分离分析化学论文-应化081班-周才湖

超临界流体萃取在中草药提取中的应用 周才湖 10088040 （华东理工大学化学 上海200237） 摘要：介绍了超临界萃取的原理、特点、以及影响超临界萃取的因素等，并对超临界萃取在中草药中提取蛋黄卵磷酯、姜黄油、云木香和红花籽和生物碱进行了较详细的介绍。 关键字：超临界；CO2；萃取；中草药 Supercritical liquid extraction technique applied in natural products Zhou Caihu 10088040 (Department of Chemistry, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237) Abstract：Introduced the principle of supercritical fluid extraction, characteristics, and impact of factors such as supercritical fluid extraction, and supercritical fluid extraction in herbal extract egg yolk lecithin, ginger butter, and safflower seeds and woody cloud alkaloids were more in detail. Key：Supercritical; CO2; extraction; natural products 超临界萃取分离提纯天然产物和中草药的优势十分明显，具有产物纯度高、无溶剂残留、适于热敏性物料、成分保留完整_清洁环保等优点[1]。超临界流体是指物体处于其临界温度和临界压力以上状态时，性质介于气体和液体之间的流体。它兼有气体、液体的双重特性，即具有类似气体的良好扩散能力，可以快速流动和传递，有具有类似液体的良好溶解能力。早在1879年，HarHly就发现了超临界流体的独特溶解现象，但还未引起人们的注意。直到1978年，超临界流体萃取作为一种新型分离技术受到了人们的极大关注，在基础理论研究、工艺、设备的设计以及工业化等方面都取得了较大发展。超临界萃取作为一种独特，高效，清洁的新型提取、分离手段，在食品工业、精细化工、医药工业已经展现出良好的应用前景[2]。在发达国家，超临界流体萃取技术发展很快，各国纷纷推出各具特色的提取装置，已从实验室走向工业化阶段。 1 超临界萃取的原理 物质的物理状态可以用PT相图进行描述，图1-1是纯流体典型压力-温度图，在图中，固态、液态、气态的三种相态被升华线、熔融线和沸腾线所限定。在线上则表示两相之间的平衡状态，而当沸腾线延伸至临界点处终止。临界点所对应的温度和压力分别称临界温度(Tc)和临界压力(Pc)，当温度高于图1-1纯物质的温度压力相图临界温度，压力高于临界压力时，物质便处于超临界状态。此时流体只有一个相存在，兼具气体和液体的性质，故称此时的物质为超临界流体(SCF)。 图1-1 纯物质的温度压力相图 可傲超临界流体萃取的溶剂很多，但是在实际中，由于受到溶解度、选择性、临界点参数、腐蚀性、毒性、易燃性、价格以及化学反应的可能性等一系列因素的限制，常采用的超临界流体溶剂并不太多。 表1-2 几种常用超临界流体萃取溶剂的临界参数 物质 物质临界温度Tc,℃ 临界压力Pc,MPa 临界密度ρc，g/cm3 二氧化碳 31.06 7.39 0.448 乙烷 32.4 4.89 0.203 乙烯 9.5 5.07 0.20 丙烯 92 4.67 0.23 水 374.2 22.00 0.344 氨 132.3 11.28 0.24 苯 288.9 4.89 0.302 甲苯 318 4.11 0.29         表1-2列出近来常用做超临界流体萃取溶剂的临界性质[3]。目前超超临界流体应用较多的是二氧化碳，因其临界温度为31.26℃，临界压力为7.2Mpa，临界条件易达到，并且具有化学性质不活泼、对大部分物质不反应、无色无毒无味、不燃烧、安全性好、价格便宜、纯度高、容易获得等优点，因此，在超临界萃取中常用。利用超临界流体兼有气液两重性的特点，它既具有气体相当高的渗透能力，又兼有与液体相近的密度和对物质优良的溶解能力，这种溶解能力能够随着体系参数、温度和压力而发生变化，因而可以通过改变体系的温度和压力使被提取物的溶解度发生变化而分离出来，从而达到分离提取的目的。 2 提高萃取效率的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 提高萃取效率的方法除了适当提高萃取压力、选取合适萃取温度和增大超临界流体流量之外, 还可以采用加入适量的夹带剂, 利用高压电场和超声波等措施。 2.1 加入夹带剂 加入适量合适的夹带剂可明显提高超临界流体对被萃取组分的选择性和溶解度。张昆等[4]对夹带剂甲醇的加入对超临界流体的溶解能力和萃取选择性进行了研究，结果表明甲醇的加入可以显著增加流体的溶解能力，且其增加的程度随甲醇的添加量的增加而增加，这在一定程度上有利于极性物质的提取，但是加入甲醇后会使流体的选择性降低。因此在添加夹带剂时，应选择最优添加量。 在选择萃取剂时应注意以下几点: (1) 在萃取阶段, 夹带剂与溶质的相互作用是首要的, 即夹带剂的加入能使溶质的溶解度较大幅度提高；(2) 在溶质再生(分离) 阶段, 夹带剂应易于与溶质分离；(3) 在分离涉及人体健康的产品时, 如药品、食品和化妆品等, 还需注意夹带剂的毒性问题。 2.2 利用高压电场 高压脉冲电场可显著改善萃取溶质与膜脂等成分的互溶速率及通过细胞壁物质的传质能力, 从而提高萃取效率。宁正祥等[5]用高压脉冲电场强化超临界CO2 萃取荔枝种仁精油, 在300MPa 以下时,高压脉冲处理可明显改善超临界萃取效率；尤其是在萃取率低于80%时, 高压脉冲电场效果显著。 2.3 利用超声波 在超临界流体萃取天然生物资源活性有效成分的过程中, 采用强化措施减少萃取的外扩散阻力往往能取得很好的萃取效果。陈钧等[6]研制了带有超声换能器的萃取器, 利用超声强化超临界萃取中的传质过程。方瑞斌等[7]用超声波强化超临界CO2萃取紫杉醇。研究表明, 如要完全萃取紫杉醇, 未强化超声超临界CO2 的萃取时间是强化超声超临界CO2 的3 倍。在对1.1%紫杉醇浸膏的萃取实验中,强化超声的超临界CO2 很快达到100%萃取, 而未强化超声的超临界萃取在3 倍时间及用量相同条件下只达到41%的萃取率, 这充分显示了超临界萃取与超声技术并用的优越性。Ai- jun Hu 等[8]对超声强化超临界流体萃取薏苡种子中的薏苡油和薏苡仁酯的研究也表明, 超声强化技术可以很大程度地提高萃取效率。此外, 还有一些强化措施包括搅拌、增加流量或采用移动床等, 这些措施都是为了达到减少萃取中外扩散阻力的目的。 3 超临界萃取的装置及操作 基本流程为：CO2一萃取釜一分离I一分离II一回路(流程简图见图1-3)，携带剂可通过计量泵加入。实验设备的萃取系统主要包括高压柱塞泵、过滤器、缓冲罐、萃取釜、分离釜。萃取釜和分离釜的压力可以由控制阀控制并由压力表读数，温度可以温度控制器控制并读数CO2流体的流量控制是通过柱塞泵频率和控制阀门的开度配合控制的，流量数值可以由数显式流量计读出。辅助系统包括氟利昂冷却系统和循环水加热系统。氟利昂冷却系统主要起将CO2冷却，保证进入高压柱塞泵的进口为液态CO2。循环水加热系统包括萃取釜、分离釜加热装置，均为独立式恒温水浴循环加热系统，可自由设定不同的实验工艺条件。 试图1-3临界设备流程简图 验开始前，首先检查各密封元件接口处是否紧固，通入CO2气体检漏，在听不到漏气声后，开启冷却系统和循环水加热系统，使冷却温度达到设定的温度，循环水温度达到设定温度，温度波动幅度达到允许范围，装入一定物料入装料简，称量质量后，拧紧顶盖分布板放入萃取釜，再拧紧萃取釜密封顶盖。打开阀门和调频柱塞泵开关，调节各阀门开度，使压力、流量稳定后，开始记录，20分钟采集样品一次，并称量其质量，当萃取物采集不再有时，即可判定萃取完全，关机，捧气，取出装料筒，等物料内CO2释放完全后，称量萃余物残渣质量，记录并求取萃出率。计算公式如下： 萃出率=(原料量一残渣量)／原料量×100％ 4 超临界流体技术的应用 目前超临界流体技术主要有下列应用研究领域：超临界流体色谱、超临界流体化学反应、超临界纳米材料制造技术、超临界萃取分离技术、超临界清洗技术、超临界高分子材料聚合技术、超临界染色技术、超临界流体干燥技术、超临界流体喷涂技术[9]，本文主要介绍超临界流体技术在中草药提取中的应用。 4.1 蛋黄卵磷酯的萃取 4.1.1 蛋黄卵磷酯的介绍 卵磷脂是由若干种磷脂质，油脂及其它成份组成的一种混合物。磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇是其中的主要构成成份。其中磷脂酰胆碱是最重要的有效成份，狭义上的卵磷脂就是指磷脂酰胆碱，卵磷脂具有表面活性，主要原因是因为卵磷脂分子中含有疏水性的脂肪酸链和亲水基团磷酸等基团。分子中一部分亲水，一部分亲油，是一种典型的两性电解质。卵磷脂无毒，具有表面活性等一系列优良性质，早就用作食品乳化剂和各种分散剂，其中卵磷脂和脑磷脂能以两种方式解离，是两性表面活性剂；磷脂酰肌醇只有酸式一种解离方式，是阴离子表面活性剂。 蛋黄中含有丰富的卵磷脂、中性脂质、胆固醇和蛋白质等生理有效成份，超临界CO2可以溶解其中的中性脂质和胆固醇，但蛋白质和卵磷脂不溶。利用这个原理，可以使用超临界CO2萃取工艺将其中的蛋黄油(胆固醇和中性脂质)去除得到卵磷脂。卵磷脂是一种淡黄色的透明或半透明的粘稠状物质，是人类生命的基础物质，是细胞最基本的构造物质之一[10]。 4.1.2 蛋黄卵磷酯萃取方案 蛋黄粉在萃取前需要使用颗粒机进行造粒，如果直接将蛋黄粉投入萃取釜进行萃取，随着柱塞泵的脉冲式输送，CO2极易在蛋黄粉中冲击出沟槽，直接从原料中流过，而起不到萃取的作用。常庆在硕士 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 中[9]运用正交试验法对萃取工艺进行了优化筛选，确定了超临界CO2：萃取蛋黄卵磷脂有最佳条件为：萃取压力为45MPa，萃取温度为45℃，萃取时间为6小时。 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 结果表明萃取压力、萃取温度、萃取流量等因素对萃取结果都有非常显著的影响，分离温度的影响最大。另外还对蛋黄粉的造粒进行了研究，确定了合适的颗粒密度。并对产品进行了全面的分析，包括常见理化指标、重金属等方面的指标。结果表明提取出的蛋黄卵磷脂符合各项国家卫生标准。 4.2 姜黄油的萃取 4.2.1 姜黄油的介绍 姜黄为姜科植物姜黄的干燥根茎，属姜料一年生草本植物，药用，调味用，有破血行气，通经止痛，祛风疗痒的功能。主要用于血瘀气滞，胸肋刺痛，经闭腹痛，腹中肿块，跌打肿痛等功效。主产于印度、日本、中国南方省区。原料采用其干燥根茎，传统工艺采用水蒸汽蒸馏法，但提取率较低，易破坏其他热敏性有效物质，并存在溶剂残留污染等问题。姜黄挥发油具有抗金黄色葡萄球菌的作用，对皮肤真菌有不同程度的抑制作用，并且还对癌的发生有预防及治疗的功效，另外还有抑制血小板聚集和血栓形成作用，促进脾淋巴细胞有丝分裂，改变脾淋巴细胞数量，清除自由基抑制脂质过氧化酶和环过氧化酶等作用[11]。超临界CO2萃取姜黄油与传统的方法相比，除了具有纯度高、收率大、品质优等优点，还有无污染，无溶剂残留，萃取速度快，易于控制等优点。因此采用SFE工艺改革姜黄传统的生产工艺具有十分重要的意义。