超臨界流體萃取技術提取中藥有效成分趙羅娜2012079主要內(nèi)容1.超臨界萃取技術在中草藥研究中的應用2.黃連中生物堿的超臨界CO2萃取工藝研究3.CO2超臨界萃取法提取南方紅豆杉中紫杉醇的工藝研究4.總結超臨界萃取技術在中草藥研究中的應用[1]董新艷,張興儒(青海大學化工學院,青海西寧810016)摘要:綜述了超臨界流體萃取技術在提取中草藥的有效成分、重金屬離子、去毒滅菌和去除中草藥中的農(nóng)藥等方面的應用以及壓力、溫度、提攜劑、原料顆粒等因素對超臨界萃取過程的影響。關鍵詞:超臨界萃取;中草藥;有效成分中圖分類號:TQ461文獻標識碼:A文章編號:1006-8996(2005)03-0015-04超臨界萃取技術在中草藥研究中的應用[1]welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience1.超臨界流體萃取的性質和原理

超臨界流體(SupercriticalFluid)是超過臨界溫度和臨界壓力的高密度流體,它的性質介于氣體和液體之間,兼有兩者的優(yōu)點:其對液體、固體物質的溶解能力與液體溶劑相當;有與氣體相當?shù)母邼B透能力以及運動速度和流動性能,這些特性使超臨界流體的傳質速率比液體溶劑提高很多。超臨界流體最重要的性質是具有很大的壓縮性,在臨界點附近,溫度和壓力的微小變化會引起超臨界流體密度的較大變化。因此,在萃取過程中,通過調節(jié)超臨界流體的壓力和溫度來改變密度,使溶質的溶解能力發(fā)生大幅度變化,可以有選擇地溶解目的成分,來實現(xiàn)萃取和分離過程[4]。與傳統(tǒng)方法相比,超臨界萃取具有萃取時間短、得率高、有效成分含量高、質量穩(wěn)定等優(yōu)點。超臨界萃取技術在中草藥研究中的應用[1]welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience

2.超臨界萃取技術在中草藥研究中的應用

2.1利用超臨界萃取技術提取中草藥的有效成分2.2提取中草藥中的重金屬離子2.3合理改變中藥形狀2.4去毒滅菌作用2.5分析檢測及去除中草藥中的農(nóng)藥超臨界萃取技術在中草藥研究中的應用[1]welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience

2.超臨界萃取技術在中草藥研究中的應用

2.1利用超臨界萃取技術提取中草藥的有效成分目前,國內(nèi)外研究者多采用二氧化碳超臨界萃取技術提取中草藥中不同種類的藥用成份,如揮發(fā)油、生物堿、萜類、丙素酚類、醌類及葸衍生物及其他成分等。

揮發(fā)油的提取:據(jù)報道,于恩平等[5]用CO2SFE從月見草種子中萃取月見草油,結果月見草精油的色澤和透明度,有顯著生理活性的C)亞麻酸的含量均優(yōu)于溶劑法。李菁[6]等用超臨界CO2萃取當歸揮發(fā)油,采用壓力30MPa,溫度44e,時間3h,收率為115%,對所得精油進行GC-MS分析后,首次分離鑒定得到常規(guī)法得不到的一系列烷烴、有機酸及酯類等28個成分。除此,王海波[7]報道,用超臨界CO2技術萃取蛇床子揮發(fā)油的成分,李娟等[8]用超臨界CO2技術萃取沙棘籽油的化學成分等。超臨界萃取技術在中草藥研究中的應用[1]welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience

2.超臨界萃取技術在中草藥研究中的應用

2.1利用超臨界萃取技術提取中草藥的有效成分目前,國內(nèi)外研究者多采用二氧化碳超臨界萃取技術提取中草藥中不同種類的藥用成份,如揮發(fā)油、生物堿、萜類、丙素酚類、醌類及葸衍生物及其他成分等。

揮發(fā)油的提取:據(jù)報道,于恩平等[5]用CO2SFE從月見草種子中萃取月見草油,結果月見草精油的色澤和透明度,有顯著生理活性的C)亞麻酸的含量均優(yōu)于溶劑法。李菁[6]等用超臨界CO2萃取當歸揮發(fā)油,采用壓力30MPa,溫度44e,時間3h,收率為115%,對所得精油進行GC-MS分析后,首次分離鑒定得到常規(guī)法得不到的一系列烷烴、有機酸及酯類等28個成分。除此,王海波[7]報道,用超臨界CO2技術萃取蛇床子揮發(fā)油的成分,李娟等[8]用超臨界CO2技術萃取沙棘籽油的化學成分等。超臨界萃取技術在中草藥研究中的應用[1]welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience

2.超臨界萃取技術在中草藥研究中的應用

萜類的提取:青蒿素是菊科植物黃花蒿的一種倍半萜內(nèi)酯類成分,是我國唯一得到國際承認的抗瘧新藥。葛發(fā)歡[1,2]等采用超臨界CO2作溶劑,從黃花蒿中循環(huán)提取分離青蒿素,提取產(chǎn)率可達92%,并提出了最佳的工藝條件。

生物堿的提取:李玲[9]等采用雙水平、雙因子設計法對中藥材馬藍、菘藍、蓼藍的有效成分靛玉紅的萃取條件進行了系統(tǒng)研究,并用微孔高效液相色譜法進行含量監(jiān)測,證明超臨界CO2萃取省時、經(jīng)濟,選擇性可調性很強,可應用于中草藥的質量控制。

丙素酚類的提取:包括黃酮類、香豆素類、木質素類、木脂素類等。銀杏葉的研究已成為熱點之一。鄧啟煥[10]等建立了一套超臨界流體萃取小試中試裝置,以一種特殊的醇類物質為夾帶劑,提取銀杏葉有效成分銀杏黃酮和內(nèi)脂,得率高出溶劑萃取法兩倍,且提取質量高于溶劑萃取法國際現(xiàn)行公認的質量標準,無重金屬殘余。

超臨界萃取技術在中草藥研究中的應用[1]welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience

2.超臨界萃取技術在中草藥研究中的應用

醌類及葸衍生物的提取:丹參酮òA是丹參脂溶性有效成分之一,蘇子仁[3]等采用超臨界萃取加乙醇作為夾帶劑,萃取壓力為20MPa,溫度40e,得到結晶狀物及深紅色夾帶劑液,丹參酮òA的含量高,其采用的SFE-CO2萃取方法優(yōu)于乙醇提取工藝。李云華[11]等學者用超臨界萃取從大黃中提取大黃素,提取效率較高。

其它成分的提取:Catchpole[12]等用SC)CO2和乙醇從金絲桃中萃取到脂肪酸和植物固醇,收率達10%~12%,從卡法胡椒中萃取得到卡法內(nèi)酯的收率可達3%~8%。

超臨界流體萃取技術及其在中藥提取中的應用[2]welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience1.溫度：一定壓力下,升溫能增加被萃取物的揮發(fā)性,其在SCF的濃度提高,使萃取數(shù)量增大;但另一方面,升溫使SCF密度降低,溶解能力下降,造成萃取數(shù)量減少。因而溫度影響較復雜,需綜合考慮上述兩方面的影響。2.壓力：萃取溫度一定時,增大壓力,SCF密度、溶劑的強度及溶質的溶解度增加。對不同物質,其萃取壓力不同。3.萃取物顆粒大?。狠腿∥镱w粒要適宜,粒度越小,與SCF接觸面積越大,有利于提高萃取速度;但同時,粒度過小會堵塞篩孔,造成摩擦升熱,使體系溫度升高,活性物質遭破壞。4.流體流量：SCF在萃取器中停留的時間延長,則與待萃取物質接觸時間增加,利于提高萃取效率;另一方面,流體的流量減少,會使萃取過程中的傳質推動力減小,傳質速度下降,從而影響了SCF的萃取能力。應該綜合考慮這兩方面來確定流體流量。主要影響因素超臨界流體萃取技術及其在中藥提取中的應用[2]welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience5.夾帶劑和表面活性劑：夾帶劑,又稱改性劑,加入后與超臨界流體混合,改善了溶劑的極性及溶解性能。適宜的夾帶劑不但可提高被萃取組分的溶解度,同時也可提高萃取的選擇性,增大提取組分的純度。常用的夾帶劑大多為甲醇、乙醇、丙酮、氯仿等有機溶劑,此外水、有機酸、有機堿等也可用作夾帶劑。夾帶劑的加入方式有靜態(tài)加入和動態(tài)加入兩種[4]。具體采用何種方式視情況而定:當基本的束縛作用是第一位影響時,采用靜態(tài)加入方式,因為最初高濃度極性溶劑的浸潤有利于待萃取成分的釋放;而SCF中溶解度低為主要因素時,則采用動態(tài)加入方式。也有把兩種方式聯(lián)合起來使用,但大多采用動態(tài)加入方式。有文獻報道把表面活性劑應用到SFE技術上,SFE則可以擴展到水溶液體系,并已成功地提取出如蛋白質這樣的極性大分子,進一步提高了萃取效率[5-6]。表面活性劑的使用對提高效率具有一定的意義,但同時表面活性劑的加入也帶來了與萃取物分離等問題。無論如何,表面活性劑的使用為SFE提供了一條有價值的新途徑,也是今后超臨界技術的研究方向之一。主要影響因素黃連中生物堿的超臨界CO2萃取工藝研究[3]

佟若菲1,張秋爽2,朱雪瑜3

(1.天津市兒童醫(yī)院,天津300074;2.天津生物化學制藥有限公司,天津

300308;

3.天津藥物研究院,天津300193)摘要：目的:研究黃連中生物堿的超臨界CO2萃取工藝。方法:采用單因素和正交實驗的方法，考查萃取壓力、萃取溫度、萃取時間和物料粒度等因素對黃連中生物堿超臨界CO2萃取物得率的影響。結果:超臨界CO2萃取黃連中生物堿影響因素從高到低依次為萃取壓力、萃取溫度、萃取時間。最佳萃取工藝條件為:萃取壓力30MPa,物料粒度40~60目,萃取溫度60℃,萃取時間1.5h。此條件下黃連中生物堿萃取率為14.24%。結論:該方法提取效率高、穩(wěn)定、準確、重現(xiàn)性好。關鍵詞：黃連,生物堿,超臨界二氧化碳萃取中圖分類號:TQ46文獻標識碼:A文章編號:1006-5687(2010)05-0071-03黃連中生物堿的超臨界CO2萃取工藝研究[3]

welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience黃連為毛茛科植物黃連(CoptischinensisFranch)三角葉黃連(CoptisdeltoideaCYChengetHsiao)或云連(CoptisteetaWall)的干燥根莖,性味苦,寒,具有清熱燥濕,瀉火解毒等功效。其化學成分有異喹啉類生物堿(Isoquinolinealkaloids)、阿魏酸和綠原酸,生物堿類主要為小檗堿、黃連堿、巴馬亭、藥根堿、表小檗堿及木蘭花堿等,一般以小檗堿(berberine)為質控目標。生物堿類成分多以親脂性的游離形式存在于植物中。黃連中簡單生物堿在總生物堿中所占比例非常大,而簡單生物堿為小分子物質,故提取多采取醇提和酸提等方法[4-7]。但這些方法存在提取率低、有機溶劑殘留等缺點。醇提過程中的濃縮會造成大量生物堿的損失,酸提取法不僅時間長,而且在提取過程中易造成易氧化成分的破壞與損失,對部分成分有破壞作用。超臨界CO2流體萃取技術是一項高新型物質分離精制技術,具有在接近室溫的環(huán)境下進行萃取,不會破壞生物活性物質,操作方便,能耗低,無污染,分離能力高,無溶劑殘留等優(yōu)點。中藥中生物堿極性較大,單純提高萃取壓力并不能明顯的改善生物堿在流體中的溶解度[9],因此一般通過加入夾帶劑來改善溶劑的極性和溶解性能,來促進成分的溶出和提高萃取率,而且生物堿容易以鹽的形式存在于植物體中,常加堿化試劑來提高其萃取率。本實驗選用乙醇為夾帶劑,主要研究萃取壓力、萃取溫度、萃取時間和物料粒度對超臨界CO2流體萃取黃連中生物堿的影響,探討最佳的萃取工藝條件,旨在為黃連藥材在國內(nèi)的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

黃連黃連中生物堿的超臨界CO2萃取工藝研究[3]

1.儀器與材料HA220-50-06型超臨界流體CO2萃取裝置(江蘇南通華安超臨界萃取有限公司)。黃連藥材產(chǎn)地四川,經(jīng)本院中藥鑒定教研室鑒定;CO2(體積分數(shù)為99.5%)。2.

方法與結果2.1單因素實驗2.2正交實驗黃連中生物堿的超臨界CO2萃取工藝研究[3]

2.1單因素實驗

2.1.1

萃取壓力對萃取率的影響

黃連粉碎,過40目篩,在萃取溫度為55℃,萃取時間為2h,萃取壓力分別為15、20、25、30和35MPa時進行超臨界CO2萃取,考查萃取壓力對萃取率的影響。結果見表1。萃取率隨著壓力的增大而增大,當壓力超過30Mpa時萃取率反而下降,故在后續(xù)的正交實驗中采用25、30和35MPa進行考查。

表1萃取壓力對黃連生物堿萃取率的影響2.1.2

萃取溫度對萃取率的影響

黃連粉碎,過40目篩,在萃取壓力為30MPa,萃取時間為2h,萃取溫度分別為40、45、50、55、60、65和70℃時進行超臨界CO2萃取,考查萃取溫度對萃取率的影響。結果見表2。隨著萃取溫度的提高,生物堿萃取率也隨之增大,但萃取溫度提高到60℃以上時,萃取率迅速降低。故在后續(xù)的正交實驗中萃取溫度選擇55、60和65℃進行考查。黃連中生物堿的超臨界CO2萃取工藝研究[3]

表2萃取溫度對黃連生物堿萃取率的影響2.1.3萃取時間對萃取率的影響

黃連粉碎,過40目篩,在萃取壓力為30MPa,萃取溫度為60℃,萃取時間分別為0.5、1.0、1.5、2.0和2.5h時進行超臨界CO2萃取,考查萃取時間對萃取率的影響。結果見表3。萃取率隨著萃取時間的增長也在增長,但時間過長萃取率反而下降,可能是由于隨著時間的延長其他成分萃取率增加的緣故。故在后續(xù)的正交實驗中提取時間選擇1.0、1.5和2.0h。表3萃取時間對黃連生物堿萃取率的影響黃連中生物堿的超臨界CO2萃取工藝研究[3]2.1.4物料粒度對萃取率的影響黃連粉碎,分別過20、40、60和80目篩,在萃取壓力為30MPa,萃取溫度為60℃條件下,萃取時間定為1.5h,考查物料粒度對萃取率的影響。結果見表4。粒度越小萃取率越高,但時間過長萃取率反而下降,可能是由于物料過細容易造成通路堵塞和粉碎過程中產(chǎn)生的高溫使揮發(fā)成分損失,而且物料過細增加了粉碎的難度,因此適宜的粒度應為40~60目。表4粉碎粒度對黃連生物堿萃取率的影響2.1.5乙醇用量對總生物堿得率的影響

應用SCF-CO2萃取時采用夾帶劑對萃取過程進行強化,既可以提高萃取效率,同時還能降低萃取過程的操作壓力。見表5。隨著夾帶劑用量的提高,總生物堿得率經(jīng)歷了一個先增后減的變化過程,尤其是開始時遞增的趨勢顯著,當夾帶劑的用量達到200ml時,總生物堿得率最高,故確定最佳夾帶劑用量為200ml。黃連中生物堿的超臨界CO2萃取工藝研究[3]表5夾帶劑的體積分數(shù)對總生物堿得率的影響2.2正交實驗

綜合各因素對黃連生物堿萃取率影響的研究結果,確定了萃取溫度、萃取壓力、萃取時間的參數(shù)范圍。以萃取率為考核指標,采用L9(34)正交實驗優(yōu)化萃取工藝條件。各因素及水平值見表6。2.2.1正交實驗結果

實驗結果見表7。方差分析結果見表8。從表7中看出,各因素對萃取率的影響順序為:萃取壓力>萃取溫度>萃取時間,最佳萃取工藝為A2B2C2,即萃取壓力30Mpa,萃取溫度60℃,萃取時間1.5h。通過表8方差分析可知,萃取壓力對萃取率的影響最為顯著,其他因素沒有太大的顯著性。黃連中生物堿的超臨界CO2萃取工藝研究[3]表6SFE萃取黃連生物堿因素水平表表7L9(34)正交實驗結果黃連中生物堿的超臨界CO2萃取工藝研究[3]表8L9(34)方差分析結果注:F0.05(2,2)=19.00,P<0.052.2.2

驗證試驗

為了進一步驗證此結果的準確性,按最佳條件進行3次驗證實驗,黃連生物堿