超臨界流體萃取的應(yīng)用
更新時(shí)間：2022-04-18 | 點(diǎn)擊率：2518
超臨界萃取的特點(diǎn)決定了其應(yīng)用范圍十分廣闊。如在醫(yī)藥工業(yè)中，可用于中草藥有效成份的提取，熱敏性生物制品藥物的精制，及脂質(zhì)類混合物的分離；在食品工業(yè)中，啤酒花的提取，色素的提取等；在香料工業(yè)中，天然及合成香料的精制；化學(xué)工業(yè)中混合物的分離等。具體應(yīng)用可以分為以下幾個(gè)方面：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，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)，并被各國(guó)普遍采用。這一技術(shù)的是取代了原來(lái)在產(chǎn)品中仍殘留對(duì)人體有害的微量鹵代烴溶劑，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)。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*除去，又不使藥物變質(zhì)非常困難，若采用SCFE法則*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(yú)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(yú)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*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。從藥用植物中提取藥效成分，是近五六年開(kāi)始的。美國(guó)有超臨界公司，德國(guó)有（3133032）CO2-SFE提取設(shè)備等。1998年3月底，來(lái)自中國(guó)大陸及香港20多個(gè)單位的60多位專家學(xué)者聚集廈門(mén)大學(xué)，探討了中藥現(xiàn)代化問(wèn)題，特別超臨界流體技術(shù)。東宇集團(tuán)在全國(guó)制造完成自動(dòng)化大型超臨界機(jī)組，從而實(shí)現(xiàn)了超臨界機(jī)組的遠(yuǎn)程監(jiān)控及微機(jī)管理，并已在青島安裝完畢。目前中科院大連化學(xué)物理所、北京化工大學(xué)、北京中醫(yī)藥大學(xué)等研究CO2-SFE技術(shù)已經(jīng)成熟。
根據(jù)研究開(kāi)發(fā)實(shí)踐，認(rèn)為超臨界流體萃取技術(shù)應(yīng)用于中藥提取分離及中藥現(xiàn)代化，具有較大的潛力和可觀前景。A.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。啤酒花是啤酒釀造中*的添加物，具有*的香氣、清爽度和苦味。傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的啤酒花浸膏不含或僅含少量的香精油，破壞了啤酒的風(fēng)味，而且殘存的有機(jī)溶劑對(duì)人體有害。超臨界萃取技術(shù)為酒花浸膏的生產(chǎn)開(kāi)辟了廣闊的前景。美國(guó)SKW公司從啤酒花中萃取啤酒花油，已形成生產(chǎn)規(guī)模。
B.天然色素的提取
目前國(guó)際上對(duì)天然色素的需求量逐年增加，主要用于食品加工、醫(yī)藥和化妝品，不少發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)規(guī)定了不許使用合成色素的最后期限，在中國(guó)合成色素的禁用也勢(shì)在必行。溶劑法生產(chǎn)的色素純度差、有異味和溶劑殘留，無(wú)法滿足國(guó)際市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)色素的需求。超臨界萃取技術(shù)克服了以上這些缺點(diǎn)，目前用SCFE法提取天然色素（辣椒紅色素）的技術(shù)已經(jīng)成熟并達(dá)到水平。在美國(guó)超臨界技術(shù)還用來(lái)制備液體燃料。以甲苯為萃取劑，在Pc=100atm，Tc=400-440℃條件下進(jìn)行萃取，在SCF溶劑分子的擴(kuò)散作用下，促進(jìn)煤有機(jī)質(zhì)發(fā)生深度的熱分解，能使三分之一的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)物。此外，從煤炭中還可以萃取硫等化工產(chǎn)品。美國(guó)最近研制成功用超臨界二氧化碳既作反應(yīng)劑又作萃取劑的新型乙酸制造工藝。俄羅斯、德國(guó)還把SCFE法用于油料脫瀝青技術(shù)。農(nóng)藥殘留分析包括對(duì)樣品的提取、凈化、濃縮、檢測(cè)等步驟，其中提取和分離凈化是分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的農(nóng)藥殘留分析中，樣品的前處理大多采用有機(jī)溶劑提取。溶劑提取存在許多缺點(diǎn)：一是溶劑浪費(fèi)嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境污染較大；二是費(fèi)時(shí)，提取、凈化過(guò)程繁瑣；三是提取率低。目前國(guó)際上將超聲波提取和索氏萃取兩種方法列為首要的農(nóng)藥殘留提取方法。但是這兩種提取方法最大的缺點(diǎn)就是處理時(shí)間較長(zhǎng)，因而影響了其推廣應(yīng)用。
超臨界流體萃取技術(shù)在農(nóng)藥殘留的提取中具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)眾多學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，樣品前處理簡(jiǎn)單、萃取時(shí)間短、提取效率高、提取結(jié)果準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)將會(huì)極大程度地推動(dòng)其在農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用。對(duì)于水分含量大的樣品，只需在樣品前處理過(guò)程中加入適量的干燥劑混勻即可；對(duì)于極性較大的物質(zhì)，在萃取過(guò)程中加入一定量的改性劑或?qū)⒘黧w的配比加以改變就可以實(shí)現(xiàn)有效萃取。每個(gè)樣品一般從制樣到完成約需要40rain左右，大大地縮短了提取時(shí)間，是常規(guī)溶劑提取、索氏提取和超聲波提取等方法所不能比擬的。前人研究還發(fā)現(xiàn)，超臨界流體萃取的結(jié)果重現(xiàn)性和提取準(zhǔn)確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于其它方法。有關(guān)學(xué)者運(yùn)用SFE技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)殺蟲(chóng)劑結(jié)合殘留的萃取。亦得到了比較滿意的結(jié)果。盡管目前超臨界流體萃取技術(shù)已經(jīng)成為農(nóng)藥殘留研究中的熱點(diǎn)。但是還存在一些缺點(diǎn)。首先儀器價(jià)格昂貴是制約該技術(shù)推廣應(yīng)用的主要因子；其次就是常用儀器的限流管比較容易堵塞，當(dāng)實(shí)驗(yàn)品的水分過(guò)大或提取物中有些成分粘度過(guò)高或聚合能力較強(qiáng)時(shí)，往往會(huì)將毛細(xì)管堵塞，嚴(yán)重時(shí)甚至使限流管報(bào)廢，限制了對(duì)部分樣品的提?。坏谌褪怯捎谕ǔＫ褂玫某R界流體是極性較弱的二氧化碳，對(duì)于極性較強(qiáng)物質(zhì)的萃取不很理想，因此需要大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)確定流體的種類及兩種或三種以上流體的配比，同時(shí)還需要夾帶劑的配合使用來(lái)成功實(shí)現(xiàn)對(duì)靶標(biāo)物質(zhì)的萃取。這些缺點(diǎn)基本上是技術(shù)上的弱點(diǎn)。比較容易改進(jìn)。中國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)有很多廠家可以完成超臨界萃取儀器的制造。
SFE技術(shù)越來(lái)越多地和多種方法聯(lián)用，在農(nóng)藥殘留的應(yīng)用研究中很有潛力，尤其在農(nóng)藥多殘留分析中，能夠顯著地提高分析效率。有人將SFE和分析儀器GC、MS聯(lián)用，對(duì)動(dòng)物組織中的有機(jī)磷農(nóng)藥、氨基甲酸酯類農(nóng)藥進(jìn)行分析，得到了很好的結(jié)果。Iancas等研究后認(rèn)為，將SFE與膠束毛細(xì)管電泳色譜(MicellarElectrokineticCapillaryChromatography）技術(shù)結(jié)合可以迅速有效地實(shí)現(xiàn)萃取，該分析方法將成為農(nóng)藥殘留分析中的新型方法。
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