小中大2、超临界流体萃取技术在中药现代化中应用的优越性
在超临界流体SCF技术中,与中药现代化关系较密切的是超临界流体萃取SFE技术, CO2是最常用的超临界流体。用超临界CO2萃取技术进行中药研究开发及产业化,和中药传统方法相比,具有许多独特的优点:
2.1 萃取能力强,提取率高。用超临界CO2提取中药有效成分,在最佳工艺条件下,能将要提取的成分几乎完全提取,从而大大提高产品收率和资源的利用率。同时,随着超临界CO2萃取技术的不断进步,全氟聚醚碳酸铵(PEPE)的应用,把超临界CO2萃取扩展到水溶液体系使得难以提取的强极性化合物如蛋白质等的超临界CO2提取已成为可能。
2.2 萃取能力的大小取决于流体的密度,最终取决于温度和压力,改变其中之一或同时改变,都可改变溶解度,可以有选择地进行中药中多种物质的分离,从而可减小杂质使中药有效成分高度富集。便于减小剂量和质量控制,产品外观大为改善。
2.3 超临界CO2临界温度低,操作温度低,能较完好地保存中药有效成分不被破坏,不发生次生化。因此,特别适合那些对热敏感性强、容易氧化分解破坏的成分的提取。
2.4 提取时间快、生产周期短。超临界CO2提取(动态)循环一开始,分离便开始进行。一般提取10分钟便有成分分离析出,2一4小时左右便可完全提取。同时,它不需浓缩等步骤,即使加入夹带剂,也可通过分离功能除去或只是简单浓缩。
2.5 超临界CO2萃取,操作参数容易控制,因此,有效成分及产品质量稳定。
2.6 超临界CO2还可直接从单方或复方中药中提取不同部位或直接提取浸膏进行药理筛选,开发新药,大大提高新药筛选速度。同时,可以提取许多传统法提不出来的物质,且较易从中药中发现新成分,从而发现新的药理药性,开发新药。
2.7 超临界CO2还具有抗氧化、灭菌作用,有利于保证和提高产品质量。
2.8 超临界流体萃取应用于分析或与GC、IR、MS、LC等联用成为一种高效的分析手段。将其用于中药质量分析,能客观地反映中药中有效成分的真实含量。
2.9 经药理、临床证明,超临界CO2提取中药,不仅工艺上优越,质量稳定且标准容易控制,其药理、临床效果能够保证或更好。
2.10 超临界CO2萃取工艺,流程简单,操作方便,节省劳动力和大量有机溶剂,减小三废污染,这无疑为中药现代化提供了一种高新的提取、分离、制备及浓缩新方法。
另外,超临界流体结晶技术中的RESS过程、GAS过程等可制备粒径均匀的超细颗粒,从而可制备控释小丸等剂型,可用来制备中药新剂型。
3、超临界流体技术在中药现代化中的应用及前景
在超临界流体技术中,研究及开发应用较多的是超临界流体萃取技术,SFE技术是一种新型的提取分离技术,由于其自身的特点,国内外己广泛应用于食品、香料等领域,而在中药领域,国外或国内大多数从事SFE技术的单位研究开发应用虽有报道,但缺乏系统性,大多只停留在中药有效成分或中间原料提取方面,这仅仅是用于中药的一个方面。中药的研究与开发具有特殊性,即必须具有药理临床效果,因此,SFE技术用于中药必须结合药理临床研究。只有工艺上优越,药理临床效果又保证或更好,SFE技术在该领域的生命力或潜力才能真正体现。
(3). 天然香精香料的提取
用SCFE法萃取香料不仅可以有效地提取芳香组分,而且还可以提高产品纯度,能保持其天然香味,如从桂花、茉莉花、菊花、梅花、米兰花、玫瑰花中提取花香精,从胡椒、肉桂、薄荷提取香辛料,从芹菜籽、生姜,莞荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中提取精油,不仅可以用作调味香料,而且一些精油还具有较高的药用价值。
啤酒花是啤酒酿造中不可缺少的添加物,具有独特的香气、清爽度和苦味。传统方法生产的啤酒花浸膏不含或仅含少量的香精油,破坏了啤酒的风味,而且残存的有机溶剂对人体有害。超临界萃取技术为酒花浸膏的生产开辟了广阔的前景。美国SKW公司从啤酒花中萃取啤酒花油,已形成生产规模。
(4). 天然色素的提取
目前国际上对天然色素的需求量逐年增加,主要用于食品加工、医药和化妆品,不少发达国家已经规定了不许使用合成色素的最后期限,在我国合成色素的禁用也势在必行。溶剂法生产的色素纯度差、有异味和溶剂残留,无法满足国际市场对高品质色素的需求。超临界萃取技术克服了以上这些缺点,目前用SCFE法提取天然色素(辣椒红色素)的技术已经成熟并达到国际先进水平。
(5). 在化工方面的应用
在美国超临界技术还用来制备液体燃料。以甲苯为萃取剂,在Pc=100atm, Tc=400-440℃条件下进行萃取,在SCF溶剂分子的扩散作用下,促进煤有机质发生深度的热分解,能使三分之一的有机质转化为液体产物。此外,从煤炭中还可以萃取硫等化工产品。
美国最近研制成功用超临界二氧化碳既作反应剂又作萃取剂的新型乙酸制造工艺。俄罗斯、德国还把SCFE法用于油料脱沥青技术。
(6). 生物工程方面的应用
近年来的研究发现超临界条件下的酶催化反应可用于某些化合物的合成和拆分。另外在超临界或亚临界条件下的水可作为一种酸催化剂,对纤维素的转化起催化作用,使其迅速转化为葡萄糖。
1988年Bio-Eng.Inc.开发了超临界流体细胞破碎技术(CFD)。用超临界CO2作介质,高压CO2易于渗透到细胞内,突然降压,细胞内因胞内外较大的压差而急剧膨胀发生破裂。超临界流体还被用于物质结晶和超细颗粒的制备当中