超臨界流體萃取技術(shù)

超臨界流體萃取技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀最早將超臨界CO2萃取技術(shù)應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的是美國(guó)通用食品公司，之后法、英、德等國(guó)也很快將該技術(shù)應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)中。90年代初，中國(guó)開(kāi)始了超臨界萃取技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化工作，發(fā)展速度很快。實(shí)現(xiàn)了超臨界流體萃取技術(shù)從理論研究、中小水平向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)變，使中國(guó)在該領(lǐng)域的研究、應(yīng)用已同國(guó)際接軌，在某些方面達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。目前，超臨界流體萃取已被廣泛應(yīng)用于從石油渣油中回收油品、從咖啡中提取咖啡因、從啤酒花中提取有效成分等工業(yè)中一、超臨界流體萃取的原理超臨界流體((supercriticalfluid,SCF)是指處于臨界溫度(Tc)和臨界壓力(Pc)以上，其物理性質(zhì)介于氣體與液體之間的流體。這種流體(SCF)兼有氣液兩重性的特點(diǎn)，它既有與氣體相當(dāng)?shù)母邼B透能力和低的粘度，又兼有與液體相近的密度和對(duì)許多物質(zhì)優(yōu)良的溶解能力。溶質(zhì)在某溶劑中的溶解度與溶劑的密度呈正相關(guān)，溶質(zhì)在SCF中的溶解度也與此類(lèi)似。因此，通過(guò)改變壓力和溫度，改變SCF的密度，便能溶解許多不同類(lèi)型的物質(zhì)，達(dá)到選擇性地提取各種類(lèi)型化合物的目的.超臨界流體的基本性質(zhì)(一)臨界點(diǎn)：壓力、溫度、密度（二）臨界流體的性質(zhì)：密度（接近液體）、粘度（接近氣體）和擴(kuò)散系數(shù)（比液體大100倍）。（三）溶解能力。密度—溶解力（正比）。

壓力和溫度---密度。

陰影部分中，稍高于CO2臨界溫度的區(qū)域內(nèi)，壓力微小的變化，都能引起密度ρ的較大變化。

密度越高對(duì)物質(zhì)的溶解能力越強(qiáng)超臨界流體萃取的特征（1）流體具備液體和氣體的特征，萃取率高于液體溶劑萃取。（2）臨界點(diǎn)處敏感（3）流體容易除去（4）適合熱敏和易氧化物質(zhì)（5）配有高壓設(shè)備SFE的基本流程是：由鋼瓶提供高純液體（CO2）經(jīng)高壓泵系統(tǒng)，流入保持在一定溫度（高于Tc）下的萃取池。在萃取池中可溶于SCF的溶質(zhì)擴(kuò)散分配溶解在SCF中，并隨SCF一起流出萃取池，經(jīng)阻尼器減壓獲升溫后進(jìn)入收集器，多余的SCF排空或循環(huán)使用。超臨界流體萃取的基本流程分離釜

萃取釜CO2熱交換器

壓縮機(jī)或泵

過(guò)濾器

圖2超臨界CO2萃取的基本流程

熱交換器萃取釜是溶劑與植物發(fā)生萃取反應(yīng)的罐體,根據(jù)對(duì)過(guò)程中超臨界流體密度調(diào)控的方法不同，可將超臨界流體萃取分為：等溫變壓法等壓變溫法吸附法

超臨界二氧化碳萃取流程圖磷酸三丁酯/show/Fig26fup_cyp36c08VJydg...html?mobile二、超臨界流體技術(shù)的應(yīng)用SFE(supercriticalfluidextraction)-CO2技術(shù)的主要應(yīng)用范圍1食品工業(yè)2醫(yī)藥、化妝品

(1)在生物活性物質(zhì)和天然藥物提取中的應(yīng)用

(γ-亞麻酸、β-胡蘿卜素等)(2)在手性藥物合成中的應(yīng)用

(3)在藥劑學(xué)中的應(yīng)用

(4)在藥物分析中的應(yīng)用3化學(xué)工業(yè)萃取，又稱(chēng)溶劑萃取或液液萃取，亦稱(chēng)抽提，是利用系統(tǒng)中組分在溶劑中有不同的溶解度來(lái)分離混合物的單元操作。即，是利用物質(zhì)在兩種互不相溶（或微溶）的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同，使溶質(zhì)物質(zhì)從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中的方法。廣泛應(yīng)用于化學(xué)、冶金、食品等工業(yè)，通用于石油煉制工業(yè)。另外將萃取后兩種互不相溶的液體分開(kāi)的操作，叫做分液。固-液萃取，也叫浸取，用溶劑分離固體混合物中的組分，如用水浸取甜菜中的糖類(lèi)；用酒精浸取黃豆中的豆油以提高油產(chǎn)量；用水從中藥中浸取有效成分以制取流浸膏叫“滲瀝”或“浸瀝”。雖然萃取經(jīng)常被用在化學(xué)試驗(yàn)中，但它的操作過(guò)程并不造成被萃取物質(zhì)化學(xué)成分的改變（或說(shuō)化學(xué)反應(yīng)），所以萃取操作是一個(gè)物理過(guò)程。萃取是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中用來(lái)提純和純化化合物的手段之一。通過(guò)萃取，能從固體或液體混合物中提取出所需要的物質(zhì)超臨界萃取技術(shù)在食品行業(yè)的研究和應(yīng)用1咖啡中咖啡因的脫除：超臨界流體萃取技術(shù)最早應(yīng)用于食品領(lǐng)域是從咖啡中脫除咖啡因。由于健康理念的改變,西方國(guó)家對(duì)脫咖啡因的咖啡需求增加了,1979年,西德的HAG公司率先建成了處理2萬(wàn)t的生產(chǎn)線,采用CO2

萃取,然后用活性炭吸附以分離咖啡因。與此相類(lèi)似的還有從煙草中脫除尼古丁,從紅茶中脫除咖啡因,從綠茶中脫茶多酚等。含咖啡因的咖啡脫除咖啡因后的咖啡12CO2+咖啡因CO231112

圖10

半連續(xù)超臨界CO2萃取萃取器示意圖1.閥門(mén)2.吹揚(yáng)器

3.萃取釜2．半連續(xù)的超臨界流體萃取系統(tǒng)

2啤酒花有效成分的提取：1982年,西德HEG公司建造的工業(yè)規(guī)模超臨界萃取啤酒花生產(chǎn)線投入生產(chǎn)。用有機(jī)溶劑萃取的啤酒花萃取液,色澤暗綠,成分復(fù)雜,且殘留有機(jī)溶劑。如采用CO2超臨界萃取,萃取液顏色為橄欖綠色,不僅萃取率高,芳香成分也不被氧化,而且可避免萃取農(nóng)藥。啤酒花是?？?、葎草屬一種多年生草本蔓性植物，古人取為藥材?；獒勗炱【频脑稀Ｔ谄【漆勗熘?，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氣、苦味和防腐力。酒花的芳香與麥芽的清香賦予啤酒含蓄的風(fēng)味。啤酒、咖啡和茶都以香與苦取勝，這也是這幾種飲料的魅力所在。啤酒花本身就是一種天然的防腐劑，它在賦予啤酒特別的香味的同時(shí)，也延長(zhǎng)了啤酒的保存期。2．形成啤酒優(yōu)良的泡沫。啤酒泡沫是酒花中的異律草酮和來(lái)自麥芽的起泡蛋白的復(fù)合體。優(yōu)良的酒花和麥芽，能釀造出潔白、細(xì)膩、豐富且掛杯持久的啤酒泡沫來(lái)。3．有利于麥汁的澄清。在麥汁煮沸過(guò)程中，由于酒花添加，可將麥汁中的蛋白絡(luò)合析出，從而起到澄清麥汁的作用，釀造出清純的啤酒來(lái)。4．啤酒花強(qiáng)烈的酒花味道能夠平衡麥芽汁的自然甜度并激發(fā)食欲。原始的啤酒因?yàn)樘砑恿嗣厶腔驐椧?，味道比較甜美，但這樣的啤酒并不十分解渴，這是摻啤酒花釀造而成的啤酒在整個(gè)中世紀(jì)十分流行的原因3植物油脂的萃?。河筒枋俏覈?guó)重要的木本食用油料,我國(guó)傳統(tǒng)的茶油制取一般采用壓榨法和浸出法,前者殘油率高,后者味差色深。如用超臨界CO2萃取,所得油的顏色、外觀,理化指標(biāo)均優(yōu)于溶劑法,且提取率高,雜質(zhì)少,水分低,無(wú)需精煉。與此相類(lèi)似的還有利用超臨界萃取豆油、菜籽油、米糠油、棕櫚油、茶籽油、玉米胚芽油、杏仁油、紫蘇油、花生油、山蒼子油。另外,采用超臨界萃取技術(shù)提取微生物油脂也是近年來(lái)研究的熱點(diǎn),如孢霉菌絲體油脂提取的研究已取得進(jìn)展。壓榨法是靠物理壓力將油脂直接從油料中分離出來(lái)，全過(guò)程無(wú)任何化學(xué)添加劑，保證產(chǎn)品安全、衛(wèi)生、無(wú)污染，天然營(yíng)養(yǎng)不受破壞。4生理活性物質(zhì)的提?。撼R界CO2能選擇性地溶解卵黃中的中性脂質(zhì)和膽固醇,卻不能溶解磷脂和蛋白質(zhì),因此可用于蛋黃中卵黃油的分離,分離得到的卵黃油品質(zhì)較好,且卵黃蛋白的功能性質(zhì)也不受影響。兒茶素也是一種功能性成分,用超臨界技術(shù)萃取兒茶素,提取率較高,所得的物質(zhì)純度也較高。二十碳五烯酸(EPA)對(duì)于防止心臟病、動(dòng)脈硬化及糖尿病有積極療效。傳統(tǒng)方法是用混合溶劑萃取,產(chǎn)品脂肪酸組成較復(fù)雜,如用超臨界萃取,產(chǎn)品純度較高。5色素的提?。河衩S色素屬于異戊二烯類(lèi)色素,生理上可作為維生素A的來(lái)源,超臨界CO2萃取的玉米黃色素,性能指標(biāo)優(yōu)于有機(jī)溶劑法萃取所得產(chǎn)品,萃取率高且不含殘留溶劑。利用超臨界萃取分離的枸杞油,不僅不飽和脂肪酸含量高,亞油酸含量高達(dá)66.2%～67.8%,還能從中分離出枸杞色素,即β-胡蘿卜素,色素提取率達(dá)51.5%。超臨界CO2還能對(duì)馬鈴薯和番茄榨汁后的副產(chǎn)品進(jìn)行分離,從中提取出胡蘿卜素。在胭脂紅等其他植物染料提取中也有應(yīng)用。6香精香料的提?。合闱v蘭精油是一種天然的食品增香劑,用超臨界CO2萃取的香莢蘭精油,為淡黃色油狀物,香氣突出,具有奶香、豆香和膏香,天然感好,無(wú)需調(diào)和可直接用于食品中。采用超臨界技術(shù)制取茴香油,產(chǎn)率比蒸餾法高35%,所得產(chǎn)物更具天然香料的芳香味。此外,超臨界萃取還可用于肉豆蔻、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在食品分析方面的應(yīng)用：1988年,國(guó)際上推出了第一臺(tái)商品化的超臨界流體萃取(SFE)儀,早期主要用于食品分析,如食用香料,脂肪油脂,維生素等,采用超臨界技術(shù)分析,能節(jié)省時(shí)間,節(jié)約化學(xué)試劑,排除溶劑干擾,減少人身傷害。紫外(UV)和常壓化學(xué)解離質(zhì)譜法(APCIMS)的填充柱超臨界流體色譜法(PS-FC),是鑒別和定量測(cè)定β-興奮劑的通用方法,對(duì)于牛肝樣品的β-興奮劑,該法顯示出良好的回收率和較低的交量(RSD<15%),此法還可用于雙氯醇胺和柳丁氨醇的測(cè)定。對(duì)于農(nóng)藥殘留的測(cè)定,特別是水中碳硫化合物的測(cè)定,超臨界萃取法比較迅速。對(duì)于中藥有效成分的分析,超臨界萃取也有應(yīng)用。8酶制劑工業(yè)上的應(yīng)用：超臨界CO2可用于蒜酶的失活和大蒜中SOD的保留,在酸性條件下能夠抑制的蒜酶,經(jīng)超臨界CO2萃取后會(huì)失活。9其他應(yīng)用：最近有研究表明,超臨界萃取還可用于葡萄中糖苷類(lèi)的提取,