超臨界流體萃取技術(shù)在中藥提取分離方面應(yīng)用的研究進(jìn)展

劉吉成 謝巍

（1廣西玉林食品藥品檢驗(yàn)所，廣西玉林 537000；2廣西中醫(yī)藥大學(xué)，南寧 530001）

超臨界流體萃取技術(shù)在中藥提取分離方面應(yīng)用的研究進(jìn)展

劉吉成1謝巍2

（1廣西玉林食品藥品檢驗(yàn)所，廣西玉林 537000；2廣西中醫(yī)藥大學(xué)，南寧 530001）

從超臨界流體萃取技術(shù)（SFE）的原理、特點(diǎn)出發(fā)，介紹SFE在中藥提取分離各成分方面應(yīng)用的研究進(jìn)展，并對(duì)SFE在中藥提取分離方面的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

超臨界流體萃取技術(shù)；中藥；提取分離；研究進(jìn)展

超臨界流體萃取技術(shù)（supercritical fluid exatraction，SFE）作為一種高效、清潔的新型提取分離手段，在中藥有效成分的提取與分離方面展現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，在中藥行業(yè)已展示出良好的應(yīng)用前景，將成為一種應(yīng)用廣泛的提取分離技術(shù)。

1 SFE的概念及特點(diǎn)

SFE是一種以超臨界流體代替常規(guī)有機(jī)溶劑對(duì)重要有效成分進(jìn)行提取分離的新型分離技術(shù)，開創(chuàng)了提取分離工業(yè)的新領(lǐng)域。它是利用流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對(duì)超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行的。在超臨界狀態(tài)下，流體與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地依次把極性大小、沸點(diǎn)高低和分子質(zhì)量大小的不同成分萃取出來，然后借助減壓、升溫的方法使超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質(zhì)則自動(dòng)完全或基本析出，從而實(shí)現(xiàn)特定溶質(zhì)的萃取。它具有萃取速率快、分離工藝簡(jiǎn)單、萃取溫度低、保護(hù)熱敏性物質(zhì)、萃取物及萃余物均無有機(jī)溶劑污染等優(yōu)點(diǎn)[1-2]。超臨界流體是指溫度超過臨界溫度和壓力超過臨界壓力的高密度流體。這時(shí)的流體，具有和液體相近的密度并具有很強(qiáng)的溶解能力，同時(shí)還具有類似于和氣體相近的高擴(kuò)散性、低黏度、低表面張力等特性。因此超臨界流體是一種很好的溶劑，能溶解多種物質(zhì)。常用的主要是CO2，它具有無毒無味、不易燃、易于回收等特點(diǎn)[3]。

超臨界CO2萃取技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)包括：實(shí)現(xiàn)提取物無溶劑殘留；萃取溫度接近或略高于室溫，可防止氧化和分解；CO2與萃取物迅速成為兩相；萃取效率高、速度快；操作參數(shù)易于控制；改變溫度、壓力及加入夾帶劑，可選擇性提取[4]。

自1993年我國(guó)自行研制的第一臺(tái)SFE設(shè)備問世，SFE裝置的研究也取得了一定進(jìn)展。在中藥的研究與開發(fā)、食品、色素分離等方面已取得了矚目的成就。特別是在中藥有效成分的提取分離方面，如生物堿、醌類、香豆素、木脂素、黃酮類、皂苷類、揮發(fā)油以及多糖等，已有多人發(fā)表了對(duì)它們的研究成果。如今SFE更可以與氣相色譜（GC）、高效液相色譜（HPLC）、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）、超高壓液相-質(zhì)譜聯(lián)用（UPLC-MS）等現(xiàn)代分析技術(shù)相結(jié)合，能高效快速地進(jìn)行成分分析與定量，為中藥質(zhì)量控制提供了安全有效的保證，同時(shí)滿足了藥物開發(fā)的“綠色化學(xué)”之路。

2 SFE在中藥提取分離方面的研究概況

中藥為我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)藥，中藥的防病治病在我國(guó)具有悠久的歷史。中藥提取分離是指通過一系列方法，將中藥材原料進(jìn)行加工，以得到所需藥物或其半成品的過程，包括預(yù)處理、提取和分離、濃縮、干燥和制劑等環(huán)節(jié)。目前較新的中藥提取分離技術(shù)，包括微波萃取、超聲提取、SFE[4]、半仿生提取、免加熱提取、酶提取等[5]。以下主要介紹SFE在中藥提取分離方面應(yīng)用的研究概況。

2.1 生物堿

傳統(tǒng)提取生物堿的方法主要有水提取法、堿性水溶液提取法、酸性水溶液提取法、冷浸提取法、回流提取法、超聲波提取法、索氏提取法、膜提取法、超臨界提取法等[6]。梁燕明等[7]采用滲漉法和溫浸法兩種傳統(tǒng)方法與超臨界CO2萃取法分別提取山豆根中苦參堿，結(jié)果用超臨界CO2萃取法萃取的苦參堿含量比滲漉法高出0.072%，比溫浸法高出0.105%，可看出，SFE萃取的苦參堿的含量要高于傳統(tǒng)方法。

超臨界CO2流體極性較低，對(duì)萃取極性較大的成分有一定的難度，而加入夾帶劑可以使生物堿與夾帶劑之間形成某一特定的路易斯（Lew is）酸堿作用力（如氫鍵、絡(luò)合作用等），從而降低解吸時(shí)的活化能壘，最終克服母體對(duì)生物堿的束縛，這樣便增強(qiáng)了超臨界CO2對(duì)生物堿的溶解性和選擇性，從而可以提高萃取率。劉修樹等[8]用正交設(shè)計(jì)法對(duì)影響超臨界法萃取分離苦參堿的因素進(jìn)行了考察，選擇75%的乙醇作為夾帶劑，按4倍量加入，結(jié)果表明超臨界法萃取分離苦參堿的最佳工藝是萃取壓力25 MPa、萃取溫度60℃、萃取時(shí)間3 h、CO2流量40 kg/h。

2.2 黃酮類

超臨界CO2萃取黃酮的方法與傳統(tǒng)提取方法相比具有耗時(shí)短、無溶劑和重金屬殘留等優(yōu)點(diǎn)，因而有較廣泛的應(yīng)用。王昕宇等[9]以黃酮提取率為指標(biāo)，對(duì)SFE與超聲波提取法進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示，超臨界萃取物黃酮含量為超聲波提取物的67倍。SFE的效率遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)提取方法。王文淵等[10]研究了超臨界流體萃取苦瓜葉黃酮的影響因素，并對(duì)提取工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到超臨界萃取苦瓜葉黃酮工藝的最優(yōu)化條件，黃酮的提取率可達(dá)到3.69%。于京等[11]用SFE提取、分離、鑒定山竹果皮中雜氧蒽酮類化合物得到α-倒捻子素（α-Mangostin）和Gartanin，兩者經(jīng)HPLC檢測(cè)純度均不低于90%。

生物類黃酮就是指維生素P，是一種植物的次級(jí)代謝產(chǎn)物，是某一類具有相同或相似結(jié)構(gòu)及活性的物質(zhì)總稱，其化學(xué)本質(zhì)是黃素酮類。生物類黃酮在抗血栓、抗氧化、保護(hù)心腦血管等方面有良好表現(xiàn)，故一直深受人們重視，對(duì)它的研究也一直在進(jìn)行著。羅喜榮等[12]用響應(yīng)曲面法考察萃取壓力、萃取溫度、乙醇用量對(duì)總黃酮收率的影響并確定了超臨界CO2萃取瑞香狼毒中總黃酮的優(yōu)化工藝條件，總黃酮收率可達(dá)1.412%。

2.3 揮發(fā)油類

SFE-CO2萃取揮發(fā)油等揮發(fā)性成分就是對(duì)低沸點(diǎn)、脂溶性、熱敏性成分的萃取，在萃取過程中避免了一些有效成分遇氧氧化以及見光分解的情況，既提取了低沸點(diǎn)的易揮發(fā)成分又避免破壞具有植物特征的香味成分，使萜烯類組分不容易損失，也提取了較多的醇、酯、長(zhǎng)鏈烴、不飽和脂肪酸、熱不穩(wěn)定成分及易氧化的成分。尹桂豪等[13]采用超臨界CO2萃取法結(jié)合GC-MS分析香露兜葉中揮發(fā)油的化學(xué)成分，鑒定出了角鯊烯、β-谷甾醇、豆甾醇等15個(gè)化合物。

曾志新等[14]采用SFE和GC-MS分離測(cè)定了一枝黃花地上部分中30個(gè)成分，占所有成分的96.78%，表明加拿大一枝黃花地上部分含有豐富的揮發(fā)性成分。

朱小勇等[15]采用超臨界CO2萃取法提取紫玉盤莖揮發(fā)油，并用GC-MS對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行分離鑒定了其中37個(gè)化合物，占總量的85.73%，表明與水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油的化學(xué)成分有明顯的差異。

此外，鐘玲等[16]探討了金銀花葉的超臨界CO2萃取研究，并對(duì)揮發(fā)性成分進(jìn)行研究，確定了最佳萃取工藝，鑒定出39種化學(xué)成分，表明SFE可用于提取金銀花葉中揮發(fā)油及綠原酸，且金銀花葉中所含揮發(fā)性成分相較其他花中較為復(fù)雜。

2.4 萜類

萜類化合物就是指存于在自然界中、分子式為異戊二烯單位的倍數(shù)的烴類及其含氧衍生物。這些含氧衍生物可以是醇、醛、酮、羧酸、酯等。程水明等[17]建立了超臨界萃取茯苓皮中總?cè)祁惢衔锏淖罴压に嚄l件，并通過分光光度法對(duì)其含量進(jìn)行測(cè)定。蔣盛巖等[18]用超臨界CO2萃取技術(shù)，提取夏枯草果穗中的熊果酸，并用HPLC測(cè)定萃取物中熊果酸含量。通過正交試驗(yàn)對(duì)萃取條件進(jìn)行優(yōu)化，確定了最佳的工藝參數(shù)。有學(xué)者聯(lián)合應(yīng)用超臨界CO2萃取技術(shù)與分子蒸餾技術(shù)或GC-MS等技術(shù)聯(lián)用對(duì)萜類成分進(jìn)行提取分離，與傳統(tǒng)方法相比，具有低溫、高效、無污染等優(yōu)點(diǎn)。

2.5 皂苷

超臨界CO2萃取技術(shù)克服了傳統(tǒng)提取皂苷存在的工藝流程復(fù)雜、提取率低和使用大量有機(jī)溶劑等缺點(diǎn)。吳彥等[19]采用正交試驗(yàn)對(duì)桔?？傇碥盏某R界CO2萃取工藝優(yōu)化，并且探討了表面活性劑對(duì)萃取的影響。所得優(yōu)化工藝為萃取溫度40℃、萃取壓力35 MPa、萃取時(shí)間2 h，夾帶劑為95%乙醇，與藥材投料量比例為1∶1（v/w），在95%乙醇中加入表面活性劑吐溫-80或司盤-80時(shí)，桔?？傇碥盏牡寐首罡摺Ｍ貘P芝等[20]采用超臨界CO2萃取技術(shù)，通過正交試驗(yàn)確定了穿山龍中薯蕷皂苷元的最佳萃取條件。該工藝簡(jiǎn)單，安全有效，生產(chǎn)周期短，成本低，可帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2.6 香豆素類

香豆素，又稱雙呋喃環(huán)和氧雜萘鄰?fù)?，是一種重要的香料，天然存在于黑香豆、香蛇鞭菊、野香莢蘭中?？扇斯ず铣?，用作抗凝血?jiǎng)?。梅彥紅等[21]采用超臨界CO2萃取與液液溶劑萃取相結(jié)合分離白芷中的香豆素，從香豆素含量?jī)H為0.175%的白芷藥材中萃取得到含量為54.95%的香豆素浸膏，含量提高了300多倍。關(guān)建等[22]采用超臨界CO2萃取法及多種柱色譜法進(jìn)行分離，光譜技術(shù)鑒定結(jié)構(gòu)，對(duì)新疆產(chǎn)薰衣草花超臨界CO2萃取部位的化學(xué)成分進(jìn)行研究分離得到9個(gè)化合物。超臨界CO2萃取技術(shù)與柱色譜法、光譜技術(shù)等聯(lián)合用于中藥研究，可提取許多傳統(tǒng)提取分離方法分離不出來的成分，利于新藥開發(fā)。

2.7 木脂素類

木脂素是一類由兩分子苯丙素衍生物（即C6-C3單體）聚合而成的天然化合物，多數(shù)呈游離狀態(tài)，少數(shù)與糖結(jié)合成苷而存在于植物的木部和樹脂中，故而得名。杜微等[23]在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間為影響因素，鬼臼毒素提取率為響應(yīng)值，根據(jù)中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理采用3因素3水平的響應(yīng)面分析法，對(duì)桃兒七中鬼臼毒素的CO2SFE條件進(jìn)行優(yōu)化，鬼臼毒素的提取率可達(dá)11.38%。對(duì)抗腫瘤藥物的開發(fā)研制具有重要意義。崔敬愛等[24]對(duì)北五味子木脂素超臨界CO2萃取的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，最大程度地提高總木脂素的萃取量，優(yōu)選最佳工藝參數(shù)，北五味子木脂素的萃取得率達(dá)11.24%。

2.8 多糖

多糖廣泛存在于動(dòng)植物和微生物中，研究表明多糖具有多種生物活性，包括增強(qiáng)機(jī)體免疫功能、抗腫瘤、降血糖和抗病毒等，且?guī)缀鯖]有毒性，因而受到人們的廣泛關(guān)注。朱俊玲等[25]利用超臨界CO2萃取法對(duì)蘆薈中的多糖的萃取工藝進(jìn)行優(yōu)化，獲得了高純度的蘆薈多糖。陳明等[26]對(duì)茶葉中多糖的提取技術(shù)精選研究，進(jìn)行茶多糖SFE初步試驗(yàn)。在茶粉顆粒度為40目，20%無水乙醇夾帶劑，萃取壓力35 MPa，萃取溫度45℃，萃取時(shí)間2 h的條件下，茶多糖的提取率可達(dá)92.5%。采用超臨界CO2萃取可有效提取茶葉中的多糖，并最大限度保持了提取茶多糖的生物性。

2.9 其他

SFE還廣泛應(yīng)用于天然藥物的色素、脂肪酸、酚類等的提取分離，大大提高了有效成分的效率與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用，為中藥研究開發(fā)提供技術(shù)基礎(chǔ)。

3 SFE和其他技術(shù)聯(lián)用

隨著SFE應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，從單一的成分萃取、生產(chǎn)工藝研究，發(fā)展到與其他先進(jìn)技術(shù)聯(lián)用。聯(lián)用技術(shù)強(qiáng)化了萃取效果或分離分析，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)拓展應(yīng)用領(lǐng)域。

3.1 SFE-分子蒸餾聯(lián)用技術(shù)

分子蒸餾技術(shù)是根據(jù)不同物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)平均自由程的差異來實(shí)現(xiàn)分離。分子蒸餾具有操作溫度低、操作壓強(qiáng)低、受熱時(shí)間短、系統(tǒng)基本絕氧等特點(diǎn)，所以能較好地保留易氧化熱敏性物質(zhì)的天然品質(zhì)，極好地保證了物系中的有效成分免受破壞[27]。

喻世濤等[28]采用SFE-分子蒸餾聯(lián)用技術(shù)，提取白蘭花中的芳樟醇。利用GC-MS鑒定各香氣的化學(xué)成分，并測(cè)定芳樟醇的相對(duì)百分含量。該方法快速，選擇性高，芳樟醇相對(duì)百分含量由61.8%提高到95.9%。于泓鵬等[29]用超臨界CO2萃取技術(shù)萃取丁香精油，然后用分子蒸餾技術(shù)進(jìn)行精制，所得精油經(jīng)GC-MS分析并與傳統(tǒng)提取方法比較。經(jīng)過超臨界CO2萃取，丁香酚含量提高至68.75%，精油色澤和流動(dòng)性明顯改善，品質(zhì)顯著提高。

3.2 SFE-色譜聯(lián)用技術(shù)

SFE與色譜技術(shù)的聯(lián)用實(shí)現(xiàn)了樣品的前處理和分離分析的優(yōu)化組合，研究已很深入，主要包括SFE-GC聯(lián)用技術(shù)、SFE-GC-MS聯(lián)用技術(shù)、SFE-超臨界流體色譜法（SFC）聯(lián)用技術(shù)、SFE-HPLC聯(lián)用技術(shù)、SFE-核磁共振（NMR）聯(lián)用技術(shù)等。

李大婧等[30]采用SFE-GC聯(lián)用技術(shù)對(duì)萬壽菊花超臨界萃取物的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，鑒定出17種化合物。楊虎等[31]采用SFE-GC-MS聯(lián)用技術(shù)分析了沙棗花精油成分，并鑒定出26種化合物，萃取物中含量最高的化合物是肉桂酸乙酯。金黨琴[32]用SFE-HPLC聯(lián)用技術(shù)測(cè)定了銀杏外種皮中銀杏酚酸，通過此方法可很好地分離檢測(cè)銀杏外種皮中銀杏酚酸含量。韓紅梅[33]等采用超臨界CO2萃取從沙姜中提取沙姜精油，經(jīng)過分子蒸餾純化后，所得產(chǎn)物再經(jīng)過GC-MS檢測(cè)，使對(duì)甲氧基肉桂酸乙酯的相對(duì)含量從74%提高到90%以上。

SFE與色譜技術(shù)的聯(lián)用在中藥研究領(lǐng)域的應(yīng)用前景很好，通過SFE分離出中藥中各種有效成分，再通過與GC、HPLC、GC-MS等技術(shù)鑒別或檢測(cè)出有效成分及其含量，在中藥研究領(lǐng)域是一個(gè)良好的發(fā)展方向。

3.3 SFE與其他技術(shù)的聯(lián)用

SFE還與吸附分離技術(shù)、超濾分離技術(shù)、分光光度計(jì)法、電化學(xué)法、重量法等聯(lián)用取得了較好的分析分離效果，為SFE開拓了新的領(lǐng)域。

4 問題和展望

SFE作為一種新興的萃取分離技術(shù)，已經(jīng)在中藥研究中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于技術(shù)本身還有不完善的地方，如SFE的設(shè)備規(guī)模相對(duì)較小、生產(chǎn)成本較高，對(duì)于體積較大的葉類、花類藥材，提取不夠經(jīng)濟(jì)，嚴(yán)重制約了這一技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用；SFE設(shè)備的昂貴，對(duì)于一般的小型企業(yè)，生產(chǎn)成本相對(duì)比較高，制約了該項(xiàng)技術(shù)的普及；對(duì)于成分復(fù)雜，近似化合物多，對(duì)生理活性物質(zhì)的純度要求高的物質(zhì)，單獨(dú)采用SFE無法滿足高純度要求；成分分析檢測(cè)技術(shù)如HPLC、GC等配套設(shè)備跟不上，導(dǎo)致成分不確定，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等。

在夾帶劑的使用上，沒有深入的研究理論，缺乏規(guī)范的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)，造成了現(xiàn)有國(guó)內(nèi)許多SFE的研究只能靠自己做基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及中藥在現(xiàn)代醫(yī)藥中的作用日益突出，SFE的應(yīng)用得到了不斷完善和發(fā)展，其在中藥有效成分提取分離中的廣泛使用，極大地推動(dòng)了中藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及中藥現(xiàn)代化進(jìn)程。特別是在國(guó)際市場(chǎng)對(duì)中藥需求廣泛，質(zhì)量要求嚴(yán)格的情況下，更有利于SFE用于中藥提取分離的產(chǎn)業(yè)化。SFE作為新型的分離技術(shù)，與現(xiàn)代分析技術(shù)相結(jié)合，能高效快速地進(jìn)行成分分析與定量，為中藥質(zhì)量控制提供了安全有效的保證。隨著對(duì)超臨界流體的進(jìn)一步研究及應(yīng)用，SFE和其他聯(lián)用技術(shù)在中藥提取中突出的優(yōu)越性將使這項(xiàng)頗具生命力的提取技術(shù)有更廣泛的應(yīng)用。SFE在未來中藥現(xiàn)代化進(jìn)程中必會(huì)發(fā)揮更大作用。

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Supercritical Fluid Extraction Technology Advances in Extraction Separation Used in Traditional Chinese M edicine

Liu Jicheng1，Xie Wei2（1 Guangxi Yulin Institute for Food and Drug Control，Guangxi Yulin 537000，China；2 Guangxi University of ChineseMedicine，Nanning 530001）

This article introduced the research progress of supercritical fluid extraction technique used in the extraction and component separation of traditional Chinese medicine from the view of the principle and characteristics of supercritical extraction fluid technology，and the development trend of supercritical fluid extraction technology for the extraction and separation of traditional Chinesemedicinewas prospected.

Supercritical Fluid Extraction Technology；Traditional Chinese Medicine；Extraction and Separation；Research Progress

10.3969/j.issn.1672-5433.2014.08.008

2014-03-11）

劉吉成，男，碩士，主管藥師。研究方向：食品藥品分析及研究。通訊作者E-mail：liujichenggood@126.com