%。無溶劑殘留。且保留了咖啡中的芳香物質。紫杉醇來源于紅豆杉屬樹木，是治療卵巢癌的有效藥物。用超臨界CO2萃取技術加入乙醇為夾帶劑，從短葉紅杉的根皮中萃取紫杉醇，效果優(yōu)于乙醇萃取法。黃云湖等人采用超臨界流體萃取法從紅景天中萃取出對人體皮膚有美容護理作用的天然活性成分----紅景天素。按照這種方法萃取的紅景天素，完全提出了紅景天中對皮膚無用的其他成分。本試驗采用水蒸氣蒸餾法和CO2超臨界萃取法進行沙棗花中揮發(fā)油的提取，以揮發(fā)油得率為參考標準，通過正交試驗對提取條件進行優(yōu)選提取。前者工藝簡單、成本低，但提取率相對也較低，且其過程易造成對熱不穩(wěn)定及易氧化成分的破壞。由上面兩個表格，可以明顯的看出：采用超臨界CO2提取得到的沙棗花中的揮發(fā)油的含量明顯高于水蒸氣蒸餾法。6.超臨界流體萃取的特點

優(yōu)點：1.萃取效率高，收率較高；2.可以有選擇地進行中藥中多種物質的分離，從而可減少雜質，使中藥有效成分高度富集，便于減小劑量和控制質量；3.操作溫度低，能較完好地保存中藥有效成分不被破壞，易發(fā)現(xiàn)新成分；

4.SFE—CO2具有抗氧化滅菌作用，有利于保證和提高天然物產品的質量；5.提取時間快,生產周期短；6.工藝流程簡單，操作方便，節(jié)省勞動力和大量有機溶劑，能耗低，無殘留溶劑，減少三廢污染；7.應用于分析或與GC、IR、MS、LC等聯(lián)用成為一種高效的分析手段，將其用于中藥質量分析，能客觀地反映中藥中有效成分的真實含量。缺點及局限性：（1）對油溶性成分溶解能力較強而對水溶性成分溶解能力較低；（2）設備造價較高而導致產品成本中的設備折舊費比例過大；（3）更換產品時清洗設備較困難。參考文獻高福成.現(xiàn)代食品工程高新技術.北京：中國輕工業(yè)出版社，1