琴 張輝
摘要：綜述了超臨界CO2萃取技術在中草藥萃取上的應用現狀，總結了該技術在應用中的優缺點及其產業化遇到的問題。
關鍵詞：超臨界CO2萃取技術； 中草藥； 萃取
中圖分類號：R284.2 文獻標識碼：B
文章編號：1008-0805(2000)12-1137-02
超臨界流體萃取(Supercritical Fluid Extraction)技術(簡稱SFE)是近30 a來發展起來的一項新型萃取和分離的技術。超臨界流體(簡稱SF)具有和液體相近的密度，其粘度與氣體相近，擴散系數為液體10～100倍，因此對許多物質有較好的滲透性和較強的溶解能力。SFE技術的原理是控制超臨界流體在高于臨界溫度和臨界壓力的條件下，從目標物中萃取成分，當恢復到常壓和常溫時，溶解在超臨界流體中的成分立即與氣態的超臨界流體分開?？梢宰鳛镾F的物質很多，如二氧化碳、一氧化亞氮、六氟化硫、乙烷、庚烷、氨、二氯二氟甲烷等。由于二氧化碳的超臨界溫度(Tc=31.3℃)，接近室溫，且無色、無毒、無味，不燃燒爆炸，對大部分物質不反應，不昂貴，易制成高純度氣體。所以二氧化碳是首先的超臨界流體。由于超臨界CO2具有較好的溶劑特性，用超臨界CO2(簡稱SPE-CO2)萃取的天然產物具有較好的提取、分離效能，無殘留溶劑等優點。近年來，國內外已應用于醫藥、化工、食品等領域，尤其是在醫藥工業上的應用發展很快，初步形成了一個新興的產業。
1 超臨界CO2萃取在中草藥上的應用
利用SFE-CO2萃取技術從藥用植物中提取有效成分，在70年代后期，德國學者應采用此法從春黃菊中萃取出有效成分，產率高于傳統溶劑法。日本人也從藥用植物蛇床子、黃連、蒼術、茵陳蒿、桑白皮、甘草和紫草中萃取有效成分。紫杉醇是來源于紅豆杉屬樹木的治療卵巢癌的有效藥物，用SFE-CO2萃取技術加入乙醇為夾帶劑，從短葉紅豆杉的根皮中萃取紫杉醇，效果優于乙醇萃取法［1］。單豬屎豆堿是一種有抗腫瘤和抗癌活性的生物堿，美國學者利用此法結合陽離子交換樹脂，從植物美麗豬屎豆種子，萃取到純度為95%以上的單豬屎豆堿［2，3］。在國內，我國學者葛發歡等用臨界CO2萃取技術從青蒿中提取分離出來蒿素、十八醇等成分，提取率比傳統工業生產中的溶劑法(汽油和稀乙醇)提高11%～59%，提取時間大為縮短，也降低了成本［4］。丹參是一味常用中藥，丹參酮ⅡA是其脂溶性有效成分之一，用超臨界CO2從丹參中提取丹參酮ⅡA，可以減少丹參酮ⅡA的降解，提取率比醇提工藝大大提高，可以達到90%以上［5］。將30.12%的膽紅素粗品用超臨界CO2進行萃取精制，產品純度可以達90%以上(第1屆全國超臨界CO2萃取技術學術交流會論文材料，北京，1994)。紫蘇子是目前發現的含α-亞麻酸最高植物資源，α-亞麻酸為人體所必需的不飽和脂肪酸，其有抑制癌癥發生和轉移作用。用SPE-CO2萃取技術提取得油率比傳統的石油醚萃取法高［6］。中藥材姜黃具很好的降血脂和抗菌作用，其主要有效成分姜黃油。利用超臨界CO2萃取比傳統的水蒸汽蒸餾法比收油率提高1.4倍，提取時間縮短［7］。珊瑚姜的揮發油成分對皮膚致病性和細菌有較強抑制作用，用以治療真菌引起各種皮膚病。李金華等利用超臨界CO2萃取珊瑚姜中的揮發組分，發現該法對不穩定化合物的提取轉為優越［8］。銀杏葉提取一般采用醇提過樹脂柱的工藝，利用SPE-CO2法，可使萃取得率高出2倍，達3.4%，有效成分的質量高于國際公認質量標準［9］。當歸揮發油具有鎮靜大腦，興奮延髓中樞的作用，亦可弛緩子宮肌肉，治療月經不調，
痛經等癥，用超臨界CO2萃取技術比用水蒸汽蒸餾法收油率提高了4倍，達1.5%［10］。
2 影響超臨界CO2萃取的主要因素
2.1 溫度、時間、壓力、藥材的粉碎度和SFE-CO2萃取流量：在中草藥的SFE-CO2萃取中，溫度、時間、壓力、藥材的粉碎度和SFE-CO2萃取的流量均是影響萃取的重要因素。
2.2 夾帶劑：在超臨界狀態下，CO2具有選擇性溶解。SFE-CO2對低分子、低極性、親脂性、低沸點的成分如揮發油、烴、酯、內酯、醚，環氧化合物等表現出優異的溶解性，像天然植物與果實的香氣成分。對具有極性集團(-OH，-COOH等)的化合物，極性集團愈多，就愈難萃取，故多元醇，多元酸及多羥基的芳香物質均難溶于超臨界二氧化碳。對于分子量高的化合物，分子量越高，越難萃取，分子量超過500的高分子化合物也幾乎不溶。而對于分子量較大和極性集團較多的中草藥的有效成分的萃取，就需向有效成分和超臨界二氧化碳組成的二元體系中加入第三組分，來改變原來有效成分的溶解度，在超臨界液體萃取的研究中，通常將具有改變溶質溶解度的第三組分稱為夾帶劑(也有許多文獻稱夾帶劑為亞臨界組分)。一般地說，具有很好溶解性能的溶劑，也往往是很好的夾帶劑，如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯。
3.1 利用超臨界CO2萃取技術提取中草藥有效成分，沒有殘留的有機溶劑，故產品為純天然的，可節能大量溶劑。
3.2 可以在低溫下提取，特別適合于那些含有對濕熱不穩定易氧化物質的中草藥的萃取。
3.3 超臨界CO2萃取速度快，可以縮短生產周期。
3.4 超臨界CO2萃取，可提高收率，降低成本。
3.5 超臨界CO2萃取技術，也有其局限性，如前所述，對于極性大，分子量超過500的物質的萃取，需加夾帶劑或在很高的壓力下進行，這就需選擇合適的夾帶劑或增加高壓設備。
3.6 中草藥中成分往往復雜，近似化合物多，單獨采用SFE-CO2萃取技術往往滿足不了純度的要求，要與其他分離手段聯用，如與
色譜柱聯用、或和精餾分離手段聯用。
4 超臨界CO2萃取在中草藥產業化上所面臨的問題
4.1 產品的選擇：從國內外中草藥的超臨界CO2萃取來看，大多產品都為藥用植物的揮發油或精油，最近幾年才研究，提取植物的其他有效成分，而且都為單味中藥，復方中藥幾乎沒有研究，這就給產品的選擇帶來局限性。
4.2 超臨界CO2萃取的生產工藝研究：大多學者用超臨界CO2萃取技術進行中藥材中的成分分析或質量控制，生產工藝的研究的不多。現已進行過生產工藝的研究的中藥材有：銀杏葉、青蒿、姜黃、珊瑚姜、丹參、蛇床子等。
4.3 超臨界CO2萃取裝置的萃取釜：超臨界流體萃取裝置是在高壓下工作的裝置，這就需要其在工作條件下安全可靠。尤其萃取釜，它是整個裝置中的關鍵設備，它的制造鋼材決定裝置的最高工作壓力，它的密封結構直接影響到整個裝置是否長期使用即能三班運轉。
4.4 超臨界CO2萃取裝置的規模［11］：超臨界萃取裝置屬于高壓設備，投資費用昂貴。規模越大，投資費用越高。如果規模選擇不當就會給企業經營造成一個包袱，選擇裝規模一般根據自己企業經營范圍和產品來確定。如從茶葉中提取咖啡因，則需要大型裝置，一般容積大于1 000 L。對一般的提取、超臨界CO2萃取裝置宜中小型較為實際，每套裝置配置2～3個萃取釜效率會高一些。有資料介紹日本幾家擁有超臨界CO2萃取裝置的大部分是中小型裝置。詳見表1。
4.5 裝置的清洗［11］：由于整個裝置是在高壓下工作，為防止泄漏，裝置的管件盡可能采用焊接連接，而對于中草藥的萃取，必會遇到葉綠素、蠟質等粘著設備和管道內壁，這就給清洗帶來了不少麻煩，需要添置輔助設備來清洗。
表1 日本有關公司超臨界CO2萃取裝置設置情況
| 公司名 | 設備制造廠 | 萃取釜 | 萃取對象物 |
| 容積/L | 設計壓力/MPa |
| 富士香料 | 伍德公司 | 200×1 | 29.4 | 香煙用香料 |
| | (德國) | 300×1 | 29.4 | 食品用香料 |
| |
| YASUMA | 三菱化工機 | 100×1 | 34.3 | 辣椒油樹脂 |
| |
| 高砂香料 | 三菱化工機 | 300×1 | 34.3 | 天然香料 |
| |
1長谷川
香料 | 伍德公司
(德國) | 300×2 | 34.3 | 香料、色素、
醫藥 |
| |
| 茂利制油 | 克虜伯公司 | 500×1 | 37.73 | 食品香料、色 |
| | (德國) | 200×1 | 29.4 | 素、抗拉化劑 |
| |
| 住友精化 | 住友精化 | 50×2 | 29.4 | 精油 |
| |
武田藥
品工業 | 住友重機 | 1 200×1 | 29.4 | 醫藥品、脫溶劑 |
作者簡介：鄭琴(1968-)，女，湖北黃岡人，1991年畢業于沈陽藥科大學藥學系藥物制劑專業，現在深圳三九醫藥股份有限公司質量技術部，從事中藥制劑工藝及其質量的研究工作.
鄭琴（深圳市三九醫藥股份有限公司 518029）
張輝（深圳市三九醫藥股份有限公司 518029）
參考文獻：
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［8］ 葛發歡，李志遠，金雪松，等.超臨界CO2萃取姜黃油的工藝研究［J］.中藥材，1997，20(7).
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