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高效精油萃取法|超临界CO2技术萃取技术有什么优势?

时间: 2023-12-29    浏览量:378     分享:

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在中医香疗的“十香体系”中,“提香”环节占据着至关重要的地位。精油的提取方法多种多样,而超临界二氧化碳萃取技术作为现代精油提取的代表性技术,在实现精油生产的环保性、高效性和经济性方面发挥了至关重要的作用。



超临界二氧化碳萃取技术原理


超临界流体(SF)是指温度和压力均超过该物质的临界温度和临界压力的流体,超临界流体的密度与液体很接近,同时又具有气体的扩散性能,在超临界状态下气体和液体两相的界面消失,表面张力为零,反应速度和热传导率等出现峰值。


在可作为超临界流体的化合物中,二氧化碳由于其性质稳定、廉价易得、无毒无臭、不污染环境和产品以及具有较低的临界温度(31.3 ℃)和临界压力(7.15 MPa)等特点,是用于萃取的最理想的超临界流体之一。


超临界二氧化碳萃取技术融合了精馏和液液萃取的特性。通过控制二氧化碳的温度和压力,使其具有气体和液体的双重特性,从而提高溶解能力和传质性能,实现目标成分的有效提取。提取过程中,当温度和压力恢复正常时,二氧化碳的溶解能力降低,有效成分便与气态二氧化碳分离,从而达到提取分离目标。


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临界二氧化碳萃取技术的优势


大多数挥发油的性质并不稳定, 对高热和酸碱比较敏感, 用传统方法提取易引起分解或氧化, 具有耗时长、提取选择性较差、后续分离纯化步骤繁琐以及易造成试剂污染等缺点。


超临界萃取过程的操作温度低, 可以避免挥发油中有效成分的氧化分解,同时由于挥发油具有相对分子质量小、沸点较低、极性较小等特点, 使其在SF-CO2中具有良好的溶解性, 相较于传练的提取方法,超临界二氧化碳萃取技术具有收率高、杂质少、萃取时间短以及不会造成环境污染等优点,因此中药精油是一类很适合采用超临界流体技术进行提取的物质。


·萃取能力强大

超临界CO2的溶解能力具有选择性,一般对低分子、低极性、亲脂性、低沸点的成分,如挥发油、烃、酯、内酯、醚、环氧化合物等表现出强大的溶解力与高渗透力,且常温下能够将物质萃取出而且不会与挥发油发生化学反应。


有研究发现,采用超临界萃取法和水蒸汽蒸馏法分别提取野菊花挥发性成分,结果水蒸汽蒸馏提取物得率是0.32%,二氧化碳超临界萃取物得率是3.4%。


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·活性营养完整保留

中药治疗疾病是一种多成分、多靶点的相互协同作用,根据疾病的不同发病机理,中药中所发挥关键作用的成分也是大不相同,并不局限于挥发油类,还包括生物碱类、黄酮类、醌类、糖类、萜类等。

相比蒸馏法和溶剂萃取法,超临界二氧化碳萃取出的精油,能把植物的多种成分(包括大、小分子)一次萃取出来,也没有溶剂残留和萃取物受热破坏等缺点,保证了提取物的“纯天然性”。

有研究发现,用超临界二氧化碳萃取和水蒸气蒸馏法提取温莪术挥发油,通过GC-MS分析比较提取物的化学成分及其相对含量,研究其对肺腺癌细胞的体外抗肿瘤活性。结果表明,超临界二氧化碳萃取的温莪术挥发油中主要抗肿瘤活性物质莪术二酮、异莪术醇含量明显高于水蒸气蒸馏法,具有显著的抗肿瘤活性。

·无有机溶剂残留

二氧化碳在常温下能完全挥发,萃取完CO2就会变回气体离开挥发油。

由于超临界二氧化碳的极性较小,较难提取强极性或分子量较大的物质,此时常需要加入含极性基团的夹带剂以提高超临界流体对萃取物的选择性和溶解性,从而改善其萃取效果,如甲醇、乙醇、丙酮等。不过即使加入夹带剂,也可通过分离或浓缩简单去除。


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超临界二氧化碳萃取法适用于哪些场景?


从精油类别上看,超临界二氧化碳萃取法适用于提取对对高热和酸碱比较敏感的精油,如花香类的茉莉精油和栀子花精油等;如果想获得具有更多大分子活性成分的精油,也适用于这种提取方法。


从成本计算上看,整个超临界二氧化碳萃取设备造价较高,消耗的能源也极大,尽管得油率较高,若是能有更大的销售市场,应该可以将单价降至更低。


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参考文献:

[1] 刘川铭,刘猛刚,缪菊连.超临界CO2萃取技术在中药研究中的应用[J].广州化工,2022,50(03):21-25+29.

[2]吴锋磊,倪竹南. 超临界流体萃取技术在中药挥发油提取中的应用[C]//浙江省中医药学会.浙江省2005年中药学术年会论文集.[出版者不详],2005:3.