超臨界流體萃取技術(shù)在中藥提取中的應(yīng)用

超臨界流體萃取技術(shù)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(shù)在中草藥研究中的應(yīng)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(jié)超臨界萃取技術(shù)在中草藥研究中的應(yīng)用[1]董新艷,張興儒(青海大學(xué)化工學(xué)院,青海西寧810016)摘要:綜述了超臨界流體萃取技術(shù)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(yīng)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(guān)鍵詞:超臨界萃取;中草藥;有效成分中圖分類號:TQ461文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-8996(2005)03-0015-04超臨界萃取技術(shù)在中草藥研究中的應(yīng)用[1]welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience1.超臨界流體萃取的性質(zhì)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(zhì)介于氣體和液體之間,兼有兩者的優(yōu)點(diǎn):其對液體、固體物質(zhì)的溶解能力與液體溶劑相當(dāng);有與氣體相當(dāng)?shù)母邼B透能力以及運(yùn)動(dòng)速度和流動(dòng)性能,這些特性使超臨界流體的傳質(zhì)速率比液體溶劑提高很多。超臨界流體最重要的性質(zhì)是具有很大的壓縮性,在臨界點(diǎn)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(diào)節(jié)超臨界流體的壓力和溫度來改變密度,使溶質(zhì)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(shí)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(shí)間短、得率高、有效成分含量高、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。超臨界萃取技術(shù)在中草藥研究中的應(yīng)用[1]welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience

2.超臨界萃取技術(shù)在中草藥研究中的應(yīng)用

2.1利用超臨界萃取技術(shù)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(shù)在中草藥研究中的應(yīng)用[1]welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience

2.超臨界萃取技術(shù)在中草藥研究中的應(yīng)用

2.1利用超臨界萃取技術(shù)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(shù)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(bào)道,于恩平等[5]用CO2SFE從月見草種子中萃取月見草油,結(jié)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(dāng)歸揮發(fā)油,采用壓力30MPa,溫度44e,時(shí)間3h,收率為115%,對所得精油進(jìn)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(jī)酸及酯類等28個(gè)成分。除此,王海波[7]報(bào)道,用超臨界CO2技術(shù)萃取蛇床子揮發(fā)油的成分,李娟等[8]用超臨界CO2技術(shù)萃取沙棘籽油的化學(xué)成分等。超臨界萃取技術(shù)在中草藥研究中的應(yīng)用[1]welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience

2.超臨界萃取技術(shù)在中草藥研究中的應(yīng)用

2.1利用超臨界萃取技術(shù)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(shù)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(bào)道,于恩平等[5]用CO2SFE從月見草種子中萃取月見草油,結(jié)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(dāng)歸揮發(fā)油,采用壓力30MPa,溫度44e,時(shí)間3h,收率為115%,對所得精油進(jìn)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(jī)酸及酯類等28個(gè)成分。除此,王海波[7]報(bào)道,用超臨界CO2技術(shù)萃取蛇床子揮發(fā)油的成分,李娟等[8]用超臨界CO2技術(shù)萃取沙棘籽油的化學(xué)成分等。超臨界萃取技術(shù)在中草藥研究中的應(yīng)用[1]welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience

2.超臨界萃取技術(shù)在中草藥研究中的應(yīng)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(rèn)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(dá)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(shè)計(jì)法對中藥材馬藍(lán)、菘藍(lán)、蓼藍(lán)的有效成分靛玉紅的萃取條件進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并用微孔高效液相色譜法進(jìn)行含量監(jiān)測,證明超臨界CO2萃取省時(shí)、經(jīng)濟(jì),選擇性可調(diào)性很強(qiáng),可應(yīng)用于中草藥的質(zhì)量控制。

丙素酚類的提取:包括黃酮類、香豆素類、木質(zhì)素類、木脂素類等。銀杏葉的研究已成為熱點(diǎn)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(zhì)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(zhì)量高于溶劑萃取法國際現(xiàn)行公認(rèn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),無重金屬殘余。

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2.超臨界萃取技術(shù)在中草藥研究中的應(yīng)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(jié)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(xué)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(dá)10%~12%,從卡法胡椒中萃取得到卡法內(nèi)酯的收率可達(dá)3%~8%。

超臨界流體萃取技術(shù)及其在中藥提取中的應(yīng)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(fù)雜,需綜合考慮上述兩方面的影響。2.壓力：萃取溫度一定時(shí),增大壓力,SCF密度、溶劑的強(qiáng)度及溶質(zhì)的溶解度增加。對不同物質(zhì),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(shí),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(zhì)遭破壞。4.流體流量：SCF在萃取器中停留的時(shí)間延長,則與待萃取物質(zhì)接觸時(shí)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(zhì)推動(dòng)力減小,傳質(zhì)速度下降,從而影響了SCF的萃取能力。應(yīng)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(shù)及其在中藥提取中的應(yīng)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(shí)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(jī)溶劑,此外水、有機(jī)酸、有機(jī)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(dòng)態(tài)加入兩種[4]。具體采用何種方式視情況而定:當(dāng)基本的束縛作用是第一位影響時(shí),采用靜態(tài)加入方式,因?yàn)樽畛醺邼舛葮O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(shí),則采用動(dòng)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(dòng)態(tài)加入方式。有文獻(xiàn)報(bào)道把表面活性劑應(yīng)用到SFE技術(shù)上,SFE則可以擴(kuò)展到水溶液體系,并已成功地提取出如蛋白質(zhì)這樣的極性大分子,進(jìn)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(shí)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(jià)值的新途徑,也是今后超臨界技術(shù)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(xué)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(shí)驗(yàn)的方法，考查萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)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(jié)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(shí)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(shí)間1.5h。此條件下黃連中生物堿萃取率為14.24%。結(jié)論:該方法提取效率高、穩(wěn)定、準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好。關(guān)鍵詞：黃連,生物堿,超臨界二氧化碳萃取中圖分類號:TQ46文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)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(zhì)控目標(biāo)。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(zhì),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(jī)溶劑殘留等缺點(diǎn)。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(shí)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(shù)是一項(xiàng)高新型物質(zhì)分離精制技術(shù),具有在接近室溫的環(huán)境下進(jìn)行萃取,不會破壞生物活性物質(zhì),操作方便,能耗低,無污染,分離能力高,無溶劑殘留等優(yōu)點(diǎn)。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(jìn)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(shí)驗(yàn)選用乙醇為夾帶劑,主要研究萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)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?jǐn)?shù)為99.5%)。2.

方法與結(jié)果2.1單因素實(shí)驗(yàn)2.2正交實(shí)驗(yàn)黃連中生物堿的超臨界CO2萃取工藝研究[3]

2.1單因素實(shí)驗(yàn)

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(shí)間為2h,萃取壓力分別為15、20、25、30和35MPa時(shí)進(jìn)行超臨界CO2萃取,考查萃取壓力對萃取率的影響。結(jié)果見表1。萃取率隨著壓力的增大而增大,當(dāng)壓力超過30Mpa時(shí)萃取率反而下降,故在后續(xù)的正交實(shí)驗(yàn)中采用25、30和35MPa進(jìn)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(shí)間為2h,萃取溫度分別為40、45、50、55、60、65和70℃時(shí)進(jìn)行超臨界CO2萃取,考查萃取溫度對萃取率的影響。結(jié)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(shí),萃取率迅速降低。故在后續(xù)的正交實(shí)驗(yàn)中萃取溫度選擇55、60和65℃進(jìn)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(shí)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(shí)間分別為0.5、1.0、1.5、2.0和2.5h時(shí)進(jìn)行超臨界CO2萃取,考查萃取時(shí)間對萃取率的影響。結(jié)果見表3。萃取率隨著萃取時(shí)間的增長也在增長,但時(shí)間過長萃取率反而下降,可能是由于隨著時(shí)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(shí)驗(yàn)中提取時(shí)間選擇1.0、1.5和2.0h。表3萃取時(shí)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(shí)間定為1.5h,考查物料粒度對萃取率的影響。結(jié)果見表4。粒度越小萃取率越高,但時(shí)間過長萃取率反而下降,可能是由于物料過細(xì)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(xì)增加了粉碎的難度,因此適宜的粒度應(yīng)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(yīng)用SCF-CO2萃取時(shí)采用夾帶劑對萃取過程進(jìn)行強(qiáng)化,既可以提高萃取效率,同時(shí)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(gè)先增后減的變化過程,尤其是開始時(shí)遞增的趨勢顯著,當(dāng)夾帶劑的用量達(dá)到200ml時(shí),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?jǐn)?shù)對總生物堿得率的影響2.2正交實(shí)驗(yàn)

綜合各因素對黃連生物堿萃取率影響的研究結(jié)果,確定了萃取溫度、萃取壓力、萃取時(shí)間的參數(shù)范圍。以萃取率為考核指標(biāo),采用L9(34)正交實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7。方差分析結(jié)果見表8。從表7中看出,各因素對萃取率的影響順序?yàn)?萃取壓力>萃取溫度>萃取時(shí)間,最佳萃取工藝為A2B2C2,即萃取壓力30Mpa,萃取溫度60℃,萃取時(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(jié)果注:F0.05(2,2)=19.00,P<0.052.2.2

驗(yàn)證試驗(yàn)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證此結(jié)果的準(zhǔn)確性,按最佳條件進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),黃連生物堿