藏药沙棘超临界CO2萃取挥发性组分GC

藏药沙棘超临界CO2萃取挥发性组分GC藏药沙棘超临界CO2萃取挥发性组分GC/藏药沙棘超临界CO2萃取挥发性组分GC藏药沙棘超临界CO2萃取挥发性组分的GCMS分析目的分析藏药沙棘的挥发油组分。方法采用超临界CO2萃取法从沙棘中提取挥发油，气相色谱质谱联用技术对其化学成分进行分析，并用归一化法确定各化学成分的相对百分含量。结果沙棘挥发油共提取、鉴定出14种化合物，含量最高的组分为亚油酸23.91%，其次为油酸24.09%，再次为棕榈酸21.26%，三十二烷8.97%，硬脂酸6.18%。相对含量较高的还有棕榈油酸2.89%，十八碳烯酸甲酯1.92%，亚麻酸1.35%。结论了解了超临界提取的沙棘挥发性成分的组成，为沙棘的进一步开放利用奠定了基础。【关键词】

沙棘；挥发性组分；超临界流体萃取；气相色谱质谱SupercriticalCarbonDioxideExtractionofEssentialOilfromTibetanMedicineHippophaerhamnoideandAnalysisbyGCMSAbstract：ObjectiveToanalysethechemicalcomponentsofessentialoilfromHippophaerhamnoide.MethodsAftersupercriticalfluidextraction,thevolatileoilwasseparatedbyGCMSanddeterminedbynormalizationmethod.Results14componentsfrompropoilsbySFEwereseparatedandidentified.Themaincompoundsofvolatileoilwere9,12Octadecadienoicacid30.01%，9-octadecenoicacid24.09%，hexadecanoicacid21.26%，n-dotriacontanol8.97%,octadecanoicacid6.18%,hexadecenoicacid2.89%,9octadecenoicacid,methylester1.92%,alphaLinolenicacid1.35%etc.ConclusionThereareabundantofunsaturatedfattyacid,saturatedfattyacidintheessentialoilextractedfromHippophaerhamnoide.ThisresearchestablishedagoodmethodforfurtherstudyingmedicalapplicationanddevelopingofHippophaerhamnoide.Keywords：Hippophaerhamnoide;

Essentialoil;

Supercriticalfluidextraction;

GCMS

沙棘Hippophaerhamnoid，藏名“达日布”，为胡颓子科沙棘属［1，2］，作为藏药应用历史源远流长，早在公元八世纪著名藏医药学家帝玛·丹增彭措所著的《晶珠本草》中就有记载：“‘达日布’”果锐、轻，治培根病、消化不良、化血、消除肺肿”。沙棘于公元十三世纪传入蒙古族地区，成为藏、蒙民族的传统药物。《中国药典》1977年将其收录。沙棘在抗辐射、抗凝血、降血压、抗衰老、抗疲劳、增强机体免疫力等方面都显示出较好的治疗效果，被誉为“天然维生素的宝库”和“绿色黄金”［3，4］。

超临界流体萃取技术(SupercriticalFluidExtraction,SFE)是近年来迅速发展被人们所认知的一种新型“绿色分离”技术。本文应用超临界CO2萃取技术提取沙棘的挥发性组分，利用气质联用技术对其化学成分进行鉴定，以期对沙棘的有效成分进一步认识，为沙棘资源的药用开发奠定坚实的基础。1

仪器与试药

SPEedSFE型超临界萃取仪（美国AppliedSeparations公司）；GCMSQP2010型色谱质谱联用仪（日本岛津公司）；沙棘购自西藏山南地区藏药厂；高纯液体CO2（纯度＞99.99%，北京大兴气体厂）。2

方法2.1

沙棘挥发油的提取将15g沙棘粉碎后过60目筛加入20ml超临界CO2萃取池中。压力20MPa，萃取池温度45℃，接收池温度30℃。静态萃取20min，动态萃取90min，CO2流量1.0L/min。得黄色透明油状物，有浓郁臭味。2.2

气相色谱质谱分析条件色谱柱：弹性石英毛细管柱SE-54（30m×0.25mm，0.25μm）；色谱柱程序升温条件：柱温50℃（3min）5℃·min-1

180℃（2min）10℃·min-1

260℃（50min）；载气He，分流比1∶50；接口温度280℃；离子源温度200℃；电离电压70eV；扫描质量范围30～400AMU。3

结果

经实验比较得知，SE54毛细管柱兼有非极性柱与极性柱的优点，对非极性的烃类组分及中等极性的酯、醚等组分均有较好的分离效果。采用SE54毛细管柱按上述实验条件，气相色谱法对沙棘挥发油进行分析，采用色谱数据处理系统，以峰面积归一化法测得挥发油各组分相对含量，总离子流图见图1（峰号与表中序号同）。对总离子流图中的各峰经质谱扫描后得质谱图，经过质谱数据系统检索（质谱数据库NIST），人工谱图解析，并查对有关质谱资料［5～8］，从基峰相对丰度等几个方面进行比较，从而确定出沙棘挥发油中的化学成分。结果见表1。图1

超临界CO2萃取的沙棘挥发性成分的化学成分分析结果（略）

超临界CO2提取的沙棘挥发性成分中，共分离出14种化合物，并全部得到鉴定。从表1可见，沙棘挥发性成分主要是不饱和脂肪酸、饱和脂肪酸、酯及少量的石竹烯、蛇床烯类物质。其中，必需脂肪酸亚油酸的含量高达30.01%，单不饱和脂肪酸－油酸含量为24.09%，加上亚麻酸和棕榈油酸，不饱和脂肪酸占总提取物的58%以上。表1

超临界CO2萃取的沙棘挥发性成分的化学成分分析结果（略）4

讨论

不饱和脂肪酸的适量摄入对心脑血管疾病和癌症有较好的防治作用。资料表明，不饱和脂肪酸能杀伤肿瘤细胞，同时可以参与体内免疫调节，通过影响免疫细胞的结构和功能来发挥免疫作用［9］。我们利用超临界流体萃取技术，简便、快捷的完成了对沙棘挥发性成分的提取。实验证明，沙棘中富含不饱和脂肪酸，这对沙棘药理作用的深入研究有一定的指导意义。【参考文献】

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［9］GillI.,ValivetyR.Polyunsaturatedfattyacids.PartI：occurrence,biologicalactivitiesandapplication［J］.TrendsBiotechnol,1997,15：401.超临界流体萃取技术是七十年代末才兴起的一种新型生物分离精制技术.近年来发展迅速，特别是1978年在西德埃森举行全世界第一次“超临界气体萃取”的专题讨论会以来，被广泛应用于化学、石油、食品、医药、保健品等领域，受到世界各国的普遍重视，在我国已被列为九五期间国家重点开发的高科技项目。下面就超临界流体萃取技术的应用情况作一简单介绍。(1).在食品方面的应用传统的食用油提取方法是乙烷萃取法，但此法生产的食用油所含溶剂的量难以满足食品管理法的规定，美国采用超临界二氧化碳萃取法（SCFE）提取豆油获得成功，产品质量大幅度提高，且无污染问题。目前，已经可以用超临界二氧化碳从葵花籽、红花籽、花生、小麦胚芽、棕榈、可可豆中提取油脂，且提出的油脂中含中性脂质，磷含量低，着色度低，无臭味。这种方法比传统的压榨法的回收率高，而且不存在溶剂法的溶剂分离问题。专家们认为这种方法可以使油脂提取工艺发生革命性的改进。咖啡中含有的咖啡因，多饮对人体有害，因此必须从咖啡中除去。工业上传统的方法是用二氯乙烷来提取，但二氯乙烷不仅提取咖啡因，也提取掉咖啡中的芳香物质，而且残存的二氯乙烷不易除净，影响咖啡质量。西德Max-plank煤炭研究所的Zesst博士开发的从咖啡豆中用超临界二氧化碳萃取咖啡因的专题技术，现已由西德的Hag公司实现了工业化生产，并被世界各国普遍采用。这一技术的最大优点是取代了原来在产品中仍残留对人体有害的微量卤代烃溶剂，咖啡因的含量可从原来的1%左右降低至0.02%，而且CO2的良好的选择性可以保留咖啡中的芳香物质。美国ADL公司最近开发了一个用SCFE技术提取酒精的方法，还开发了从油腻的快餐食品中除去过多的油脂，而不失其原有色香味及保有其外观和内部组织结构的技术，且已申请专利。(2-1).在医药保健品方面的应用西德Saarland大学的Stahl教授对许多药用植物采用SCFE法对其有效成分(如各种生物碱，芳香性及油性组分)实现了满意的分离。在抗生素药品生产中，传统方法常使用丙酮、甲醇等有机溶剂，但要将溶剂完全除去，又不使药物变质非常困难，若采用SCFE法则完全可以符合要求。美国ADL公司从7种植物中萃取出了治疗癌症的有效成分，使其真正应用于临床。许多学者认为摄取鱼油和ω-3脂肪酸有益于健康。这些脂类物质也可以从浮游植物中获得。这种途径获得的脂类物质不含胆固醇，J.K.Polak等人从藻类中萃取脂类物质获得成功，而且叶绿素不会被超临界CO2萃出，因而省去了传统溶剂萃取的漂白过程。另外，用SCFE法从银杏叶中提取的银杏黄酮，从鱼的内脏，骨头等提取的多烯不饱和脂肪酸（DHA，EPA），从沙棘籽提取的沙棘油，从蛋黄中提取的卵磷脂等对心脑血管疾病具有独特的疗效。日本学者宫地洋等从药用植物蛇床子、桑白皮、甘草根、紫草、红花、月见草中提取了有效成分。(2-2).中草药有效成分提取方面的应用1、中药产业化形势及应用新技术的意义

中药为我国传统医药，用中药防病治病在我国具有悠久的历史。由于化学药品的毒副作用逐渐被人们所认识及合成一个新药又需巨大的投资，西医西药对威协人类健康的常见病、疑难病的治疗药物还远远不能满足临床的需要，因此，全世界范围内掀起了中医中药热。面对科学技术，特别是医药工业的迅猛发展，国际间医药学术交流活动的日益频繁以及药品市场竞争越来越激烈，实现中药现代化，与国际接轨，已成为中医药工作者的共识。改革开放到党的十五大，我国明确了中药发展的战略方向和思路，提出“科教兴业”的战略主体目标，中药的发展向前迈进了一大步。中药生产中的大桶煮提、大锅蒸熬及匾、勺、缸类生产器具当家的状况大为改善，进而出现不锈钢多功能提取罐、外循环蒸发、多效蒸发器，流化干燥器等设备，中成药的剂型也有较大的发展，由丸、散、膏、丹剂为主发展成为具有颗粒剂、片剂、胶囊剂、口服液及少量粉针等剂型。中药产值比1979年翻了五番，约占医药工业产值的30％以上。然而，我国现阶段创制的中成药还难以在国外注册、合法销售与使用。从目前全世界天然药物的贸易额来看，中国仅占l%左右，与天然药物主产国的地位极不相称。其原因主要是产业现代工程技术水平不高，制备工艺和剂型现代化方面还很落后；生产过程的许多方面缺乏科学的、严格的工艺操作参数，不仅导致了消耗高、效率低，而且还出现有效成分损失、疗效不稳定、剂量大服用不方便、产品外观颜色差、内在质量不稳定；同时还出现缺少系统的量化指标，大多数产品缺乏疗效基本一致的内在质量标准；许多复方制剂还难以搞清楚其作用的物质基础。“丸、散、膏、丹，神仙难辨”的状况尚未根本改变。要改变这种现状，让西方医药界接受中药，增强中药在国际市场上的竞争地位，主要途径是，以中药理论为指导，采用先进的技术，实现中药现代化。中药产品现代化的重点可简单地用8个字来描述，即“有效、量小、安全、可控”。实际上，它涉及范围十分广泛，要解决的问题比较复杂，但首先最关键的问题就是要提取分离工艺、制剂工艺现代化，质量控制标准化、规范化。为此，许多医药专家多次提出要采用超临界流体技术、膜分离技术、冷冻干燥技术、微波辐射诱导萃取技术、缓控释制剂技术、各种先进的色谱、光谱分析等先进技术，进行中药研究开发及产业化。在国家有关部门的主持下，1998年03月底，来自全国及香港20多个单位的60多位专家学者聚集厦门大学，探讨了中药现代化问题，特别是中药复杂体系中重大科学基础问题，超临界流体技术同时也被提出来。美国EPA己逐步将超临界流体萃取技术作为替代溶剂萃取的标准方法。尽管如此，超临界流体技术也仅仅是多种可用于中药现代化中的先进技术之一。2、超临界流体萃取技术在中药现代化中应用的优越性

在超临界流体SCF技术中，与中药现代化关系较密切的是超临界流体萃取SFE技术，CO2是最常用的超临界流体。用超临界CO2萃取技术进行中药研究开发及产业化，和中药传统方法相比，具有许多独特的优点：2.1萃取能力强，提取率高。用超临界CO2提取中药有效成分，在最佳工艺条件下，能将要提取的成分几乎完全提取，从而大大提高产品收率和资源的利用率。同时，随着超临界CO2萃取技术的不断进步，全氟聚醚碳酸铵(PEPE）的应用，把超临界CO2萃取扩展到水溶液体系使得难以提取的强极性化合物如蛋白质等的超临界CO2提取已成为可能。2.2萃取能力的大小取决于流体的密度，最终取决于温度和压力，改变其中之一或同时改变,都可改变溶解度，可以有选择地进行中药中多种物质的分离，从而可减小杂质使中药有效成分高度富集。便于减小剂量和质量控制，产品外观大为改善。2.3超临界CO2临界温度低，操作温度低，能较完好地保存中药有效成分不被破坏，不发生次生化。因此，特别适合那些对热敏感性强、容易氧化分解破坏的成分的提取。2.4提取时间快、生产周期短。超临界CO2提取（动态）循环一开始，分离便开始进行。一般提取10分钟便有成分分离析出，2一4小时左右便可完全提取。同时，它不需浓缩等步骤，即使加入夹带剂，也可通过分离功能除去或只是简单浓缩。2.5超临界CO2萃取，操作参数容易控制，因此，有效成分及产品质量稳定。2.6超临界CO2还可直接从单方或复方中药中提取不同部位或直接提取浸膏进行药理筛选，开发新药，大大提高新药筛选速度。同时，可以提取许多传统法提不出来的物质，且较易从中药中发现新成分，从而发现新的药理药性，开发新药。2.7超临界CO2还具有抗氧化、灭菌作用，有利于保证和提高产品质量。2.8超临界流体萃取应用于分析或与GC、IR、MS、LC等联用成为一种高效的分析手段。将其用于中药质量分析，能客观地反映中药中有效成分的真实含量。2.9经药理、临床证明，超临界CO2提取中药，不仅工艺上优越，质量稳定且标准容易控制，其药理、临床效果能够保证或更好。2.10超临界CO2萃取工艺，流程简单，操作方便，节省劳动力和大量有机溶剂，减小三废污染，这无疑为中药现代化提供了一种高新的提取、分离、制备及浓缩新方法。

另外，超临界流体结晶技术中的RESS过程、GAS过程等可制备粒径均匀的超细颗粒，从而可制备控释小丸等剂型，可用来制备中药新剂型。3、超临界流体技术在中药现代化中的应用及前景

在超临界流体技术中，研究及开发应用较多的是超临界流体萃取技术，SFE技术是一种新型的提取分离技术，由于其自身的特点，国内外己广泛应用于食品、香料等领域，而在中药领域，国外或国内大多数从事SFE技术的单位研究开发应用虽有报道，但缺乏系统性，大多只停留在中药有效成分或中间原料提取方面，这仅仅是用于中药的一个方面。中药的研究与开发具有特殊性，即必须具有药理临床效果，因此，SFE技术用于中药必须结合药理临床研究。只有工艺上优越，药理临床效果又保证或更好，SFE技术在该领域的生命力或潜力才能真正体现。(3).天然香精香料的提取用SCFE法萃取香料不仅可以有效地提取芳香组分，而且还可以提高产品纯度，能保持其天然香味，如从桂花、茉莉花、菊花、梅花、米兰花、玫瑰花中提取花香精，从胡椒、肉桂、薄荷提取香辛料，从芹菜籽、生姜，莞荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中提取精油，不仅可以用作调味香料，而且一些精油还具有较高的药用价值。啤酒花是啤酒酿造中不可缺少的添加物，具有独特的香气、清爽度和苦味。传统方法生产的啤酒花浸膏不含或仅含少量的香精油，破坏了啤酒的风味，而且残存的有机溶剂对人体有害。超临界萃取技术为酒花浸膏的生产开辟了广阔的前景。美国SKW公司从啤酒花中萃取啤酒花油,已形成生产规模。(4).天然色素的提取目前国际上对天然色素的需求量逐年增加，主要用于食品加工、医药和化妆品，不少发达国家已经规定了不许使用合成色素的最后期限，在我国合成色素的禁用也势在必行。溶剂法生产的色素纯度差、有异味和溶剂残留，无法满足国际市场对高品质色素的需求。超临界萃取技术克服了以上这些缺点，目前用SCFE法提取天然色素(辣椒红色素)的技术已经成熟并达到国际先进水平。(5).在化工方面的应用在美国超临界技术还用来制备液体燃料。以甲苯为萃取剂，在Pc=100atm,Tc=400-440℃条件下进行萃取，在SCF溶剂分子的扩散作用下，促进煤有机质发生深度的热分解，能使三分之一的有机质转化为液体产物。此外，从煤炭中还可以萃取硫等化工产品。美国最近研制成功用超临界二氧化碳既作反应剂又作萃取剂的新型乙酸制造工艺。俄罗斯、德国还把SCFE法用于油料脱沥青技术。(6).生物工程方面的应用近年来的研究发现超临界条件下的酶催化反应可用于某些化合物的合成和拆分。另外在超临界或亚临界条件下的水可作为一种酸催化剂，对纤维素的转化起催化作用，使其迅速转化为葡萄糖。1988年Bio-Eng.Inc.开发了超临界流体细胞破碎技术（CFD）。用超临界CO2作介质，高压CO2易于渗透到细胞内，突然降压，细胞内因胞内外较大的压差而急剧膨胀发生破裂。超临界流体还被用于物质结晶和超细颗粒的制备当中。超临界流体萃取技术应用进展及前景展

1概述

超临界流体萃取(SuperiticalFluidExtraction，以下简称SFE)是一项发展很快、应

用很广的实用性新技术。它具有低温下提取，没有溶剂残留和可以选择性分离等特点，正为

越来越多的科技工作者所重视，有关研究方兴未艾，新的研究成果不断问世。超临界流体

(SuperiticalFluid，以下简称SCF)具有溶解其它物质的现象，早在100年前已为Hannay

和Hogarth所发现，但由于技术、装备等原因，时至20世纪30年代，Pilat和Gadlewicz

才有了用液化气体提取“大分子化合物”的设想。1954年Zosol用实验的方法证实了二氧

化碳超临界萃取(以下简称SFE-CO2)可以萃取油料中的油脂。直到70年代的后期，德国的

Stahl等人首先在高压实验装置的研究取得了突破性进展之后，SFE这一新的提取、分离技

术的研究及应用，才有了可喜的实质性进展。

超临界流体萃取技术近30多年来引起人们的极大兴趣，这项化工新技术在化学反应和

分离提纯领域开展了广泛深入的研究，取得了很大进展，在医药、化工、食品、轻工及环保

领域成果累累。1988年在法国尼斯召开了第一届“国际超临界流体技术会议”以后，国际

上每3年召开一次会议，进行国际间的学术交流。

1996年10月，我国召开了“第一届全国超临界流体技术学术及应用研讨会”。作为新

一代化工分离技术，SFE-CO2萃取已列入“八五”国家科技攻关计划。近期国家计委和科技

部联合公布的《生物及医药产业近期产业化的重点》(2001年)中将SFE-CO2列入优先发展的

18个领域之一的“中药制剂先进生产工艺及成套设备”中近期产业化重点。2002年9月18

日科技部、国家经贸委和国家中医药管理局联合发布的我国《医药科学技术政策(2002～2010

年)》中亦将SFE-CO2作为有利于中药生产工艺提升、技术更新、产品升级的重点推广应用的

新技术之一。加强对SFE技术的研究和推广，对我国丰富的天然资源进行深度加工，生产高

档次、高附加值的新产品，既有利于医药、化工、食品等行业的进步，也有利于种植等行业

的发展。通过10多年的努力，我国在SFE技术的应用方面已取得了令人瞩目的成绩：内蒙

古科迪高技术产业有限公司1996年建成了当时国内最大的SFE-CO2萃取工业化装置(萃取釜

为500L)，并对沙棘油、薏苡仁油、红花油、肉桂油、厚朴酚、青蒿素、丹参酮等有效成分

进行了提取、分离，均取得了较好的效果。广州医药工业研究所运用SFE技术对中药复方制

剂进行深入研究后发现：运用SFE-CO2技术按处方比例混合中药粉碎后提取的有效成分与单

味中药提取效果无明显差异，而复方提取时有效部位(浸膏)收率均高于单味提取；中药复方

在SFE-CO2与传统提取方法比较中显示，SFE-CO2提取的有效部位收率虽较传统提取的有效部

位收率低34%，但其中的有效成份却高出近40倍。这一研究说明，SFE技术的应用将给中药

复方提取方法带来革命性的改进，并使中药复方的量化研究向前迈进了一大步。据介绍，应

用SFE技术对中药复方提取，其提取物具有杂质少、外观色泽好、有效成份高度浓缩、批间

重现性好等特点，是改进中药复方生产工艺的有效途径。目前SFE技术已被美国环保局确定

为替代溶剂萃取的标准方法。因此运用SFE-CO2技术是实现中药产业现代化，与国际接轨的

重要新技术。

2超临界流体萃取的基本原理

2.1超临界流体的性质

超临界流体(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，见表1。

表1相的物理性质相密度(g/ml)扩散系数(cm2/s)粘度(g/cm.s)气体(G)10-310-110-4超临界流(SCF)0.3～0.910-3～10-410-4～10-3液体(L)110-510-2

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，SCF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。可作为SCF的物质很多，如二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷、甲醇、氨和水

等。其中二氧化碳因其临界温度低(Tc=31.3℃),接近室温；临界压力小(Pc=7.15MPa)，且无色、

无味、无毒、不易燃、化学惰性、低膨胀性、价廉、易制得高纯气体等特点，现在应用最为广

泛。

2.2二氧化碳超临界萃取

在SFE中，某些场合下，目的是获得萃取物；而在另一些场合下，是为获得萃取后的遗留

物质，萃取物则为其次。SFE-CO2则适合于上述两种情况。

2.2.1二氧化碳超临界萃取的溶解作用

在超临界状态下，CO2对不同溶质的溶解能力差别很大，这与溶质的极性、沸点和分子量

密切相关，一般来说有以下规律：亲脂性、低沸点成分可在104KPa以下萃取，如挥发油、烃、酯、内酯、醚、环氧化合物等，像天然植物和果实中的香气成分，如桉树脑、麝香草酚、酒花中的低沸点酯类等；化合物的极性基团(如-OH、-COOH等)愈多，则愈难萃取。强极性物质如糖、氨基酸的萃取压力则要在4×104KPa以上；化合物的分子量愈大，愈难萃取。分子量在200～400范围内的组分容易萃取，有些低分子量、易挥发成分甚至可直接用CO2液体提取；高分子量物质(如蛋白质、树胶和蜡等)则很难萃取。

2.2.2二氧化碳超临界萃取的特点

CO2的Tc为31.3℃可在接近室温的环境下进行萃取，不会破坏生物活性物质，并能有效

地防止热敏性物质的氧化和逸散，所以特别适合于分离、精制低挥发性和热敏性的物质;蒸；

馏和萃取合二为一，可以同时完成蒸馏和萃取两个过程，尤其适用于分离难分离的物质，如

有机混合物、同系物的分离精制等；具有良好的选择性，可通过改变温度和压力来改变密度，达到提取分离的目的，操作方便，过程调节灵活；超临界流体CO2具有极高的扩散系数和较强

的溶解能力，有利于快速萃取和分离；SFE-CO2萃取的产品纯度高，适当的温度、压力或夹带

剂，可提取高纯度产品，尤其适用于中草药和生理活性物质的提取浓缩；溶剂和溶质分离方便，只通过改变温度和压力就可达到溶质和溶剂的分离，操作简便；节省能源，在SFE-CO2萃取工

艺中一般没有相变的过程，从而节省能源；没有残留溶剂，SFE是“最干净”的提取方法，全

过程不使用有机溶媒，因而无有机溶剂残留之虞，同时也不会对操作者造成毒害和对环境造成

污染。

2.2.3影响超临界萃取的主要因素

密度：溶剂强度与SCF的密度有关。温度一定时，密度(压力)增加，可使溶剂强度增加，溶质的溶解度增加。

夹带剂：适用于SFE的大多数溶剂是极性小的溶剂，这有利于选择性的提取，但限制了其

对极性较大溶质的应用。因此可在这些SCF中加入少量夹带剂，以改变溶剂的极性。最常用的

SCF为CO2，其极性大约在正已烷和氯仿之间，通过加入夹带剂可适用于极性较大的化合物。

有人在10MPa压力下，用不同浓度的乙醇作夹带剂，研究了以藏药雪灵芝中萃取总皂甙粗品及

多糖的3种工艺。其中，加不同极性夹带剂的递度SFE-CO2与传统溶剂萃取工艺相比，总皂甙

粗品和多糖收率可分别提高18.9倍和1.62倍。加一定夹带剂的SFE-CO2可以创造一般溶剂达

不到的萃取条件，大幅度提高收率。这对于贵重药材成份的提取，工业化开发价值极高。SFE

夹带剂的应用实例见表2。

粒度：溶质从样品颗粒中的扩散，可用Fick第二定律加以描述。粒子的大小可影响萃取

的收率。一般来说，粒度小有利于SFE-CO2萃取。

流体体积：提取物的分子结构与所需的SCF的体积有关。Favati用SFE-CO2在68.8MPa、

40℃下提取50克叶子中的叶黄素和胡萝卜素。要得到叶黄素50%的回收率，需要2.1L超临界

的CO2；如要得到95%的回收率，由此推算，则需要33.6L的超临界的CO2。而胡萝卜素在CO2

中的溶解度大，仅需要1.4L，即可达到95%的回收率。

表2部分SFE夹带剂应用实例

被萃取物

超临界流体

夹带剂

丹参(丹参酮)

CO2

乙醇

厚朴(厚朴酚)

CO2

甲醇

雪灵芝(总皂甙及多糖)

CO2

乙醇

紫根

CO2

乙醇

甘草

CO2

乙醇

留行子

CO2

甲醇

香豆素

CO2

乙醇、水

胡萝卜素

CO2

乙醇、丙酮、己烷

罗汉果甙

CO2

乙醇

EPA

CO2、N2O

尿素

DHA

CO2、N2O

尿素

沙丁鱼(油脂)

CO2

甲醇、乙醇、丙酮

大豆(油脂)

CO2

乙醇、己烷

菜籽(油脂)

CO2

丙烷(混合流体)

γ-亚油酸

CO2

乙醇、己烷

棕榈油

CO2

乙醇

获取提取物的方法：在进行SFE时，获得提取物的方法包括：提高温度；降低压力；在

适当的固定相上吸附溶质。其中最容易的方法是降低流体的压力，让提取物沉淀。如果提取

物有较大的挥发性，获得它较困难，可采用降低温度的方法增加挥发性物质的回收率。

3超临界萃取技术的应用

如上所述，SFE是一种发展很快、应用面很广的实用新技术，从20世纪50年代起已开始

进入实验阶段，70年代以来在食品工业中应用日趋广泛，80年代更广泛应用于香料的提取，90年代后则开始运用于从药用植物中提取药用有效成分的提取等。

3．1SFE-CO2技术的主要应用范围

3．1．1食品工业

植物油脂(大豆油、蓖麻油、棕油、可可脂、玉米油、米糠油、小麦胚芽油等)的提取；动

物油脂(鱼油、肝油、各种水产油)的提取；食品原料(米、面、禽蛋)的脱脂；脂质混合物(甘

油酯、脂肪酸、卵磷脂等)的分离与精制；油脂的脱色和脱臭；超临界状态下借助酶进行交换；

植物色素和天然香味成分的提取；咖啡、红茶脱除咖啡因；啤酒花的提取；软饮料的制造；发

酵酒精的浓缩。

3．1．2医药、化妆品

鱼油中的高级脂肪酸(EPA、DHA、脱氢抗坏血酸等)的提取；植物或菌体中高级脂肪酸(γ-

亚麻酸等)的提取，药效成分(生物碱、黄酮、脂溶性维生素、甙等)的提取；香料成分(动物香

料、植物香料等)的提取；化妆品原料(美肤效果剂、表面活性剂、脂肪酸酯等)的提取；烟草

脱除尼古丁。

3．1．3化学工业

石油残渣油的脱沥；原油的回收、润滑油的再生；烃的分离、煤液化油的提取；含有难分

解物质的废液的处理；用超临界流体色谱仪进行分析和分离。

3．2SFE-CO2技术在医药工业中的应用

医药行业是SFE技术应用最广泛和最活跃的领域，下面分4个方面重点介绍国内外的应用

情况。

3．2．1SFE-CO2技术在生物活性物质和天然药物提取中的应用

EPA和DHA。Lucien等报道，采用SFE-CO2技术提取、浓缩沙丁鱼油中的EPA和DHA，可使EPA和DHA分别从原先的17%、12%提高到58%和67%。宋启煌等研究了SFE-CO2从扁藻中提取EPA和DHA，得出最佳萃取工艺：萃取压力为30MPa、萃取温度为40℃、CO2耗量250ml/g，乙酸乙酯的添加量为扁藻重的70%，EPA和DHA的萃取率分别为91.3%、87.4%，为综合利用海藻资源开辟了新的途径。

磷脂：Emanuele和Maria用SFE-CO2从干蛋黄中提取蛋黄磷酯，在CO2流量为1.06g/ml，压力为517bar，温度在40℃下，100克样品中可提取67克蛋黄磷脂。与传统溶剂法相比，纯度和提取率提高，产品色泽好。吕维忠等用SFE-CO2萃取大豆磷脂的研究表明：温度是主要影响因素，并得出最佳萃取工艺：压力为340MPa，温度在50℃，时间为6h，萃取率为40.56%，磷脂丙酮不溶物含量大于98%。Luigi等发现，以乙醇为夹带剂，在70℃、68.9MPa和流量0.97g/ml的条件下，用SFE-CO2提取大豆磷脂，每克样品可得10.77mg大豆磷脂。

沙棘油：内蒙古科迪高技术产业有限公司和广州市轻工研究所共同研制的工业化装置，已

在呼和浩特市试车成功，年产沙棘油可达20吨。武练增等在温度35～55℃，压力20.0～30.0MP

a范围内，取得了较好的实验效果，并申请了国家专利，并于1993年在北京实现工业化，建

成250L×2年工业装置，填补了我国SFE-CO2技术工业化的空白。

γ-亚麻酸：尹卓容等用SFE-CO2从月见草种子和丝状真菌中提取GLA。在压力为30～35M

Pa，温度35℃，CO2流量为100～200L/min的条件下，萃取90min，月见草种子水分为2.4%

时，回收率为86%；丝状真菌水分为3.1%时，回收率为95.7%。

β-胡萝卜素：Baysal等从西红柿糜烂废弃物中提取β-胡萝卜素，以5%的乙醇为夹带剂，

在300bar，65℃和CO2流量为4Kg/h下提取率为50%。李新等分别用石油醚和SFE-CO2技术萃

取螺旋藻中的β-胡萝卜素，结果表明：SFE-CO2技术具有效率高、速度快、工艺简单、产品色

味纯正等优点。在温度为50℃、压力30MPa下萃取2h，β-胡萝卜素收率为94%。Vega等以胡

萝卜压饼为原料，用10%乙醇为夹带剂，在压力为7.6MPa，温度为70℃下得出提取率为99.51%

的好成绩。

厚朴酚及和厚朴酚：杨素荣等在1000L×2SFE-CO2萃取装置上进行工业化试验研究，这

是见诸报刊的国内目前最大的工业化装置。获得的最佳萃取条件为：萃取压力5MPa，萃取温

度35～40℃，物料粒度40目，萃取时间6h。在此条件下从厚朴中萃取厚朴酚及和厚朴酚，萃

取率达90%以上，萃取物中厚朴酚及和厚朴酚总含量达60%左右，品质好，无溶剂残留。银杏

黄酮和银杏内酯。邓启焕等在500ml及10L萃取釜中，以一种特殊的醇类物质为夹带剂，在压

力20MPa，温度40℃，银杏叶粒度为5目，萃取时间90min，CO2流量15L为最佳萃取条件。此法的萃取率达3.4%，比溶剂法的1%高出2倍；流程短，萃取批操作时间为2h，比溶剂法(24h)

缩短11倍，提高了工作效率；银杏叶有效成分的质量(银杏黄酮含量为28%，银杏内酯的含量

为7.2%)，均高于国际现行公认的质量标准；不存在有机溶剂残留和重金属残留。

青蒿素：葛发欢等以0.1L、5L及25L、200L的萃取装置上进行从黄花蒿中提取青蒿素的

工艺研究，最终确定最佳萃取条件为：萃取压力18MPa、分离Ⅰ压力14MPa、分离Ⅱ压力为6MPa；

萃取温度40℃，分离Ⅰ温度为60℃、分离Ⅱ温度为50℃；萃取时间为5h；CO2流量为10～2

0Kg/h。Kg，平均提取率较旧工艺(汽油法)提高了1.9倍，总制造成本每Kg青蒿素降低447元

，全流程提取时间由120h缩短为20h。

3．2．2超临界流体技术在手性药物合成中的应用

酶的稳定性和活性是影响酶催化反应的重要因素。Nakanurak等发现酶在SFE-CO2中处理24h后，催化活性基本保持不变。固定化的脂肪酶的稳定性与己烷中相似，活力损失很小。刘

艳等将超临界酶催化反应用于手性化合物合成和拆分。如用米赫毛霉脂肪酶作催化剂，以布洛

芬和丙醇为底物进行合成和拆分，得到S-型异丁苯丙酸丙酯占90%以上。通过操纵超临界条件

可以控制产物的立体选择性。

3．2．3超临界流体技术在药剂学中的应用

超临界流体结晶技术是根据物质在超临界流体中的溶解度对温度和压力敏感的特性制备超

细颗粒，其中气体抗溶剂过程(GAS)常用于生物活性物质的加工。GAS过程是指在高压条件下溶解的CO2使有机溶剂膨胀，内聚能显著降低、溶解能力减小，使已溶解的物质形成结晶或无

定型沉淀的过程。例如将CO2和胰岛素二甲亚砜溶液经一特制喷嘴，从顶部进入沉淀器，二者

在高压下混合后流出沉淀器，胰岛素结晶就聚集在底部的过滤器上。控制温度(25～35℃)，压

力(8.62MPa)，料液浓度(5～15mg/ml)，CO2流速(94ml/min)，进料速度(0.3ml/min)，1h内可

得到2～4μm胰岛素微细颗粒25mg。GAS过程还可制备β-胡萝卜素和乙酰苯胺结晶(10μm以下的占90%)。

利用SFE-CO2技术制备微粒正成为人们日益感兴趣的课题。特别在制药业，这一技术在各

方面得到了应用。如提高溶解性差的分子的生物利用度，设计缓释剂型，开发对人体的损害较

少的非肠道给药方式(如肺部给药和透皮吸收系统)。其中，最复杂的挑战涉及那些有治疗作用

的蛋白质。传输这些生物大分子是相当困难的，因为它们不溶，且体内的半衰期很短。超临界

流体的快速膨胀(RESS)是将产品的超临界流体溶液喷雾到一个低压容器内，这一过程只有当产

品在SCF(首选CO2)中的溶解度不太低(≥10-3Kg/kg)的情况下才有商业应用的可能。这使得这

一过程只限用于非极性或低极性的化合物，如洛伐他汀。超临界抗溶(SAS)技术适用于多数能

在强有机溶剂中溶解的分子。近来，该技术在制备用于肺部给药的极细药物微粒方面的进展为

新型材料的工程化带来了美好的前景。纳米级微粒或