莪术油及其制剂的现代研究与应用
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二、超临界CO2萃取法

近年,超临界流体萃取法(SFE)广泛用于药物有效成分的提取分离。超临界流体萃取是一种以超临界流体代替常规有机溶剂对中草药有效成分进行萃取和分离的新型技术,其原理是利用流体(溶剂)在临界点附近某区域(超临界区)内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能,且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动,利用这种超临界流体作为溶剂,可以从多种液态或固态混合物中萃取出待分离组分。
常用的超临界流体为CO 2,因为CO 2无毒,不易燃不易爆,价格低廉,有较低的临界压力和温度,易于安全地从混合物分离出来。超临界CO 2萃取法与传统提取方法相比,最大的优点是可以在近常温的条件下提取分离,几乎保留产品中全部有效成分,无有机溶剂残留,产品纯度高,操作简单,节能。
在超临界CO 2萃取莪术挥发油中,有许多因素会影响挥发油的提取率,重要的如时间、温度和压力等。通常,时间是试验中最为显著的影响因素,在一定范围内,随着萃取时间的延长,挥发油产率也增大;而温度、压力和CO 2流速等影响比较复杂。温度对萃取率的影响,一方面,温度升高,CO 2流体密度下降,导致流体溶解能力下降;另一方面,温度升高,溶质蒸气压增大,CO 2流体黏度减小,利于萃取。在具体提取过程中,这几个因素都有一个最佳值,需要通过试验去摸索。有学者研究认为,时间90分钟,CO 2动态流量4kg/h,压力20MPa,温度55℃为超临界流体萃取温莪术挥发油的最佳条件。
与传统的水蒸气蒸馏法相比,超临界CO 2萃取中药挥发油有以下优势:萃取速度快,可缩短生产周期,没有残留的有机溶剂,同时可以节省大量的有机溶剂,特别适合于那些对热不稳定的物质的萃取;其流程简单,操作方便,可避免传统溶剂法提取时易燃易爆的危险,减少环境污染。
在物质临界点附近,温度和压力的微细变化往往会导致溶质的溶解度发生数量级改变,并非温度和压力越高越好,而是有一个最佳值,因此需要对温度和压力进行优化。超临界CO 2是非极性物质,对低极性的亲脂性化合物表现出极好的溶解性能,但对极性物质进行萃取时,需要加入极性改性剂。陈淑莲等用超临界萃取分析蓬莪术的挥发性成分,结果发现最优化的萃取条件为20.0MPa,55℃,0.5ml乙醇作改良剂,CO 212ml,动态萃取40分钟,与传统的索氏提取、水蒸气蒸馏法相比,萃取能力更强,效率更高,可提高产品收率和资源利用率,缩短提取时间,能耗低,可避免大量使用溶剂,减少污染。聂小华等分别用超临界CO 2萃取法(SFE-CO 2)和水蒸气蒸馏法(SD)两种不同方法提取温莪术挥发油,通过气相色谱质谱仪(GC-MC)分析比较了提取物的化学成分及相对含量,发现SFE法提取的挥发油的提取率是SD法的2倍,而且SFE法相对SD法来说,工艺更为简单,萃取时间也缩短,不存在有机溶剂残留的问题,是未来产业化发展极为有用的技术。
超临界流体萃取技术的局限性是其较适合于那些亲脂性、相对分子量小的物质的萃取,对于极性大、相对分子量太大物质的萃取,要加夹带剂或在很高的压力下进行,这就给工业化带来了一定的难度。另外,设备一次性投资大,给其普及带来了一定的限制。