超臨界流體萃取法

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(shè)備5、超臨界流體萃取法的應(yīng)用6、超臨界流體萃取法的特點(diǎn)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(zhì)狀態(tài)，當(dāng)物質(zhì)在超過(guò)臨界溫度及臨界壓力以上，氣體與液體的性質(zhì)會(huì)趨近于類似，最后會(huì)達(dá)成一個(gè)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(dòng)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(qiáng)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(jìn)行萃取、分離單體。1.2常見(jiàn)的幾種超臨界流體

氣體種類沸點(diǎn)／℃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?dú)?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(wú)色、無(wú)毒、無(wú)味，安全，對(duì)大部分物質(zhì)不反應(yīng)，不昂貴，可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)成為SF技術(shù)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(shù)是利用超臨界流體的溶解能力與其密度密切相關(guān)，通過(guò)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(zhì)接觸，使其有選擇性地依次把極性大小、沸點(diǎn)高低和相對(duì)分子質(zhì)量大小不同的成分萃取出來(lái)。

溶解度密度高壓密度增加溶解度增加溶質(zhì)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(zhì)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(guò)某一值時(shí)，氣液界面就會(huì)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(zhì)的能力。1962年，Zosel在長(zhǎng)鏈醇的制備中提出了超臨界流體可用于分離混合物的結(jié)論。奠定了超臨界萃取過(guò)程開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。1979年，Vitzthum申請(qǐng)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(guó)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(wèn)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(chǎn)中的設(shè)備圖5.超臨界流體萃取的應(yīng)用4.1可以用于揮發(fā)油的提取廉宜君等采用正交試驗(yàn)，以揮發(fā)油得率為指標(biāo)，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(jiàn)，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(diǎn)：在除去咖啡因的同時(shí)，也提取了咖啡中的芳香物質(zhì)，而且殘留二氯乙烷不易除凈，影響咖啡質(zhì)量。超臨界CO2萃取法：使得咖啡因含量從原來(lái)的1%左右降低至0.02%。無(wú)溶劑殘留。且保留了咖啡中的芳香物質(zhì)。紫杉醇來(lái)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(shù)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(duì)人體皮膚有美容護(hù)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(duì)皮膚無(wú)用的其他成分。本試驗(yàn)采用水蒸氣蒸餾法和CO2超臨界萃取法進(jìn)行沙棗花中揮發(fā)油的提取，以揮發(fā)油得率為參考標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)提取條件進(jìn)行優(yōu)選提取。前者工藝簡(jiǎn)單、成本低，但提取率相對(duì)也較低，且其過(guò)程易造成對(duì)熱不穩(wěn)定及易氧化成分的破壞。由上面兩個(gè)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(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：1.萃取效率高，收率較高；2.可以有選擇地進(jìn)行中藥中多種物質(zhì)的分離，從而可減少雜質(zhì)，使中藥有效成分高度富集，便于減小劑量和控制質(zhì)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(chǎn)品的質(zhì)量；5.提取時(shí)間快,生產(chǎn)周期短；6.工藝流程簡(jiǎn)單，操作方便，節(jié)省勞動(dòng)力和大量有機(jī)溶劑，能耗低，無(wú)殘留溶劑，減少三廢污染；7.應(yīng)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(zhì)量分析，能客觀地反映中藥中有效成分的真實(shí)含量。缺點(diǎn)及局限性：（1）對(duì)油溶性成分溶解能力較強(qiáng)而對(duì)水溶性成分溶解能力較低；（2）設(shè)備造價(jià)較高而導(dǎo)致產(chǎn)品成本中的設(shè)備折舊費(fèi)比例過(guò)大；（3）更換產(chǎn)品時(shí)清洗設(shè)備較困難。參考文獻(xiàn)高福成.現(xiàn)代食品工程高新技術(shù).北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1