超临界流体萃取技术

超临界流体萃取技术发展现状最早将超临界CO2萃取技术应用于大规模生产的是美国通用食品公司，之后法、英、德等国也很快将该技术应用于大规模生产中。90年代初，中国开始了超临界萃取技术的产业化工作，发展速度很快。实现了超临界流体萃取技术从理论研究、中小水平向大规模产业化的转变，使中国在该领域的研究、应用已同国际接轨，在某些方面达到了国际领先水平。目前，超临界流体萃取已被广泛应用于从石油渣油中回收油品、从咖啡中提取咖啡因、从啤酒花中提取有效成分等工业中一、超临界流体萃取的原理超临界流体((supercriticalfluid,SCF)是指处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上，其物理性质介于气体与液体之间的流体。这种流体(SCF)兼有气液两重性的特点，它既有与气体相当的高渗透能力和低的粘度，又兼有与液体相近的密度和对许多物质优良的溶解能力。溶质在某溶剂中的溶解度与溶剂的密度呈正相关，溶质在SCF中的溶解度也与此类似。因此，通过改变压力和温度，改变SCF的密度，便能溶解许多不同类型的物质，达到选择性地提取各种类型化合物的目的.超临界流体的基本性质(一)临界点：压力、温度、密度（二）临界流体的性质：密度（接近液体）、粘度（接近气体）和扩散系数（比液体大100倍）。（三）溶解能力。密度—溶解力（正比）。

压力和温度---密度。

阴影部分中，稍高于CO2临界温度的区域内，压力微小的变化，都能引起密度ρ的较大变化。

密度越高对物质的溶解能力越强超临界流体萃取的特征（1）流体具备液体和气体的特征，萃取率高于液体溶剂萃取。（2）临界点处敏感（3）流体容易除去（4）适合热敏和易氧化物质（5）配有高压设备SFE的基本流程是：由钢瓶提供高纯液体（CO2）经高压泵系统，流入保持在一定温度（高于Tc）下的萃取池。在萃取池中可溶于SCF的溶质扩散分配溶解在SCF中，并随SCF一起流出萃取池，经阻尼器减压获升温后进入收集器，多余的SCF排空或循环使用。超临界流体萃取的基本流程分离釜

萃取釜CO2热交换器

压缩机或泵

过滤器

图2超临界CO2萃取的基本流程

热交换器萃取釜是溶剂与植物发生萃取反应的罐体,根据对过程中超临界流体密度调控的方法不同，可将超临界流体萃取分为：等温变压法等压变温法吸附法

超临界二氧化碳萃取流程图磷酸三丁酯/show/Fig26fup_cyp36c08VJydg...html?mobile二、超临界流体技术的应用SFE(supercriticalfluidextraction)-CO2技术的主要应用范围1食品工业2医药、化妆品

(1)在生物活性物质和天然药物提取中的应用

(γ-亚麻酸、β-胡萝卜素等)(2)在手性药物合成中的应用

(3)在药剂学中的应用

(4)在药物分析中的应用3化学工业萃取，又称溶剂萃取或液液萃取，亦称抽提，是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。即，是利用物质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。广泛应用于化学、冶金、食品等工业，通用于石油炼制工业。另外将萃取后两种互不相溶的液体分开的操作，叫做分液。固-液萃取，也叫浸取，用溶剂分离固体混合物中的组分，如用水浸取甜菜中的糖类；用酒精浸取黄豆中的豆油以提高油产量；用水从中药中浸取有效成分以制取流浸膏叫“渗沥”或“浸沥”。虽然萃取经常被用在化学试验中，但它的操作过程并不造成被萃取物质化学成分的改变（或说化学反应），所以萃取操作是一个物理过程。萃取是有机化学实验室中用来提纯和纯化化合物的手段之一。通过萃取，能从固体或液体混合物中提取出所需要的物质超临界萃取技术在食品行业的研究和应用1咖啡中咖啡因的脱除：超临界流体萃取技术最早应用于食品领域是从咖啡中脱除咖啡因。由于健康理念的改变,西方国家对脱咖啡因的咖啡需求增加了,1979年,西德的HAG公司率先建成了处理2万t的生产线,采用CO2

萃取,然后用活性炭吸附以分离咖啡因。与此相类似的还有从烟草中脱除尼古丁,从红茶中脱除咖啡因,从绿茶中脱茶多酚等。含咖啡因的咖啡脱除咖啡因后的咖啡12CO2+咖啡因CO231112

图10

半连续超临界CO2萃取萃取器示意图1.阀门2.吹扬器

3.萃取釜2．半连续的超临界流体萃取系统

2啤酒花有效成分的提取：1982年,西德HEG公司建造的工业规模超临界萃取啤酒花生产线投入生产。用有机溶剂萃取的啤酒花萃取液,色泽暗绿,成分复杂,且残留有机溶剂。如采用CO2超临界萃取,萃取液颜色为橄榄绿色,不仅萃取率高,芳香成分也不被氧化,而且可避免萃取农药。啤酒花是桑科、葎草属一种多年生草本蔓性植物，古人取为药材。花为酿造啤酒的原料。在啤酒酿造中，啤酒花具有不可替代的作用：啤酒花1．使啤酒具有清爽的芳香气、苦味和防腐力。酒花的芳香与麦芽的清香赋予啤酒含蓄的风味。啤酒、咖啡和茶都以香与苦取胜，这也是这几种饮料的魅力所在。啤酒花本身就是一种天然的防腐剂，它在赋予啤酒特别的香味的同时，也延长了啤酒的保存期。2．形成啤酒优良的泡沫。啤酒泡沫是酒花中的异律草酮和来自麦芽的起泡蛋白的复合体。优良的酒花和麦芽，能酿造出洁白、细腻、丰富且挂杯持久的啤酒泡沫来。3．有利于麦汁的澄清。在麦汁煮沸过程中，由于酒花添加，可将麦汁中的蛋白络合析出，从而起到澄清麦汁的作用，酿造出清纯的啤酒来。4．啤酒花强烈的酒花味道能够平衡麦芽汁的自然甜度并激发食欲。原始的啤酒因为添加了蜜糖或枣椰子，味道比较甜美，但这样的啤酒并不十分解渴，这是掺啤酒花酿造而成的啤酒在整个中世纪十分流行的原因3植物油脂的萃取：油茶是我国重要的木本食用油料,我国传统的茶油制取一般采用压榨法和浸出法,前者残油率高,后者味差色深。如用超临界CO2萃取,所得油的颜色、外观,理化指标均优于溶剂法,且提取率高,杂质少,水分低,无需精炼。与此相类似的还有利用超临界萃取豆油、菜籽油、米糠油、棕榈油、茶籽油、玉米胚芽油、杏仁油、紫苏油、花生油、山苍子油。另外,采用超临界萃取技术提取微生物油脂也是近年来研究的热点,如孢霉菌丝体油脂提取的研究已取得进展。压榨法是靠物理压力将油脂直接从油料中分离出来，全过程无任何化学添加剂，保证产品安全、卫生、无污染，天然营养不受破坏。4生理活性物质的提取：超临界CO2能选择性地溶解卵黄中的中性脂质和胆固醇,却不能溶解磷脂和蛋白质,因此可用于蛋黄中卵黄油的分离,分离得到的卵黄油品质较好,且卵黄蛋白的功能性质也不受影响。儿茶素也是一种功能性成分,用超临界技术萃取儿茶素,提取率较高,所得的物质纯度也较高。二十碳五烯酸(EPA)对于防止心脏病、动脉硬化及糖尿病有积极疗效。传统方法是用混合溶剂萃取,产品脂肪酸组成较复杂,如用超临界萃取,产品纯度较高。5色素的提取：玉米黄色素属于异戊二烯类色素,生理上可作为维生素A的来源,超临界CO2萃取的玉米黄色素,性能指标优于有机溶剂法萃取所得产品,萃取率高且不含残留溶剂。利用超临界萃取分离的枸杞油,不仅不饱和脂肪酸含量高,亚油酸含量高达66.2%～67.8%,还能从中分离出枸杞色素,即β-胡萝卜素,色素提取率达51.5%。超临界CO2还能对马铃薯和番茄榨汁后的副产品进行分离,从中提取出胡萝卜素。在胭脂红等其他植物染料提取中也有应用。6香精香料的提取：香荚兰精油是一种天然的食品增香剂,用超临界CO2萃取的香荚兰精油,为淡黄色油状物,香气突出,具有奶香、豆香和膏香,天然感好,无需调和可直接用于食品中。采用超临界技术制取茴香油,产率比蒸馏法高35%,所得产物更具天然香料的芳香味。此外,超临界萃取还可用于肉豆蔻、肉桂、胡椒、子丁香、介子胺、生姜油、蒜油、辣椒油等香辛料的提取,以及董衣草、鼠尾草、百里香、迷迭香等常用香料的提取。7在食品分析方面的应用：1988年,国际上推出了第一台商品化的超临界流体萃取(SFE)仪,早期主要用于食品分析,如食用香料,脂肪油脂,维生素等,采用超临界技术分析,能节省时间,节约化学试剂,排除溶剂干扰,减少人身伤害。紫外(UV)和常压化学解离质谱法(APCIMS)的填充柱超临界流体色谱法(PS-FC),是鉴别和定量测定β-兴奋剂的通用方法,对于牛肝样品的β-兴奋剂,该法显示出良好的回收率和较低的交量(RSD<15%),此法还可用于双氯醇胺和柳丁氨醇的测定。对于农药残留的测定,特别是水中碳硫化合物的测定,超临界萃取法比较迅速。对于中药有效成分的分析,超临界萃取也有应用。8酶制剂工业上的应用：超临界CO2可用于蒜酶的失活和大蒜中SOD的保留,在酸性条件下能够抑制的蒜酶,经超临界CO2萃取后会失活。9其他应用：最近有研究表明,超临界萃取还可用于葡萄中糖苷类的提取,