中藥產品現代化的重點可簡單地用8個字來描述,即"有效、量小、安全、可控"。實際上,它涉及范圍十分廣泛,要解決的問題比較復雜,但首先最關鍵的問題就是要提取分離工藝、制劑工藝現代化,質量控制標準化、規范化。
超臨界流體萃取技術(SFE)是目前國際上較新的提取分離技術、采用SFE對中藥進行提取分離純化,對實現中藥現代化具有重要意義。
超臨界流體萃取是國際上最先進的物理萃取技術。在較低溫度下,不斷增加氣體的壓力時,氣體會轉化成液體,當溫度增高時,液體的體積增大,對于某一特定的物質而言總存在一個臨界溫度(Tc)和臨界壓力(Pc),高于臨界溫度和臨界壓力后,物質不會成為液體或氣體,這一點就是臨界點。再臨界點以上的范圍內,物質狀態處于氣體和液體之間,這個范圍之內的流體成為超臨界流體(SF)。超臨界流體具有類似氣體的較強穿透力和類似于液體的較大密度和溶解度,具有良好的溶劑特性,可作為溶劑進行萃取。分離單體。
1、超臨界流體的性質
超臨界流體(Supercritical Fluid,SF)是處于臨界溫度(Tc)和臨界壓力(Pc)以上,介于氣體和液體之間的流體。超臨界流體具有氣體和液體的雙重特性。SF的密度和液體相近,粘度與氣體相近,但擴散系數約比液體大100倍。由于溶解過程包含分子間的相互作用和擴散作用,因而SF對許多物質有很強的溶解能力。超臨界流體對物質進行溶解和分離的過程就叫超臨界流體萃取(Supercritical Fluid Extraction,簡稱SFE)。可作為SF的物質很多,如二氧化碳、一氧化亞氮、六氟花硫、乙烷、庚烷、氨、等,其中多選用CO2(臨界溫度接近室溫,且無色、無毒、無味、不易然、化學惰性、價廉、易制成高純度氣體)。
2、CO2-SF的溶解作用
其基本原理為:CO2的臨界溫度(Tc)和臨界壓力(Pc)分別為31.05℃和7.38MPa,當處于這個臨界點以上時,此時的CO2同時具有氣體和液體雙重特性。它既近似于氣體,粘度與氣體相近;又近似于液體,密度與液體相近,但其擴散系數卻比液體大得多。是一個優良的溶劑,能通過分子間的相互作用和擴散作用將許多物質溶解。同時,在稍高于臨界點的區域內,壓力稍有變化,即引起其密度的很大變化,從而引起溶解度的較大變化。因此,超臨界CO2可以從基體中將物質溶解出來,形成超臨界CO2負載相,然后降低載氣的壓力或升高溫度,超臨界CO2的溶解度降低,這些物質就沉淀出來(解析)與CO2分離,從而達到提取分離的目的。
3、夾帶劑:在超臨界狀態下,CO2具有選擇性溶解。SFE-CO2對低分子、低極性、親脂性、低沸點的成分如揮發油、烴、酯、內酯、醚,環氧化合物等表現出優異的溶解性,像天然植物與果實的香氣成分。對具有極性集團(-OH,-COOH等)的化合物,極性集團愈多,就愈難萃取,故多元醇,多元酸及多羥基的芳香物質均難溶于超臨界二氧化碳。對于分子量高的化合物,分子量越高,越難萃取,分子量超過500的高分子化合物也幾乎不溶。而對于分子量較大和極性集團較多的中草藥的有效成分的萃取,就需向有效成分和超臨界二氧化碳組成的二元體系中加入第三組分,來改變原來有效成分的溶解度,在超臨界液體萃取的研究中,通常將具有改變溶質溶解度的第三組分稱為夾帶劑(也有許多文獻稱夾帶劑為亞臨界組分)。一般地說,具有很好溶解性能的溶劑,也往往是很好的夾帶劑,如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯。
4、工藝過程
CO2-SFE工藝流程示意圖
1- CO2氣瓶;2-純化器;3-冷凝器;4-高壓閥;5-加熱器;6-萃取器;
7-分離器;8-放油器;9-減壓閥;10、11、12-閥門
將需要萃取的搖用植物粉碎,稱取約300—700g裝入萃取器(6)中,用CO2反復沖洗設備以排除空氣。操作時先打開閥(12)及氣瓶閥門進氣,再啟動高壓閥(4)升壓,當壓力升到預定預定壓力時再調節減壓閥(9),調整好分離器(7)內的分離壓力,然后打開放空閥(10)接轉子流量計測流量通過調節各個閥門,使萃取壓力、分離壓力及萃取過程中通過CO2流量均穩定在所需操作條件,半閉閥門(10),打開閥門(11)進行全循環流程操作,萃取過程中從放油閥(8)把萃取液提出。
5、CO2-SFE的特點
用超臨界CO2萃取技術進行中藥研究開發及產業化,和中藥傳統方法相比,具有許多獨特的優點。
5、1萃取能