超临界CO2萃取法

超临界CO2萃取法（精选8篇）

超临界CO2萃取法 篇1

蛇床子系伞形科蛇床属植物蛇床的干燥成熟果实, 具有温肾壮阳、燥湿、祛风、杀虫等功能[1]。蛇床子具有抗心律失常、抗菌、抗病毒、平喘、降压等作用[2,3,4,5,6,7,8,9]。蛇床子素是蛇床子中主要有效成分, 所以本文以蛇床子素为指标成分[10]。超临界CO2流体萃取 (SFE) 分离过程的原理是用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。本文采用CO2超临界萃取对蛇床子进行提取, 并对提取物的蛇床子素进行测定。

1 仪器与试药

高效液相色谱仪:Waters 510高效液相色谱仪;N3000色谱工作站;SC202-00型电热恒温干燥器 (上海医疗器械五厂) ;超级恒温水浴锅 (上海医疗器械五厂) ;HA420-40-96-EX型超临界萃取装置蛇床子素对照品 (中国药品生物制品检定所提供) 。乙腈为色谱纯, 水为注射用水, 其它试剂试药均为分析纯。

2 提取方法

精密称量蛇床子药材100g, 投入超临界萃取釜中进行萃取, 并以萃取压力、萃取温度、分离釜Ⅰ温度及分离釜Ⅱ温度为考察因素, 每因素3水平安排正交实验, 见表1。

表1提因素与水平表

3 含量测定

3.1 色谱条件。

色谱柱为菲洛门C18柱 (5μm, 4.6mm×250mm) ;乙腈-水 (70:30) 为流动相;检测波长为322nm;流速1.0ml·min-1;柱温:25℃。

3.2 对照品溶液的制备。

精密称取蛇床子素对照品约10mg, 置100ml容量瓶中, 用甲醇溶解并稀释至刻度, 摇匀, 精密吸取5ml至10ml容量瓶中, 用甲醇稀释至刻度, 摇匀, 即得 (每1ml溶液中含蛇床子素50.0μg) 。

3.3 供试液的制备。

量取提取物0.1g至50ml容量瓶内, 加40ml甲醇超声2min, 放置室温, 用甲醇定容至刻度, 摇匀, 用0.45微孔滤膜过滤, 备用。

3.4 标准曲线的制备。

将浓度为30μg/ml, 40μg/ml, 50μg/ml, 60μg/ml, 80μg/ml, 的对照品溶液分别吸取10μl注入HPLC, 以进样量 (μg) 为横坐标, 峰面积积分值A为纵坐标, 绘制标准曲线, 回归方程为Y=40.012X-39.241, r=0.99998 (n=5) 。试验表明, 蛇床子素对照品在30~80μg/ml范围内线性关系良好。

3.5 精密度试验。精密吸取蛇床子素对照品溶液10μl重复进样5次, 测定峰面积积分值, 对照品峰面积积分值的RSD为0.83%。

3.6 重现性试验。

分别称同一次提取的取提取物6份, 按含量测定项下方法测定含量, 并计算样品的RSD值为0.79%, 此含量测定方法的重现性良好。

3.7 稳定性试验。

取同一对照品溶液与同一供试品溶液, 分别在0, 4, 8, 12h进样测定, 样品溶液的稳定性实验表明, 室温下12h内测定峰面积基本一致。

3.8 回收率试验。

采用加样回收试验, 取已知含量的同一次提取的取提取物各6份, 精密称定, 分别精密添加一定量的蛇床子素对照品, 按供试品制备所述方法测定含量 (同时测定样品含量) , 计算回收率。6次测定的平均回收率为99.83%, RSD为0.82%。

3.9 含量测定。采用上述实验方法测定不同提取方法的提取物

中蛇床子素含量。结果见表2。

3.1 0 最佳工艺。

实验表明以蛇床子素含量为指标考察萃取压力>萃取温度>分离釜温度。最佳提取工艺为A2B3C3D1, 即采取萃取温度55℃, 萃取压力35MPa, 分离釜Ⅰ温度70℃, 分离釜Ⅱ温度45℃。

3.1 1 工艺验证。

取同批蛇床子药材3份, 按照正交实验优选的提取工艺进行提取, 采用上述色谱条件测定蛇床子素, 蛇床子素平均含量为1.72%, 萃取收率为3.44%。RSD%分别为2.56%、2.82%。实验表明由该工艺条件是稳定的。

4 讨论

本实验分别考察乙腈-水 (50∶50) , 甲醇-水 (60∶40) , 乙腈-水 (70:30) 不同比例的流动相, 结果以乙腈-水 (70:30) 为流动相, 供试品各峰分离效果最好, 故选用乙腈-水 (70:30) 为流动相。采用高效液相法测定蛇床子素含量, 本方法线性佳, 精密度高, 回收率好, 可以用来测定蛇床子素的含量。综合考虑采用萃取温度55℃, 萃取压力35MPa, 分离釜Ⅰ温度70℃, 分离釜Ⅱ温度45℃提取蛇床子较为合理。

摘要：本文采用不同的提取条件对蛇床子进行提取, 并对提取物的蛇床子素进行测定, 通过实验选出最佳工艺。色谱条件为固定相为菲洛门C18柱 (5μm, 4.6mm×250mm) , 乙腈-水 (70:30) 为流动相, 检测波长为322nm。

关键词：蛇床子,超临界萃取,蛇床子素

参考文献

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[9]王昊, 杨宏伟, 杨风琴.丹参、苦参、蛇床子等十种中草药对致病性浅部真菌的抑菌实验研究[J].宁夏医学, 1997, 19 (4) :193.

[10]向仁德, 傅晓红.蛇床子化学成分的研究.中草药, 1984, 15 (9) :14.

超临界CO2萃取法 篇2

超临界CO2流体萃取南瓜籽油的工艺研究

以CO2作为溶剂,采用超临界萃取方法,从南瓜籽中提取南瓜籽油,着重探讨了原料和萃取条件对萃取率和油的品质的影响,并确定了较适宜的工艺:投料量200 g,含水率4.50%,萃取压力30 MPa,CO2流量15 L/h.

作 者：陆国东 张洪磊 张立明 薛惠岚 作者单位：西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨凌,712100刊 名：安徽农业科学 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF ANHUI AGRICULTURAL SCIENCES年，卷(期)：35(6)分类号：O658.2关键词：超临界流体萃取 南瓜籽油 工艺

超临界CO2萃取法 篇3

文冠果具有较高的工业价值和营养价值, 油脂成分在种子和种仁中含量极高。研究结果证明:种仁中含油量达66.39%, 优良品种的种仁中含油量达72%, 超过一般的油料植物, 其油脂的基本组成如下:硬脂酸、油酸38.9% (一般食用油的主要成分之一) ;亚油酸40.2% (和豆油、核桃油相近, 也是营养价值最高的部分) ;山嵛酸7.2%;亚麻酸及甘碳烯酸各为0.3%。其油黄色而透明, 油中所含亚油酸是中药益寿宁的主要成分, 具有极好的降血压作用, 食用味美, 食用文冠果油可有效预防高血压、高血脂、血管硬化等病症。此外, 文冠果种仁除可加工食用油外, 还可制作高级润滑油、高级油漆、增塑剂、化妆品等工业原料。

由文冠果籽油制备的生物柴油相关烃脂类成分含量高, 内含18C的烃类占93.4%, 而且无S、无N等污染环境因子, 符合理想的生物柴油指标。目前, 文冠果提取柴油已获成功, 陕西、河南、甘肃、北京等国内地区已在积极筹建文冠果油大中型加工厂。

文冠果种壳是制造活性炭的理想材料之一, 又是生产治疗前列腺炎药物的主要原料。种仁经榨取油脂后的渣粕含有25.75%的蛋白质, 具有极高的药物利用价值。

本文通过分析采用超临界CO2萃取技术从文冠果仁中萃取文冠果油的工艺过程, 摸索出各项适宜的工艺参数, 为更好地开发文冠果资源提供参考。

1 实验

1.1 材料与试剂

文冠果仁:由温州成东药机有限公司的一家客户提供, 经过粗榨油, 含油率约30%~40%;

检验方式:试验完毕将萃取完成后的的残渣做上标记, 送到公司客户检验。

1.2 实验装置与仪器

实验装置采用温州市成东药机有限公司生产的TH22-24×2型超临界CO2萃取装置, 萃取釜容积为24 L, 实验装置的流程如图1所示:

1.3 实验步骤

将文冠果仁用粉碎机粉碎, 并过30目筛。将粉碎后的文冠果仁 (颜色微黄) 称重, 按5 kg一份分成若干等分。取其中一份 (5 kg) 装入专用料筒 (料筒上、下均采用100目不锈钢滤网) , 将料筒放进萃取釜, 装好密封圈, 拧紧萃取釜盖。

按试验工艺方案设置好萃取釜、分离一、分离二的加热温度, 当各工位设置的温度达到设定值时, 开启CO2高压泵对装有物料的萃取釜进行加压。当萃取釜压力达到工艺设定置时, 开启该萃取釜后的截止阀, 让CO2进入分离釜一, 通过调节截止阀的开启度控制CO2流量来保证萃取压力稳定在设定值;当分离釜一内的压力达到工艺设定值时, 开启分离一后的截止阀, 让CO2进入分离釜二, 当分离釜二内的压力达到工艺设定值时, 关闭CO2钢瓶至系统的进气阀门, 打开系统循环阀门, 进入循环萃取状态, 设定好循环时间并开始计时。在循环过程中, 可以通过调节各截止阀, 保证各釜的压力稳定在设定值。

1—CO22—过滤器3—制冷机组4—CO2流量计5—中间贮罐6—CO2高压泵7—混合器8—加热器9—萃取签10—分离一11—分离二12—携带剂罐13—携带剂流量计14—携带剂辰

在萃取循环过程中, 每隔20 min分别从分离釜一、分离釜二的出料口放出萃取产物, 用专用收集瓶进行收集。当循环时间达到设定值后, 装置会自动报警, 停止高压泵, 待分离一、分离二内的萃取产物收集完毕后, 将萃取釜、分离釜内CO2平衡至中间贮罐, 各釜压力平衡后关闭所有阀门, 将萃取完成的萃取釜内的CO2平衡至另外一个萃取釜 (装有下一批试验物料) , 待压力平衡后, 将余下的CO2放空、取出物料筒, 倒出残渣。萃取充分的残渣为白色。将萃取产物、残渣贴上标签, 并对残渣中含油率进行分析。

2 实验结果与讨论

在萃取温度为45℃、萃取压力28 MPa、CO2流量为160 L/h, 提取时间为120 min条件下, 对不同粒度的物料进行萃取实验。由图2可知, 物料粒度为30~50目时, 提取完成后残渣含油率最低, 在其他参数不变的情况下, 粒度越细, 提取完成后残渣含油率越低。这是因为物料粒度越细, 与超临界流体接触面积越大, 从而提取越充分。20~30目和30~50目时的残渣含油率相差并不大, 分别为3.7%和3.5%, 说明当物料达到一定粒度后, 物料就能与超临界CO2流体充分接触, 粒度对提取效率的影响越来越小。

在萃取压力为28 MPa、CO2流量为160 L/h、提取时间为120 min的条件下, 改变温度对30~50目的物料进行超临界流体萃取。结果如图3所示, 提取完毕后残渣含油率随温度的提高先是降低后又逐渐升高, 在萃取温度为45℃时残渣含油率最低 (2.9%) 。温度对物料在超临界CO2流体中溶解的影响较为复杂, 一方面温度升高使流体的密度降低, 影响了溶质的溶解;另一方面, 温度升高使溶质的挥发性增大, 有利于溶质的溶解。在本实验中, 萃取温度在35℃时后一方面的影响大一些, 所以温度升高时残渣含油率也减小;当温度>45℃后, 前一方面因素的影响大一些, 导致残渣含油率随着温度的升高而提高。

在萃取温度45℃、CO2循环流量160 L/h、提取时间为120 min条件下, 采用不同的压力对30~50目的物料进行超临界CO2萃取, 结果如图4所示, 15 MPa提取完成后残渣含油率最高, 随着压力的升高, 提取率不断增大, 在萃取压力达到28 MPa时, 萃取完成后残渣含油率最低 (2.9%) , 这主要是因为压力的升高导致超临界CO2密度的增大, 从而对溶质的溶解能力增大, 但超过28 MPa后, 萃取能力变化不大。

3 结语

TH系列超临界CO2萃取装置 篇4

超临界流体萃取 (简称SCFE或SFE) 技术是当今世界上正在兴起的、适用性很强的新型绿色分离技术。该分离技术在处理过程中一般不加入任何化学试剂, 所分离的物质不会受任何污染;还具有萃取效率高、产品质量高、分离温度低、能耗低、无污染的特点, 尤其适合于热敏性及生物活性物质的分离。

其特点:

(1) 设计有一个或多个萃取釜 (1～24 L、24～1 000 L) 、分离釜的不同组合方式;

(2) 萃取釜采用快开盖结构, 具有快速启闭、自锁、快速提升的功能。生产型装置萃取釜盖的开启、关闭均采用液压缸进行自动操作, 提高了工作效率;在快开盖机构中设置有安全联锁装置, 能满足连续工作、快速启闭的要求, 同时符合压力容器技术安全监察规定;

(3) 采用计算机系统对整个工艺流程进行过程控制, 根据工艺设定, 对装置的压力、温度、流量、时间等工艺参数进行自动控制、自动调节。各项工艺参数通过传感器传送至计算机并存储, 有历史记录可供查询;

(4) 生产型装置采用行车自动装料、自动出渣, 装料、出渣方便可靠;

(5) 各容器、泵出口等处均设置有安全阀、磁助电接点压力表控制;

(6) 方便快捷的装料及卸料机构, 物料筐采用快装快开结构, 并设计有专用卸料装置;

(7) 整套装置采用不锈钢制造, 能满足食品、医药行业对设备的要求;并附加有夹带剂工艺。

温州市成东药机有限公司 (温州市中制药机械设备厂)

厂址:温州市机场大道559号邮编:325024电话:0577-86371414总经理:王成东

超临界CO2萃取大葱油的研究 篇5

1 仪器、材料与试剂

HA221-50-06型超临界萃取装置(江苏南通华安超临界萃取有限公司),RE-52A型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂),LXJ-ⅡB型低速大容量多管离心机(上海安亭科学仪器厂),FW135型中草药万能粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司),CO2气体(纯度99.7%),长白大葱(市售),无水乙醇(天津市北方天医化学试剂厂),石油醚(哈尔滨市欣达华工厂)。

2 实验方法

2.1 原料的预处理

从市场购置的山东章丘长白葱用水洗净,去除葱叶、葱根留下葱白,切碎凉干后用粉碎机粉碎,选取10～50目的粒度进行实验。每次称取100g大葱干粉,以无水乙醇做夹带剂,超临界萃取时间为1.5h。

2.2 工艺流程

大葱干粉→打入夹带剂无水乙醇→超临界萃取1.5h→萃取液过滤→滤液加入50mL石油醚萃取→静置30min分出上层石油醚层→离心40min除杂→减压蒸出石油醚→葱油产品

2.3 正交优化实验

根据超临界萃取大蒜油的文献[4,5],设计L9(33)正交实验,以超临界CO2萃取葱油的萃取率为指标,对萃取压力(A)、萃取温度(B)及原料与夹带剂的料液比(C)进行优选,以确定最佳萃取条件。见表1。

3 结果与结论

计算不同实验条件下的大葱油萃取率。正交实验设计及结果见表2。

由表2可知,各因素对葱油提取率影响的大致顺序为C>A>B,即料液比>萃取压力>萃取温度。参数优化结果为A3B3C1,即萃取压力为30MPa、萃取温度为40℃、物料与夹带剂料液比为1:1。该组合葱油萃取率近1%,明显优于传统提取方法,且葱油品质好。本实验虽为初步探索性研究,但为超临界流体萃取技术在葱油提取领域的应用提供了可行性依据,并为其工业化提供了实验基础数据。

摘要：目的:考察提取大葱油的最佳工艺条件。方法:以无水乙醇做夹带剂,采用超临界CO2萃取法,并设计L9(33)正交实验,考察萃取压力、萃取温度和物料与夹带剂的料液比对萃取率的影响。结果:优化后的提取条件为萃取压力30MPa、萃取温度40℃、物料与夹带剂的料液比1:1。结论:采用超临界CO2萃取的大葱油品质好、收率高。

关键词：超临界CO2,大葱油,萃取

参考文献

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[4]李凤林,张丽丽,刘波,等.超临界萃取法提取大蒜油的研究[J].江苏农业科学,2005,(5):109-111

超临界CO2萃取法 篇6

新疆辣椒种植面积1 200公顷,仅占全国的0.33%,但产量高、品质优。新疆北庭、焉耆两地的辣椒,四平头、七星椒、螺丝椒等特有的新疆辣椒品种,个大、肉厚、色艳,风味独特。辣椒全身是宝,特别是在深加工过程中可提取纯天然、营养价值丰富的辣椒碱产品,辣椒碱产品在医药、农药、军事、涂料、食品添加剂和减肥保健品领域有广泛的应用,具有极广阔的市场发展前景[1]。目前,从天然辣椒中提取辣椒碱的方法主要有:有机溶剂萃取、超声强化提取、微波提取、酶法提取、超临界二氧化碳流体萃取、盐析法、四氯化碳法、苯法等[2,3,4,5,6]。

本方法采用超临界CO2流体萃取技术(SFE)对新疆红辣椒提取辣椒碱,通过对萃取压力、料液比、乙醇浓度、提取温度及时间对提取率的影响进行考察,并采用正交实验设计优化了辣椒碱的提取工艺,为新疆辣椒资源的进一步开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

辣椒:市售,新疆红尖辣椒干,除杂,放入烘箱在50℃下烘干,干燥后粉碎,置于干燥器中冷却至室温备用;CO2为食品级(纯度为99.5%):新疆科源气体制造有限公司。

1.2 仪器设备

SFE221-50-06型超临界CO2萃取装置(江苏南通华兴石油仪器有限公司);UV1700紫外可见分光光度计(日本岛津仪器有限公司),三峰牌电子天平(上海乾峰电子仪器有限公司)。

1.3 试剂

辣椒碱对照品(纯度为91.82%)陕西森弗生物技术有限公司;钨酸钠(北京市化学化工厂);磷钼酸(北京化工厂);氢氧化钠(西安化学试剂厂);碳酸钠(上海山浦化工有限公司);盐酸、甲醇、无水乙醇等,以上所有试剂均为分析纯。

2 实验方法

2.1 SFE萃取新疆辣椒中辣椒碱的工艺流程

新疆红尖辣椒→干燥→粉碎→过筛→称重→装料→密封→升温→升压→萃取→取出分离物。

2.2 最佳萃取工艺参数的确定

在超临界二氧化碳萃取(SFE-CO2)工艺中,影响萃取率的主要因素有萃取压力、萃取温度、萃取时间、二氧化碳流量、分离温度、分离压力、夹带剂浓度和用量等。因辣椒中辣椒碱的极性较大,而超临界CO2萃取较适合于萃取极性较弱的化合物,夹带剂的加入可明显改变超临界流体的相行为,增加扩散速度、扩散浓度及与溶质分子间的范德华力,增大溶质在超临界流体中的溶解度,故本试验在萃取过程中需加入夹带剂。本实验采用的CO2流量为20kg/h;夹带剂为无水乙醇;萃取釜容量为1L,分别对各影响因素进行了系列试验,采取4因素3水平的正交试验法对试验方案进行设计。

2.3 数据处理公式

萃取率=(C×V)/W×l0×l00%

C:样品所测物质的浓度(mg/m L);V:样品体积(m L);W:辣椒原料干燥质量(g)。

2.4 超临界CO2萃取辣椒碱

根据单因素试验和超临界CO2萃取技术的原理结果,携带剂及其料液比不变时,萃取压力、萃取温度、分离温度以及萃取时间为影响辣椒碱萃取率的主要因素,以萃取物中辣椒碱的含量为考察指标,分别选取萃取压力(A)、萃取温度(B)、分离温度(C)、萃取时间(D)4因素,设计4因素3水平L9(34)的正交试验,对超临界CO2萃取地产尖红辣椒干中辣椒碱的工艺进行优化。因素水平表见表1。

2.5 辣椒碱含量测定

按GB10783-2008方法对超临界CO2萃取物中辣椒碱含量进行定量分析,测定波长分别为248nm和296nm。

3 结果与讨论

3.1 单因素实验结果

3.1.1 携带剂选择试验结果

由于辣椒碱具有一定的极性,分子量相对较大,不加入夹带剂时辣椒碱很难被萃取出来,所以分别用甲醇、无水乙醇作为携带剂,以萃取物辣椒碱的含为考察指标,在萃取压力12MPa,萃取温度45℃,萃取时间20min时,分别考察甲醇和乙醇对辣椒碱的萃取效果的影响。实验结果表明,在同一工艺条件下,以无水乙醇作为携带剂时萃取物中辣椒碱的含量比以甲醇作为携带剂时高,因此本研究选定无水乙醇为携带剂。

3.1.2 携带剂料液比的选择试验结果

以萃取物中辣椒碱的含量为考察指标,在萃取压力12MPa,萃取温度45℃,萃取时间20min和携带剂等固定不变时,考察携带剂料液比(1:0.5,1:1,1:1.5,1:2,1:3)对辣椒碱提取率的影响。

试验结果表明,萃取物中辣椒碱含量先随着携带剂料液比的增加而提高,料液比1:2时达到最高,再提高料液比,辣椒碱含量反而降低,因此本试验选定最佳料液比为1:2。

3.2 正交试验结果及分析

在单因素试验的基础上,采用3因素3水平的正交设计方案,在9种不同工艺条件下萃取辣椒碱,分别测定其萃取率,结果见表2。

通过极差分析,由表2可知,4个因素对辣椒碱萃取的影响顺序从大到小为B﹥A﹥C﹥D,即萃取温度影响最大,其次是萃取压力和分离温度,萃取时间影响最小。最佳的工艺条件组合为A2B2C1D2,即萃取温度45℃,萃取压力12MPa,分离温度45℃,萃取时间40min;在正交实验表中无此方案,依据此方案进行验证实验,重复3次,平均萃取率为5.0mg/g,证明此工艺合理可行。

3.2.1 萃取压力对辣椒碱萃取率的影响

从表2中可以看出,压力对超临界CO2萃取地产辣椒干中辣椒碱具有显著影响。当其它工艺条件固定不变时,辣椒碱的萃取率随着压力的升高而增加。这说明压力增加时,分子间平均自由程减小,溶质与溶剂间的亲和性增强,从而增加了溶剂的扩散与渗透能力,提高了超临界CO2的溶解能力。与此同时,溶剂(CO2)的密度随着压力的增加而增加,对溶质的溶解能力也随着增加,这有利于提高萃取率。但过高的萃取压力会影响设备寿命,同时会增加成本。因此,为获得最大萃取率而提高压力是不可取的。故本实验采用12MPa作为最佳萃取压力。

3.2.2 萃取温度对辣椒碱萃取率的影响

萃取温度对是超临界CO2萃取辣椒碱工艺中影响程度最大的因素。由表2的数据可以看到,当其它工艺条件固定不变时,辣椒碱的萃取率随着萃取温度的升高而降低。这说明萃取温度升高,CO2分子间的作用力减小,CO2流体密度下降,而且本研究采用低压萃取,在压力较低时,CO2流体的密度起主导作用,温度升高导致CO2溶剂化效益下降,使得萃取成分的溶解度降低,萃取效果下降。因此本研究选定45℃为最佳萃取温度。

3.2.3 分离温度对辣椒碱萃取率的影响

分离温度在超临界CO2萃取工艺研究中也是影响比较大的因素。由表2中可知,当其它工艺条件固定不变时,辣椒中辣椒碱的萃取率先是随着温度的升高(30℃~45℃)而变大,但增加的幅度不太明显。这说明温度升高,分子间热运动加强,萃取物蒸汽压增加,其扩散能力和传质能力都会增大,加速待萃取成分的溶解,提高萃取率。但是继续提高分离温度时,萃取率不再提高,反而降低,是由于较高的分离温度使CO2流体的密度下降,导致CO2流体的溶剂化效应下降,使得萃取物在其中的溶解能力下降从而导致萃取率降低。本试验选定最佳萃取温度为45℃。

3.2.4 萃取时间对辣椒碱萃取率的影响

时间对萃取率的影响与其它3因素相比并不太明显。由表2可以看出,随着萃取时间的增加,萃取物中辣椒碱的萃取率逐渐下降。这是因为随着时间的延长,物质在超临界CO2中的溶解度减少,同时,越来越多的物质被萃取出来,萃取率也随之下降。因此,选择最佳萃取时间为40min。

4 结论

(1)通过单因素试验确定了携带剂的种类和其料液比。采用4因素3水平正交实验设计优化了超临界CO2萃取新疆红辣椒干中辣椒碱的工艺,优化后的工艺条件是料液比为1:2的无水乙醇用作携带剂,萃取温度为45℃,压力为12MPa,分离温度为45℃,萃取时间40min;在此工艺下辣椒碱的萃取率为5.0mg/g。

(2)采用超临界CO2萃取技术萃取红辣椒干中辣椒碱,具有工艺简单、省时节能的特点,可实现辣椒高附加值和综合利用价值,延长辣椒产业链。

摘要：采用超临界CO2萃取技术对新疆辣椒中辣椒碱进行了萃取研究,运用L9(34)正交表系统研究了萃取压力、萃取温度、萃取时间以及夹带剂用量对萃取率的影响。确定了超临界CO2萃取新疆辣椒中辣椒碱的最佳工艺条件为:萃取压力12MPa、萃取温度45℃、分离温度45℃、萃取时间为40min、夹带剂(无水乙醇)料液比为1:2,此条件下辣椒碱提取率为5.0mg/g。超临界萃取法具有提取速度快、节省溶剂、杂质含量低及可实现辣椒碱与辣椒红色素综合开发等优点。

关键词：辣椒碱,超临界CO2萃取,工艺优化

参考文献

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超临界CO2萃取法 篇7

伊贝母鳞茎入药, 味苦、性寒, 有清热润肺、化痰止咳和散结等功能, 用于肺热燥咳、干咳少痰、阴虚劳嗽、咳痰带血[2]。伊贝母中的主要有效成分为生物碱和甙, 目前已分离到的有:西贝素、西贝素甙、贝母辛、西贝素氮氧化合物、cyclopamine、cycloposine[3]、新贝甲素、伊贝碱甙A[4]、11-deoxo-6-oxo-5α, 6-dihydrojervine、伊贝辛[5]、伊贝碱甙B[6]、伊贝碱甙C[7]、N- (1, 4'-二羟基-1', 2', 3', 4'-四氢化萘基) -丙基-N-二苯基甲基-N-3, 3-二甲基丁胺[8]。

由于伊贝母产量高、生物碱的含量在同类贝母中相对较高、抗病力强和药材价格低廉, 特别是其抗炎、镇咳和祛痰等生理活性较梭砂贝母略强, 近年来倍受人们的关注[9]。生物碱是含负氧化态氮原子的环状化合物, 广泛存在于生物有机体中, 适量的生物碱对人体具有镇痛、消炎、降压、抑菌、抗氧化及抗癌等多种生理活性。

本试验采用超临界CO2流体萃取技术对伊贝母中的总生物碱进行萃取, 此技术较传统的有机溶剂萃取法有更多优点, 萃取的溶剂CO2, 无毒、无味、不燃、不腐蚀, 萃取产品无溶剂残留, 故能满足对药品、食品等的要求, 同时也避免了对人体健康的危害和对环境的污染;另外萃取时温度低, 很好地保持了总生物碱的活性[10]。

1 试剂与设备

1.1 试验试剂

伊贝母购于新疆巩留县, 经鉴定为正品, 符合2010版中国药典要求;西贝母碱对照品 (纯度≥98%, 中国食品药品生物制品检定研究院) ;瓶装CO2气体 (纯度99.997%, 山东龙口侨丰化工厂) ;无水乙醇、甲醇、氨水 (分析纯, 天津市科密欧化学试剂有限公司) 。

1.2 仪器与设备

中药粉碎机 (LG-100, 瑞安市百信制药机械厂) ;十万分之一天平 (AUW220D, 岛津国际贸易有限公司) ;千分之一天平 (BSA223S, 北京赛多利斯科学仪器有限公司) ;电热恒温鼓风干燥箱 (101-1A, 北京科伟永兴仪器有限公司) ;真空干燥箱 (南京明仕达干燥设备厂) ;旋转蒸发仪 (RE-52A, 上海亚荣生化仪器厂) ;高效液相色谱仪 (Waters515, 美国waters公司) ;蒸发法散射检测器 (Alltech 500, 美国奥泰科技有限公司) ;Kromasil C18 (5μm, 4.6mm×250mm;瑞典AKZO NOBEL公司) ;超临界流体萃取设备 (HA-221-50-06/50MPa型, 南通市华安超临界萃取有限公司) 。

2 试验方法

2.1 标准曲线绘制

精密称取西贝母碱对照品10mg, 用甲醇溶解定容至10mL, 得储备液。再分别吸取储备液0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.6mL, 用甲醇分别稀释定容至10mL的容量瓶中。取进样量为20μL, 注入高效液相色谱仪, 以蒸发光散射检测器进行测定, 记录各峰面积, 以西贝母碱的浓度为横坐标, 峰面积为纵坐标, 求线性回归方程。

2.2 总生物碱萃取率测定

精密吸取萃取液5mL置25mL容量瓶中, 加甲醇稀释、定容至刻度。用高效液相色谱仪测定其峰面积, 代入回归方程, 计算萃取液中总生物碱的萃取率。

上式中, y为峰面积;n为稀释倍数;W为称样量 (g) 。

2.3 伊贝母样品的预处理

将伊贝母烘干, 粉碎, 过四号筛。称取100g伊贝母粉, 加入2倍量2%氨水溶液, 将其浸润过夜, 然后浓缩、烘干, 投入萃取釜中。

3 结果与分析

3.1 标准曲线

以西贝母碱的浓度 (μg/mL) 为横坐标, 峰面积为纵坐标, 绘制标准曲线, 得回归方程为Y=60 639X-1 972 795.5, R2=0.999 4。结果表明, 当西贝母碱浓度在39.2~156.8μg/mL范围内, 呈现良好的线性关系。

3.2 单因素条件下总生物碱萃取条件研究

单因素试验时, 各因素条件分别固定在萃取温度45℃, 萃取压力20MPa, 萃取时间1h, 夹带剂流速2mL/min。每次改变一个因素进行单因素试验。各因素下总生物碱的萃取率按照“2.2”项下公式计算。

3.2.1 萃取压力对总生物碱萃取率的影响

本试验选取的萃取压力范围为:15、20、25、30、35MPa, 结果见图1。由图1可以看出在15~20MPa范围内, 伊贝母总生物碱的萃取率随压力的增加而显著提高;在萃取压力大于20MPa时, 随着压力的进一步升高, 总生物碱的萃取率呈下降的趋势, 故选用萃取压力在20~30MPa比较合适。

3.2.2 萃取时间对总生物碱萃取率的影响

本试验选取的萃取时间为:0.5、1、1.5、2、2.5h, 结果见图2。由图2可以看出, 在试验选定的时间范围内, 随着萃取时间的增加, 总生物碱萃取率也相应增加, 但当萃取时间达到2h后, 萃取率基本保持在一个稳定的水平, 选用萃取时间在1.5~2.5h内比较合适。

3.2.3 萃取温度对总生物碱萃取率的影响

本试验选取的萃取温度范围为:30、40、50、60、70℃, 结果见图3。由图3可以看出, 在试验设定的温度范围内, 总生物碱萃取率的变化呈现一个抛物线的趋势, 故选取温度在35~50℃之间比较合适。

3.2.4 夹带剂流速对总生物碱萃取率的影响

本试验选取的夹带剂流速范围为:1.5、2.0、2.5、3.0、3.5mL/min, 结果见图4。从图4可以看出, 随着夹带剂流速的提高, 总生物碱经历了一个先增后减的过程, 当夹带剂流速达到2.5mL/min时, 生物碱萃取率达到最高点, 故夹带剂流速选在2~3mL/min范围内较合适。

3.3 正交试验及结果分析

在单因素试验的基础上选取萃取压力、萃取温度、萃取时间和夹带剂流速为变量, 其它因素固定为CO2流量为20kg/h, 分离压力为8MPa, 分离温度为40℃。每个因素选三个水平, 按照正交试验设计L9 (34) 安排试验。正交试验因素水平见表1;正交试验直观分析结果表2;方差分析结果见表3。

由上述表中可知, 在试验设定的条件范围内, 影响伊贝母总生物碱萃取率的因素主次顺序为A>C>B>D, 即萃取压力>萃取温度>萃取时间>夹带剂流速。最优因素水平组合为A1B2C3D2。

注:F0.10 (2, 2) =9.0, F0.05 (2, 2) =19.00, F0.01 (2, 2) =99.00。

3.4 验证试验

在正交试验得到的最佳组合条件下进行伊贝母总生物碱的超临界CO2流体萃取, 3次试验得到的总生物碱萃取率分别为0.198%、0.194%、0.201%, 平均得率为0.198%, 大于正交试验的最大值, 表明最佳工艺可行。

4 结论

采用超临界流体萃取技术对伊贝母中的总生物碱进行制备, 通过单因素试验和正交试验, 最后得出的最佳萃取条件为:萃取压力为20MPa, 萃取温度为45℃, 萃取时间为2h, 夹带剂流速为2.5mL/min。各因素影响伊贝母总生物碱萃取率的顺序为:萃取压力>萃取温度>萃取时间>夹带剂流速。最佳工艺经验证后的伊贝母总生物碱萃取率为0.198%。

摘要：目的:采用超临界CO2流体萃取法提取伊贝母中的总生物碱。方法:选取萃取压力、萃取温度、萃取时间等参数进行单因素试验, 确定各条件对总生物碱萃取率的影响。结果及结论:通过正交试验得到超临界CO2萃取伊贝母中总生物碱的最佳萃取正交组合为:A1B3C1D2, 即萃取压力为20Mpa, 萃取温度为45℃, 萃取时间为2h, 夹带剂流速为2.5mL/min, 使萃取率达到0.209%。

关键词：伊贝母,总生物碱,超临界CO2流体萃取,萃取率

参考文献

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超临界CO2萃取法 篇8

关键词：野菊花,神农香菊,杭黄菊,黄金菊,超临界CO2萃取,气相色谱-质谱

菊花在我国具有悠久的应用历史,广泛用于临床疾病的防治和日常保健,市场销售量大。目前应用的菊花多为栽培品种,通过人工的栽培和加工,菊花已经形成了不同的变异品种,如神农香菊、野菊花、杭黄菊、黄金菊、杭白菊、亳菊、怀菊、贡菊等。

杭黄菊为菊科植物菊 Chrysanthemum morifolium Ramat. 的干燥头状花序。收载于《中国药典》2005年版一部[1],味甘、苦,性微寒,具有散风清热、平肝明目的作用。中医临床常用其治疗风热感冒,头痛眩晕,目赤肿痛,眼目昏花等病症。现代药理学研究结果表明,菊花具有抗菌、抗病毒、降压、扩张冠状动脉[2]和抗肿瘤等作用[3,4]。野菊花为菊科植物野菊Chrysanthemum indicum L.的干燥头状花序,别名苦薏。收载于《中国药典》2005年版一部,味苦、辛,性微寒,具有清热解毒的功效,临床用于目赤肿痛,头痛眩晕等症[1]。其主要成分有萜类和挥发油、黄酮、有机酸等,具有抗菌、抗病毒、血小板凝聚、抗氧化等药理作用[6]。近年来在湖北神农架地区海拔2000 m以上的山地发现了一个新变种Chrysanthemum indicum (L.) Des Monl. var. aromaticum Q. H. Liu et S. F. (Zheng ,var. nov. )[8,9],神农香菊为这一新变种的干燥头状花序。

野菊花与菊花性味功效不同,不是同一种药材,临床上不能混淆使用[7],但成分上具体有何差别,目前尚缺乏直接的理论依据。一些品种如神农香菊、黄金菊等,虽然还未被《中国药典》收载[1],但事实上已经形成了大宗商品,与药典品种同等用于临床和卫生保健。这些菊花品种除了形态学差异外,其主要成分的类型和含量也各有不同[5],因此,这也导致了它们药效的差异。文献报道菊花品质差异大多集中于挥发油,并采用传统的水蒸气蒸馏法进行提取,不但限制了成分的检出量,同时测定的成分可能为分解产物,不能正确评价菊花的质量。

本文利用超临界萃取仪,获得野菊花、神农香菊、杭黄菊和黄金菊的超临界萃取物,运用 GC-MS 联用仪对 SFE 萃取物成分进行分离鉴定,并比较了它们之间的差异,为评价菊花药材质量和临床合理用药提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

本文所用4种菊花类药材均由湖北天济药材公司提供。野菊花样品为安徽黄山产,神农香菊样品为湖北神农架产,杭黄菊样品为浙江桐乡产,黄金菊样品为安徽黄山歙县产。经湖北中医学院吴和珍教授鉴定,野菊花为Chrysanthemum indicum Linn.;神农香菊为Chrysanthemum indicum (L.) Des Monl. var. aromaticum Q. H. Liu et S. F. (Zheng ,var. nov.);杭黄菊为Chrysanthemum morifolium‘hanghuangju’;黄金菊为Chrysanthemum morifolium‘huangjinju’。

无水乙醇(AR 天津市科密欧化学试剂开发中心),无水硫酸钠(AR 国药集团化学试剂有限公司),ThermoFisher DSQⅡ 气相色谱-质谱联用仪,SFXTM 3560 超临界萃取仪,粉碎机(北京市永光明医疗仪器厂)。

1.2 方法

1.2.1 药材的处理

将4种药材分别粉碎,各取 1.45 g 粉末,分别装入 4 个微型萃取瓶中,盖好瓶塞,放在萃取架上。再在 4 个接收瓶中各装入 10 mL 无水乙醇作为接收溶剂,盖好瓶塞后放入与萃取瓶号码相对应的接收架上。

1.2.2 SFE 萃取条件

萃取釜压力35 MPa,萃取釜温度50℃,夹带剂(乙醇) 10%,静态萃取时间15 min,动态萃取时间20 min,分离釜压力6 MPa,分离釜温度为25℃,限流管温度60℃,限流管流速2 ml·min-1。

1.2.3 萃取物的处理

将上述萃取方法所得的萃取物加入少量无水硫酸钠静置过夜,所得上清液分别用0.22 μm微孔有机滤膜过滤,滤液作为样品溶液,放置于4℃冰箱保存。

1.2.4 GC-MS 分析条件

色谱柱:DB-5ms (30 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm d.f.)毛细管柱;进样口温度:250℃;升温程序:起始柱温40℃,保持1 min,5℃·min-1升温至300℃,保持10 min;载气:He,流速 1.0 mL ·min-1;进样量:1 μL,分流比10:1;质谱接口温度:250 ℃;电离方式:E I;电离能量:70eV;离子源温度:230℃;质量扫范围:45~500 amu。

采用Wiley和Nist谱库检索、人工图谱解析以及查对质谱相关文献进行定性,面积归一化法定量。

2 结果与讨论

2.1 SFE萃取条件的确定

超临界二氧化碳萃取时的萃取压力、夹带剂含量和萃取时间为影响萃取结果的主要因素。以萃取物得率为考察指标,通过正交试验,优化后的萃取条件为:萃取釜压力35 MPa,萃取釜温度50℃,夹带剂(乙醇)体积分数10%,静态萃取时间15 min,动态萃取时间20 min,分离釜压力6 MPa,分离釜温度为25℃,限流管温度60℃,限流管流速2 mL·min-1。4种菊花样品在该萃取条件下都有较高的萃取物得率。

2.2 四种菊花的GC-MS分析结果

4种菊花 GC-MS 总离子流图的比较(图1)清楚的显示出:4种菊花中 GC-MS 鉴定出的成分十分不同,主要为萜烯类、醇、醛、酮和脂肪酸类成分,其主要成分的 GC-MS 数据和鉴定结果显示在表1,表2 总结了这些成分在每个菊花中的含量和在4种菊花中的分布。

在确认的所有 77 种化学成分中,野菊花含 26 种成分,神农香菊含 26 种成分,杭黄菊含 19 种成分,黄金菊含 23 种成分。在这 77 种成分中,仅有14种成分为2种或以上菊花萃取物所共有,可见4种药材虽然在植物学属性上类似,但是其小分子化学构成却有显著性差异。

表2中的数据显示,4种菊花的主要成分中,除了长链脂肪烃外,杭黄菊和黄金菊的主要成分中无相同成分,野菊花和神农香菊的主要成分中只有3H-Naphtho[2,3-b]furan-2-one, 4-hydroxy-4a,5-dimethyl-3-methylene-3a,4,4a,5,6,7,9,9a-octahydro-和2-Butenoic acid, 2-methyl-,dodecahydro-8-hydroxy-8a-methyl-3,5-bis(methylene)-2-oxonaphtho[2,3-b]furan-4-yl ester, [3ar-[3aà,4à(Z),4aà,8à,8aà,9aà]-两种相同成分。可见,菊花和野菊花的不同品种之间的主要成分差异很大。

从表2中可知,77种成分中所含的长链脂肪烃有12种,而且相对含量比较大,这是超临界萃取法能将强亲脂性物质萃取出来的结果。

续表

*表1中15和17号峰,33和34号峰,35和37号峰,36和43号峰,41和42号峰,46和47号峰,60和61号峰,71和72号峰,可能为同分异构体,但本实验中的质谱数据尚不能准确鉴定出其具体结构。

续表

续表

*表2中15和17号峰,33和34号峰,35和37号峰,36和43号峰,41和42号峰,46和47号峰,60和61号峰,71和72号峰,可能为同分异构体,但本实验中的质谱数据尚不能准确鉴定出其具体结构。

表2结果还显示,4种菊花类药材SFE萃取物的主要成分类型如下:

野菊花SFE萃取物中质量分数大于1%(脂肪类除外)的成分有1,8-桉树脑(1.9%),樟脑(2.8%),顺式马鞭草烯醇(2.9%),乙酸菊烯酯(1.5%,15号峰),乙酸菊烯酯(1.1%,17号峰),丁香酚(1.3%),α-香树精(2.5%)。

神农香菊SFE萃取物中质量分数大于1.0%(脂肪类除外)的成分有1-水芹烯(4.9%),对伞花烃(2.7%),L-芳樟醇(4. 1%),环氧芳樟醇(1.8%),反式氧化芳樟醇(23.2%),顺式氧化胡椒酮(1.2%),10-epi-q-桉叶醇(1.9%,33号峰),10-epi-q-桉叶醇(2.3%,34号峰),4(14)-桉叶烯-11-醇(1.8%,35号峰),4(14)-桉叶烯-11-醇(2.6%,37号峰),Dehydrosanssurea lactone(1.0%,46号峰),Dehydrosanssurea lactone(3.6%,47号峰),4a,8-二甲基-2-异丙基-1,2,3,4,4a,5,6,8a-八氢萘酚(1.8%)。

杭黄菊SFE萃取物中质量分数大于1.0%(脂肪类除外)的成分为4,6,6-三甲基-2-(3-甲基-1,3-丁二烯基)-3-氧杂-三环[5.1.0.0(2,4)]辛烷(1.2%),谷甾醇(3.6%)。

黄金菊SFE萃取物中质量分数大于1.0%(脂肪类除外)的成分有1,8-桉树脑(7.88%),Filifolone(1.1%),菊烯酮(6.5%),顺式马鞭草烯醇(2.3%),乙酸菊烯酯(6.3%,17号峰),,马鞭草烯酮(8.8%)β-香树精(2.4%),α-香树精(4.1%),12-齐墩果烯-3-乙酸酯(3.0%),羽扇豆醇(2.5%)。

3 结论

与传统的水蒸气蒸馏法、溶剂萃取法、工业用SFE法等相比,本试验所用实验室SFE 仪器提取快速,方便、重复性好,同时样品用量小,只需要1.45 g,萃取30~60 min即可提取出菊花中的亲脂性成分,为提取和研究天然植物中的亲脂性成分提供了一种便捷的方法。

通过对4种菊花药材的超临界提取物的分析,说明菊花与野菊花不同品种之间存在很大差异;这种差异不仅证明了菊花和野菊花为不同种类的药材,同时也证明品种和产地对菊花和野菊花的质量影响较大,提示菊花和野菊花的药材分类应进一步细化,以指导临床合理用药。本文的研究结果为菊花及野菊花品种的进一步研究及其开发利用提供了依据。

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