超臨界流體萃取技術(shù)在各種行業(yè)中的應(yīng)用

超臨界流體萃取技術(shù)在各種行業(yè)中的應(yīng)用

超臨界流體萃取技術(shù)是七十年代末才興起的一種新型生物分離精制技術(shù).近年來(lái)發(fā)展迅速，

特別是1978年在西德埃森舉行全世界第一次“超臨界氣體萃取”的專題討論會(huì)以來(lái)，被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、石油、食品、醫(yī)藥、保健品等領(lǐng)域，受到世界各國(guó)的普遍重視，在我國(guó)已被列為九五期間國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的高科技項(xiàng)目。下面就超臨界流體萃取技術(shù)的應(yīng)用情況作一簡(jiǎn)單介紹。

(1). 在食品方面的應(yīng)用

傳統(tǒng)的食用油提取方法是乙烷萃取法，但此法生產(chǎn)的食用油所含溶劑的量難以滿足食品管理法的規(guī)定，美國(guó)采用超臨界二氧化碳萃取法（SCFE）提取豆油獲得成功，產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高，且無(wú)污染問(wèn)題。目前，已經(jīng)可以用超臨界二氧化碳從葵花籽、紅花籽、花生、小麥胚芽、棕櫚、可可豆中提取油脂，且提出的油脂中含中性脂質(zhì)，磷含量低，著色度低，無(wú)臭味。這種方法比傳統(tǒng)的壓榨法的回收率高，而且不存在溶劑法的溶劑分離問(wèn)題。專家們認(rèn)為這種方法可以使油脂提取工藝發(fā)生革命性的改進(jìn)。

咖啡中含有的咖啡因，多飲對(duì)人體有害，因此必須從咖啡中除去。工業(yè)上傳統(tǒng)的方法是用二氯乙烷來(lái)提取，但二氯乙烷不僅提取咖啡因，也提取掉咖啡中的芳香物質(zhì)，而且殘存的二氯乙烷不易除凈，影響咖啡質(zhì)量。西德Max-plank煤炭研究所的Zesst博士開(kāi)發(fā)的從咖啡豆中用超臨界二氧化碳萃取咖啡因的專題技術(shù)，現(xiàn)已由西德的Hag公司實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，并被世界各國(guó)普遍采用。這一技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是取代了原來(lái)在產(chǎn)品中仍殘留對(duì)人體有害的微量鹵代烴溶劑，咖啡因的含量可從原來(lái)的1%左右降低至0.02%，而且CO2的良好的選擇性可以保留咖啡中的芳香物質(zhì)。

美國(guó)ADL公司最近開(kāi)發(fā)了一個(gè)用SCFE技術(shù)提取酒精的方法，還開(kāi)發(fā)了從油膩的快餐食品中除去過(guò)多的油脂，而不失其原有色香味及保有其外觀和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的技術(shù)，且已申請(qǐng)zhuanli。

(2-1). 在醫(yī)藥保健品方面的應(yīng)用

西德Saarland大學(xué)的Stahl教授對(duì)許多藥用植物采用SCFE法對(duì)其有效成分(如各種生物堿，芳香性及油性組分)實(shí)現(xiàn)了滿意的分離。

在抗生素藥品生產(chǎn)中，傳統(tǒng)方法常使用丙酮、甲醇等有機(jī)溶劑，但要將溶劑完全除去，又不使藥物變質(zhì)非常困難，若采用SCFE法則完全可以符合要求。美國(guó)ADL公司從7種植物中萃取出了治療癌癥的有效成分，使其真正應(yīng)用于臨床。

許多學(xué)者認(rèn)為攝取魚油和ω-3脂肪酸有益于健康。這些脂類物質(zhì)也可以從浮游植物中獲得。這種途徑獲得的脂類物質(zhì)不含膽固醇，J.K.Polak等人從藻類中萃取脂類物質(zhì)獲得成功，而且葉綠素不會(huì)被超臨界CO2萃出，因而省去了傳統(tǒng)溶劑萃取的漂白過(guò)程。

另外，用SCFE法從銀杏葉中提取的銀杏黃酮，從魚的內(nèi)臟，骨頭等提取的多烯不飽和脂肪酸（DHA，EPA），從沙棘籽提取的沙棘油，從蛋黃中提取的卵磷脂等對(duì)心腦血管疾病具有獨(dú)特的療效。日本學(xué)者宮地洋等從藥用植物蛇床子、桑白皮、甘草根、紫草、紅花、月見(jiàn)草中提取了有效成分。

(2-2). 中草藥有效成分提取方面的應(yīng)用

1、中藥產(chǎn)業(yè)化形勢(shì)及應(yīng)用新技術(shù)的意義

中藥為我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)藥，用中藥防病治病在我國(guó)具有悠久的歷史。由于化學(xué)藥品的毒副作用逐漸被人們所認(rèn)識(shí)及合成一個(gè)新藥又需巨大的投資，西醫(yī)西藥對(duì)威協(xié)人類健康的常見(jiàn)病、疑難病的治療藥物還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足臨床的需要，因此，全世界范圍內(nèi)掀起了中醫(yī)中藥熱。面對(duì)科學(xué)技術(shù)，特別是醫(yī)藥工業(yè)的迅猛發(fā)展，國(guó)際間醫(yī)藥學(xué)術(shù)交流活動(dòng)的日益頻繁以及藥品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化，與國(guó)際接軌，已成為中醫(yī)藥工作者的共識(shí)。改革開(kāi)放到黨的十五大，我國(guó)明確了中藥發(fā)展的戰(zhàn)略方向和思路，提出“科教興業(yè)”的戰(zhàn)略主體目標(biāo)，中藥的發(fā)展向前邁進(jìn)了一大步。中藥生產(chǎn)中的大桶煮提、大鍋蒸熬及匾、勺、缸類生產(chǎn)器具當(dāng)家的狀況大為改善，進(jìn)而出現(xiàn)不銹鋼多功能提取罐、外循環(huán)蒸發(fā)、多效蒸發(fā)器，流化干燥器等設(shè)備，中成藥的劑型也有較大的發(fā)展，由丸、散、膏、丹劑為主發(fā)展成為具有顆粒劑、片劑、膠囊劑、口服液及少量粉針等劑型。中藥產(chǎn)值比1979年翻了五番，約占醫(yī)藥工業(yè)產(chǎn)值的30％以上。然而，我國(guó)現(xiàn)階段創(chuàng)制的中成藥還難以在國(guó)外注冊(cè)、合法銷售與使用。從目前全世界天然藥物的貿(mào)易額來(lái)看，中國(guó)僅占l%左右，與天然藥物主產(chǎn)國(guó)的地位極不相稱。其原因主要是產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代工程技術(shù)水平不高，制備工藝和劑型現(xiàn)代化方面還很落后；生產(chǎn)過(guò)程的許多方面缺乏科學(xué)的、嚴(yán)格的工藝操作參數(shù)，不僅導(dǎo)致了消耗高、效率低，而且還出現(xiàn)有效成分損失、療效不穩(wěn)定、劑量大服用不方便、產(chǎn)品外觀顏色差、內(nèi)在質(zhì)量不穩(wěn)定；同時(shí)還出現(xiàn)缺少系統(tǒng)的量化指標(biāo)，大多數(shù)產(chǎn)品缺乏療效基本一致的內(nèi)在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；許多復(fù)方制劑還難以搞清楚其作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。

“丸、散、膏、丹，神仙難辨” 的狀況尚未根本改變。要改變這種現(xiàn)狀，讓西方醫(yī)藥界接受中藥，增強(qiáng)中藥在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)地位，主要途徑是，以中藥理論為指導(dǎo)，采用先進(jìn)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化。中藥產(chǎn)品現(xiàn)代化的重點(diǎn)可簡(jiǎn)單地用8個(gè)字來(lái)描述，即“有效、量小、安全、可控”。實(shí)際上，它涉及范圍十分廣泛，要解決的問(wèn)題比較復(fù)雜，但首先最關(guān)鍵的問(wèn)題就是要提取分離工藝、制劑工藝現(xiàn)代化，質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。為此，許多醫(yī)藥專家多次提出要采用超臨界流體技術(shù)、膜分離技術(shù)、冷凍干燥技術(shù)、微波輻射誘導(dǎo)萃取技術(shù)、緩控釋制劑技術(shù)、各種先進(jìn)的色譜、光譜分析等先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行中藥研究開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。

在國(guó)家有關(guān)部門的主持下，1998年03月底，來(lái)自全國(guó)及香港20多個(gè)單位的60多位專家學(xué)者聚集廈門大學(xué)，探討了中藥現(xiàn)代化問(wèn)題，特別是中藥復(fù)雜體系中重大科學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題，超臨界流體技術(shù)同時(shí)也被提出來(lái)。美國(guó) EPA己逐步將超臨界流體萃取技術(shù)作為替代溶劑萃取的標(biāo)準(zhǔn)方法。盡管如此，超臨界流體技術(shù)也僅僅是多種可用于中藥現(xiàn)代化中的先進(jìn)技術(shù)之一。

2、超臨界流體萃取技術(shù)在中藥現(xiàn)代化中應(yīng)用的優(yōu)越性

在超臨界流體SCF技術(shù)中，與中藥現(xiàn)代化關(guān)系較密切的是超臨界流體萃取SFE技術(shù)， CO2是最常用的超臨界流體。用超臨界CO2萃取技術(shù)進(jìn)行中藥研究開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，和中藥傳統(tǒng)方法相比，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

2.1 萃取能力強(qiáng)，提取率高。用超臨界CO2提取中藥有效成分，在最佳工藝條件下，能將要提取的成分幾乎完全提取，從而大大提高產(chǎn)品收率和資源的利用率。同時(shí)，隨著超臨界CO2萃取技術(shù)的不斷進(jìn)步，全氟聚醚碳酸銨(PEPE）的應(yīng)用，把超臨界CO2萃取擴(kuò)展到水溶液體系使得難以提取的強(qiáng)極性化合物如蛋白質(zhì)等的超臨界CO2提取已成為可能。

2.2 萃取能力的大小取決于流體的密度，最終取決于溫度和壓力，改變其中之一或同時(shí)改變,都可改變?nèi)芙舛?，可以有選擇地進(jìn)行中藥中多種物質(zhì)的分離，從而可減小雜質(zhì)使中藥有效成分高度富集。便于減小劑量和質(zhì)量控制，產(chǎn)品外觀大為改善。

2.3 超臨界CO2臨界溫度低，操作溫度低，能較完好地保存中藥有效成分不被破壞，不發(fā)生次生化。因此，特別適合那些對(duì)熱敏感性強(qiáng)、容易氧化分解破壞的成分的提取。

2.4 提取時(shí)間快、生產(chǎn)周期短。超臨界CO2提?。▌?dòng)態(tài)）循環(huán)一開(kāi)始，分離便開(kāi)始進(jìn)行。一般提取10分鐘便有成分分離析出，2一4小時(shí)左右便可完全提取。同時(shí)，它不需濃縮等步驟，即使加入夾帶劑，也可通過(guò)分離功能除去或只是簡(jiǎn)單濃縮。

2.5 超臨界CO2萃取，操作參數(shù)容易控制，因此，有效成分及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

2.6 超臨界CO2還可直接從單方或復(fù)方中藥中提取不同部位或直接提取浸膏進(jìn)行藥理篩選，開(kāi)發(fā)新藥，大大提高新藥篩選速度。同時(shí)，可以提取許多傳統(tǒng)法提不出來(lái)的物質(zhì)，且較易從中藥中發(fā)現(xiàn)新成分，從而發(fā)現(xiàn)新的藥理藥性，開(kāi)發(fā)新藥。

2.7 超臨界CO2還具有抗氧化、滅菌作用，有利于保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2.8 超臨界流體萃取應(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。

2.9 經(jīng)藥理、臨床證明，超臨界CO2提取中藥，不僅工藝上優(yōu)越，質(zhì)量穩(wěn)定且標(biāo)準(zhǔn)容易控制，其藥理、臨床效果能夠保證或更好。

2.10 超臨界CO2萃取工藝，流程簡(jiǎn)單，操作方便，節(jié)省勞動(dòng)力和大量有機(jī)溶劑，減小三廢污染，這無(wú)疑為中藥現(xiàn)代化提供了一種高新的提取、分離、制備及濃縮新方法。

另外，超臨界流體結(jié)晶技術(shù)中的RESS過(guò)程、GAS過(guò)程等可制備粒徑均勻的超細(xì)顆粒，從而可制備控釋小丸等劑型，可用來(lái)制備中藥新劑型。

3、超臨界流體技術(shù)在中藥現(xiàn)代化中的應(yīng)用及前景

在超臨界流體技術(shù)中，研究及開(kāi)發(fā)應(yīng)用較多的是超臨界流體萃取技術(shù)，SFE技術(shù)是一種新型的提取分離技術(shù)，由于其自身的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外己廣泛應(yīng)用于食品、香料等領(lǐng)域，而在中藥領(lǐng)域，國(guó)外或國(guó)內(nèi)大多數(shù)從事SFE技術(shù)的單位研究開(kāi)發(fā)應(yīng)用雖有報(bào)道，但缺乏系統(tǒng)性，大多只停留在中藥有效成分或中間原料提取方面，這僅僅是用于中藥的一個(gè)方面。中藥的研究與開(kāi)發(fā)具有特殊性，即必須具有藥理臨床效果，因此，SFE技術(shù)用于中藥必須結(jié)合藥理臨床研究。只有工藝上優(yōu)越，藥理臨床效果又保證或更好，SFE技術(shù)在該領(lǐng)域的生命力或潛力才能真正體現(xiàn)。

(3). 天然香精香料的提取

用SCFE法萃取香料不僅可以有效地提取芳香組分，而且還可以提高產(chǎn)品純度，能保持其天然香味，如從桂花、茉莉花、菊花、梅花、米蘭花、玫瑰花中提取花香精，從胡椒、肉桂、薄荷提取香辛料，從芹菜籽、生姜，莞荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中提取精油，不僅可以用作調(diào)味香料，而且一些精油還具有較高的藥用價(jià)值。