超臨界流體萃取的應(yīng)用
更新時間：2022-04-18 | 點擊率：3973
超臨界萃取的特點決定了其應(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，且無污染問題。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公司實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，并被各國普遍采用。這一技術(shù)的是取代了原來在產(chǎn)品中仍殘留對人體有害的微量鹵代烴溶劑，因的含量可從原來的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ADL公司最近開發(fā)了一個用SCFE技術(shù)提取酒精的方法，還開發(fā)了從油膩的快餐食品中除去過多的油脂，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。西德Saarland大學(xué)的Stahl教授對許多藥用植物采用SCFE法對其有效成分（如各種生物堿，芳香性及油性組分）實現(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，而且葉綠素不會被超臨界CO2萃出，因而省去了傳統(tǒng)溶劑萃取的漂白過程。
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，是近五六年開始的。美國有超臨界公司，德國有（3133032）CO2-SFE提取設(shè)備等。1998年3月底，來自中國大陸及香港20多個單位的60多位專家學(xué)者聚集廈門大學(xué)，探討了中藥現(xiàn)代化問題，特別超臨界流體技術(shù)。東宇集團(tuán)在全國制造完成自動化大型超臨界機組，從而實現(xiàn)了超臨界機組的遠(yuǎn)程監(jiān)控及微機管理，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)研究開發(fā)實踐，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，而且殘存的有機溶劑對人體有害。超臨界萃取技術(shù)為酒花浸膏的生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。美國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
目前國際上對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)國家已經(jīng)規(guī)定了不許使用合成色素的最后期限，在中國合成色素的禁用也勢在必行。溶劑法生產(chǎn)的色素純度差、有異味和溶劑殘留，無法滿足國際市場對高品質(zhì)色素的需求。超臨界萃取技術(shù)克服了以上這些缺點，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。在美國超臨界技術(shù)還用來制備液體燃料。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)煤有機質(zhì)發(fā)生深度的熱分解，能使三分之一的有機質(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、德國還把SCFE法用于油料脫瀝青技術(shù)。農(nóng)藥殘留分析包括對樣品的提取、凈化、濃縮、檢測等步驟，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溶劑提取。溶劑提取存在許多缺點：一是溶劑浪費嚴(yán)重，對環(huán)境污染較大；二是費時，提取、凈化過程繁瑣；三是提取率低。目前國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就是處理時間較長，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厚的優(yōu)勢。根據(jù)眾多學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，樣品前處理簡單、萃取時間短、提取效率高、提取結(jié)果準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點將會極大程度地推動其在農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用。對于水分含量大的樣品，只需在樣品前處理過程中加入適量的干燥劑混勻即可；對于極性較大的物質(zhì)，在萃取過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現(xiàn)有效萃取。每個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)者運用SFE技術(shù)來實現(xiàn)對殺蟲劑結(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。但是還存在一些缺點。首先儀器價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)實驗品的水分過大或提取物中有些成分粘度過高或聚合能力較強時，往往會將毛細(xì)管堵塞，嚴(yán)重時甚至使限流管報廢，限制了對部分樣品的提取；第三就是由于通常所使用的超臨界流體是極性較弱的二氧化碳，對于極性較強物質(zhì)的萃取不很理想，因此需要大量的實驗來確定流體的種類及兩種或三種以上流體的配比，同時還需要夾帶劑的配合使用來成功實現(xiàn)對靶標(biāo)物質(zhì)的萃取。這些缺點基本上是技術(shù)上的弱點。比較容易改進(jìn)。中國現(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，對動物組織中的有機磷農(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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