蔡興東

摘要：綜述了近年來乙醇夾帶劑在超臨界CO2萃取中草藥活性成分中的應用概況，并對其作用機理進行了初步分析，旨在為進一步開展超臨界CO2萃取中草藥活性成分的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：乙醇；夾帶劑；超臨界CO2萃?。恢胁菟幓钚猿煞?/p>

中圖分類號：O622.3；O658.2；R284.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）06-1245-04

Application of Ethanol Entrainer in Extracting Active Ingredients

of TCM with Supercritical CO2

CAI Xing-dong

（Chongqing Three Gorge Medical College，Chongqing 404020， China）

Abstract： The application of ethanol entrainer in extracting active ingredients of TCM with supercritical CO2 in recent years was reviewed. The mechanism of the effects of ethanol entrainer was analyzed. It will provide references for further studies on extracting active ingredients of TCM with supercritical CO2.

Key words： ethanol； entrainer； supercritical CO2 extraction； active ingredients of TCM

超臨界CO2萃取技術(shù)被廣泛地應用于植物油脂和香料等的提取[1-3]，近年來在中草藥活性成分提取分離方面的研究和應用也在不斷增多。超臨界CO2流體對許多低分子、非極性、弱極性溶質(zhì)溶解性能優(yōu)良，但對含有極性基團的物質(zhì)溶解性能較差，其應用受到一定的限制，為擴大其應用范圍常加入夾帶劑來改善溶解度。夾帶劑也稱為改性劑、攜帶劑、提攜劑等，是在超臨界流體中加入可與之混溶的，揮發(fā)性介于被萃取物質(zhì)與超臨界流體之間的，且與被萃取物親和力強的組分，以提高其對被萃取物質(zhì)的選擇性和溶解度為主要目的的一類物質(zhì)，既可以是某種單一物質(zhì)，也可以是混合物[4，5]。不同種類的夾帶劑對超臨界CO2萃取效能有不同的影響且差異較大。這主要取決于夾帶劑的性質(zhì)和化學結(jié)構(gòu)。夾帶劑與被萃取溶質(zhì)的化學性質(zhì)越接近，溶解能力越強，反之溶解能力則越弱。

一般夾帶劑可分為三類：極性夾帶劑、非極性夾帶劑和兩親性夾帶劑。極性夾帶劑包括水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸、氯仿、乙酸乙酯等；非極性夾帶劑包括石油醚、環(huán)己烷、正己烷、苯等；兩親性夾帶劑主要是指表面活性劑，其分子中既有親水基團，又有親油基團，能在超臨界CO2中形成微乳，從而增加某些極性物質(zhì)的溶解度[5，6]。在食品及醫(yī)藥工業(yè)中因考慮夾帶劑的毒性及成本等問題，實踐中不同濃度的乙醇最為常用。本文就近年來國內(nèi)學者將乙醇作夾帶劑應用于超臨界CO2萃取中草藥活性成分的情況進行綜述，并對其作用機理進行了初步分析，為進一步開展相關(guān)研究提供參考。

1 乙醇夾帶劑在超臨界CO2萃取中草藥活性成分中的應用

由于乙醇無毒，易得，易回收，可與水任意比例混溶，且成本相對較低，因而在中草藥活性成分超臨界CO2萃取中作為夾帶劑應用最多，可用于黃酮類、蒽醌類、香豆素類、萜類、生物堿類、聚乙炔醇類、酚類、醇類等化學成分的萃取。

1.1 黃酮類成分的萃取

黃酮類物質(zhì)的極性一般較大，單純的超臨界CO2流體萃取效果并不理想。在研究超臨界CO2萃取黃酮類化合物的過程中，通常根據(jù)黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)或極性來選擇夾帶劑，提高萃取率。一般原則是隨著黃酮及其苷極性的提高，逐級加大夾帶劑的極性，但萃取率并不一定和夾帶劑的極性成線性關(guān)系。用不同濃度的乙醇作夾帶劑對某些黃酮可獲得較為滿意的萃取率。例如，在超臨界CO2萃取蜂膠黃酮的研究中[7]，不同極性的溶劑的萃取率不同，萃取率高低排序為：醇系夾帶劑>混和夾帶劑>酯系夾帶劑>酮系夾帶劑>不加夾帶劑，動態(tài)加入95%乙醇作為夾帶劑，在萃取壓力24 MPa，萃取溫度50 ℃，萃取時間3 h，CO2流速為10 L/min，夾帶劑用量為原藥材質(zhì)量10%的條件下，循環(huán)萃取，蜂膠黃酮含量與不加夾帶劑相比可由2.03%增加到6.23%。在超臨界CO2萃取甘草黃酮的研究中[8]，對不同濃度的乙醇作夾帶劑的萃取效果進行了比較，結(jié)果表明，90%乙醇>無水乙醇>80%乙醇>70%乙醇的效果。通過正交試驗得出甘草黃酮的最佳萃取條件為：以90%乙醇為夾帶劑，萃取壓力32 MPa，萃取溫度50 ℃，萃取壓力32 MPa，萃取時間1.5 h，CO2流量為20 kg/h，在此條件下甘草黃酮的萃取率可達到2.40%，且所得甘草黃酮無異味、無溶劑殘留。翟碩莉[9]對馬齒莧中總黃酮的超臨界CO2萃取工藝進行了研究，結(jié)果表明以無水乙醇為夾帶劑，萃取壓力30 MPa，溫度45 ℃，時間為2 h，夾帶劑用量4.0 mL/g，馬齒莧中黃酮萃取率可達到8.55%。肖奇志[10]以桑葉總黃酮得率為指標，采用超臨界CO2 萃取桑葉總黃酮，對萃取溫度、萃取壓力、夾帶劑濃度和流量等影響因素進行正交試驗，結(jié)果表明，在萃取壓力35 MPa，萃取溫度55 ℃，質(zhì)量分數(shù)90%乙醇為夾帶劑，夾帶劑流量為0.01 mL/min的條件下桑葉總黃酮得率可達2.28%。

1.2 蒽醌類成分的萃取

游離蒽醌類苷元極性較小，一般溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有機溶劑，基本不溶于水；和糖成苷后極性顯著增大，易溶于甲醇和乙醇中，幾乎不溶于乙醚、苯、氯仿等極性較小的溶劑。在蒽醌類成分的超臨界CO2流體萃取中，不同濃度的乙醇常被選為夾帶劑。在何首烏藥材蒽醌類成分超臨界CO2流體萃取工藝研究中[11]，加乙醇為夾帶劑總蒽醌提取量遠高于未加夾帶劑提取量，且加入180 mL 75%乙醇提取量最多，為未加夾帶劑提取量的5.1倍。通過正交試驗優(yōu)選的最佳萃取工藝條件為：以75%乙醇為夾帶劑，萃取溫度40 ℃，萃取壓力20 MPa，萃取時間1 h，夾帶劑用量為藥材量的1.8倍，在該條件下總蒽醌的提取率明顯高于傳統(tǒng)的煎煮法和回流法。謝偉雪等[12]的研究表明，以無水乙醇為夾帶劑超臨界CO2萃取大黃中游離蒽醌的最佳萃取條件為萃取溫度50 ℃，萃取壓力30 MPa，靜萃取時間30 min，動萃取時間15 min，CO2流量為6 mL/min，夾帶劑用量0.2 mL/g，靜態(tài)加入，在此條件下大黃中游離蒽醌類成分的提取率為1.12%。肖飛等[13]的研究表明，采用超臨界CO2流體萃取大黃總蒽醌，如不加夾帶劑則無法收集到萃取物，而以2倍藥材量的95%乙醇作為夾帶劑，萃取壓力18 MPa，萃取溫度60 ℃，萃取物中總蒽醌含量為8.39 mg/g，總蒽醌轉(zhuǎn)移率為33.83%，萃取物收率為2.65%。

1.3 香豆素類成分的萃取

游離香豆素不溶于冷水，易溶于甲醇、乙醇、氯仿、乙醚等有機溶劑，香豆素苷溶于水、甲醇、乙醇，難溶于氯仿、乙醚。乙醇常作為夾帶劑應用于超臨界CO2萃取香豆素類成分。在補骨脂中香豆素類成分超臨界CO2萃取工藝研究中[14]，以補骨脂素和異補骨脂素萃取率為指標，發(fā)現(xiàn)加入了乙醇夾帶劑比不加夾帶劑的萃取效果好，靜態(tài)加入夾帶劑比動態(tài)加入效果好。考察不同濃度的乙醇對萃取效果的影響，結(jié)果表明無水乙醇的效果最佳。通過正交試驗優(yōu)選的最佳工藝條件為：以1.5倍量無水乙醇為夾帶劑，靜態(tài)加入，萃取溫度65 ℃，萃取壓力20 MPa，萃取時間2 h，補骨脂素和異補骨脂素轉(zhuǎn)移率分別達到75.12%和72.29%。周黎明等[15]以總香豆素得率作為評價指標，應用星點設計—效應面法優(yōu)化白芷中總香豆素萃取工藝條件，結(jié)果表明其最佳工藝條件為：萃取溫度54 ℃，萃取時間97 min，乙醇夾帶劑濃度43%，總香豆素得率為0.212%，與預測值相比偏差為-2.42%。

1.4 萜類成分的萃取

萜類化合物結(jié)構(gòu)復雜，親脂性強，在醇和脂溶性有機溶劑中易溶，但具有苷的萜類水溶性增加，能溶于熱水，易溶于甲醇、乙醇，不溶于親脂性有機溶劑。在超臨界CO2萃取某些萜類化合物時，應用乙醇作為夾帶劑也取得不錯的效果。李國章等[16]比較了乙醇、丙酮、正辛烷3種不同夾帶劑對丹參中的丹參酮I、丹參酮IIA、隱丹參酮超臨界CO2流體萃取的影響，結(jié)果表明萃取釜溫度為45 ℃，壓力為25 MPa，分離釜I的溫度為35 ℃，壓力為5.5 MPa，萃取時間2 h，夾帶劑動態(tài)加入，以95%乙醇為夾帶劑的萃取效果最好。孫紅梅等[17]認為以95%乙醇為夾帶劑，夾帶劑總量和單次加入夾帶劑量對超臨界CO2萃取丹參中丹參酮ⅡA的萃取結(jié)果有顯著影響；以95%乙醇為夾帶劑，在萃取溫度65 ℃，萃取壓力35 MPa，解析溫度45 ℃，解析壓力6 MPa的條件下，萃取時間3 h，夾帶劑總用量為藥材量的2倍，每隔0.5 h加入一次夾帶劑，單次加入量分別是藥材量的0.5、0.4、0.4、0.4、0.2、0.1倍的條件下丹參酮ⅡA提取率在90%以上，丹參酮ⅡA在藥渣中殘留率僅6%左右。超臨界CO2流體提取川楝子中川楝素的研究表明在萃取溫度45 ℃，萃取壓力30 MPa，萃取時間4 h，原藥材粒徑24目，以75%乙醇為夾帶劑的提取效果最好，川楝素的提取率為0.522%[18]。陸慧等[19]優(yōu)選了超臨界CO2流體萃取白花蛇舌草三萜類成分的最佳工藝條件為：以95%乙醇為夾帶劑，萃取壓力15 MPa，萃取溫度40 ℃，萃取時間1.5 h，夾帶劑用量2.0 mL/g；并采用MTT法測定白花蛇舌草不同提取工藝的提取物對A549細胞增殖的影響，結(jié)果表明超臨界CO2流體萃取物能有效抑制A549細胞的增殖。

1.5 生物堿類成分的萃取

一般超臨界CO2難于直接提取極性較大的生物堿類成分，通常要加入少量極性溶劑，以改善萃取效果。生物堿的溶解度與分子中N原子的存在形式、極性基團的數(shù)目以及溶劑等相關(guān)，大多能溶于乙醇，因而以乙醇為超臨界CO2流體萃取生物堿的夾帶劑是不錯的選擇。在超臨界CO2流體萃取荷葉總生物堿的研究中[20]，以無水乙醇為夾帶劑，動態(tài)加入，萃取溫度55 ℃，萃取壓力20 MPa，夾帶劑流速0.2 mL/min，萃取時間2 h，荷葉總生物堿得率為318.45 μg/g，高于傳統(tǒng)的溶劑回流提取法。張玉紅等[21]認為，超臨界CO2萃取黃檗中小檗堿過程中加入夾帶劑可顯著提高小檗堿的提取率，并能增加萃取產(chǎn)品的純度；不同夾帶劑萃取效果大小為乙醇>甲醇>氯仿>丙酮>乙酸乙酯，都遠大于無夾帶劑組的提取率；通過優(yōu)化提取工藝條件為：以體積分數(shù)95%的乙醇為夾帶劑，萃取壓力25 MPa，萃取溫度50 ℃，萃取時間60 min，此條件下小檗堿的提取率可達67.56%。

在超臨界CO2萃取生物堿過程中有的原料需先用堿處理后再進行萃取，可取得理想的效果。王麗杰等[22]將平貝母粉用2%氨水堿化處理后，運用響應面法優(yōu)選出超臨界CO2萃取平貝總堿的最佳工藝條件為：動態(tài)加入以95%乙醇為夾帶劑，萃取壓力22 MPa，萃取溫度48℃，夾帶劑用量323 mL，該條件下平貝總堿萃取率高達94.55%。

1.6 聚乙炔醇類成分的萃取

人參須根中人參炔醇的超臨界CO2提取研究結(jié)果表明：以95%乙醇為夾帶劑，動態(tài)加入，萃取溫度45 ℃，萃取壓力30 MPa，萃取時間80 min，人參炔醇萃取率為0.459‰，優(yōu)于傳統(tǒng)有機溶劑提取法[23]。

1.7 其他成分的萃取

在一些酚類和醇成分的超臨界CO2萃取工藝中，乙醇也被用作夾帶劑。如在丁香中丁香酚的超臨界CO2萃取工藝中，以體積分數(shù)90%乙醇為夾帶劑，萃取壓力25 MPa，萃取溫度55 ℃，萃取時間1 h，夾帶劑流量0.04 mL/min，藥粉粒徑100目，丁香酚萃取率可達到17.41%[24]。超臨界CO2萃取廣藿香中百秋里醇的工藝研究表明：以體積分數(shù)90%乙醇為夾帶劑，萃取壓力22 MPa，萃取溫度40 ℃，夾帶劑流量0.07 mL/min，在該條件下百秋里醇提取率為1.88%，與預測值的相對誤差為1.57%[25]。

2 乙醇夾帶劑在超臨界CO2萃取中草藥活性成分中的局限性

許多中草藥成分的超臨界CO2萃取選擇不同濃度乙醇作夾帶劑，均取得了較好的效果。但必須指出的是乙醇作夾帶劑也存在一定的局限性，如人參皂苷Rh1、人參皂苷Rh2的超臨界CO2萃取，用乙醇作夾帶劑無法萃取，而乙酸乙酯則效果不錯[26]。麥冬中高異黃酮類物質(zhì)的超臨界CO2萃取，單獨用乙醇或乙酸乙酯作夾帶劑效果均不好，使用乙醇與乙酸乙酯（2∶1）混合夾帶劑，則總高異黃酮的萃取率明顯高于傳統(tǒng)溶劑提取法[27]。

3 小結(jié)與展望

選擇合適的夾帶劑能明顯提高超臨界CO2萃取的效能和應用范圍。由于夾帶劑應用的基礎理論研究不夠深入，基礎數(shù)據(jù)尚需進一步積累，可預測性差，還不能為選擇夾帶劑提供可靠的依據(jù)，研究中往往只能在試驗中去不斷摸索，總結(jié)經(jīng)驗。

乙醇是具有強烈親核加成性質(zhì)的極性物質(zhì)[28]，其主要作用機理可能為：與被萃取物質(zhì)形成氫鍵或與被萃取物質(zhì)分子間的范德華力（色散力、誘導力和取向力）作用，在增加了萃取溶劑極性的同時也增加了被萃取物極性，從而增大了一些弱極性物質(zhì)的溶解度，提高了萃取率?；痉蟽?yōu)良的溶劑也是優(yōu)良的夾帶劑這一規(guī)律。

總之，超臨界CO2萃取技術(shù)作為一種新興技術(shù)，與傳統(tǒng)提取分離技術(shù)相比，具有提取溫度低、提取時間短、活性成分破壞少、弱極性成分萃取率高等優(yōu)點，在植物油脂提取、中草藥有效成分提取、食品、化工、香料等多個方面都得到了廣泛的應用。隨著人們對超臨界CO2萃取中夾帶劑作用機理及規(guī)律研究的不斷深入，有望開發(fā)出高效低毒的新型夾帶劑，進一步擴大超臨界CO2萃取技術(shù)的應用范圍，這必將為中草藥資源開發(fā)與利用產(chǎn)生重大的促進作用。

參考文獻：

[1] 黃 龍，肜 霖，朱 巍，等.纈草揮發(fā)油的超臨界CO2萃取及其在煙草中的應用[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2011，50（21）：4492-4495.

[2] 羅喜榮，苑天紅，楊 軍，等.超臨界CO2萃取蜘蛛香中纈草素工藝優(yōu)化[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學，2013，52（8）：1901-1902.

[3] 羅由萍，崔勝華，鄧鵬飛，等.香草蘭超臨界CO2萃取工藝優(yōu)化[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2013，52（8）：1899-1900.

[4] 劉曉庚，陳梅梅，謝亞桐.夾帶劑及其對超臨界CO2萃取效能的影響[J].食品科學，2004，25（11）：353-357.

[5] 王 洋，楊 靜，黃雪松.夾帶劑在超臨界CO2萃取天然產(chǎn)物中的應用[J].食品研究與開發(fā)，2007，28（11）：162-166.

[6] 陳俊英，曹文豪，羅 娜，等.不同夾帶劑條件下超臨界萃取薯蕷皂素的研究[J]. 河南工業(yè)大學學報（自然科學版），2006，27（1）：60-63.

[7] 王震宇.不同夾帶劑條件下超臨界CO2萃取蜂膠黃酮的研究[J].廣州化工，2013，41（1）：59-61.

[8] 趙德勝，趙艷玲，王海峰.超臨界CO2萃取甘草黃酮工藝的研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2012，40（2）：213-215.

[9] 翟碩莉.超臨界CO2萃取馬齒莧中總黃酮的工藝研究[J].北方園藝，2012（12）：45-47.

[10] 肖奇志.超臨界CO2萃取桑葉總黃酮工藝的研究[J].廣州化學，2010，35（4）：35-38.

[11] 董金香，賈艾玲，董雪蓮，等.何首烏藥材中蒽醌類成分的提取工藝研究[J].長春中醫(yī)藥大學學報，2012， 28（1）：150-151.

[12] 謝偉雪，劉孝敏，謝偉敬，等.超臨界CO2萃取大黃蒽醌類成分工藝的優(yōu)化[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2011，39（6）：3319-3321.

[13] 肖 飛，李衛(wèi)民，李其鳳.正交試驗法優(yōu)化SFE-CO2萃取大黃總蒽醌工藝探討[J].中國實驗方劑學雜志，2009，15（4）：34-36.

[14] 余淑珍，賈 媛，王慧惠，等.補骨脂的超臨界CO2萃取工藝優(yōu)選[J].中國實驗方劑學雜志，2012，18（10）：44-46.

[15] 周黎明，王志祥，邱婧然，等.星點設計—效應面法優(yōu)化白芷超臨界CO2萃取工藝[J].化工時刊，2012，26（4）：5-10.

[16] 李國章，李光鋒.不同夾帶劑對3種丹參酮超臨界CO2流體萃取效果的影響[J].光譜實驗室，2012，29（4）：2140-2143.

[17] 孫紅梅，汪 濤，葛發(fā)歡，等.夾帶劑對超臨界CO2萃取丹參中丹參酮ⅡA的影響[J].中國醫(yī)藥導報，2011，8（11）：28-30.

[18] 洪 陽，承 偉. 超臨界CO2流體提取法提取川楝子中的川楝素[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2012，40（6）：3289-3291.

[19] 陸 慧，賈曉斌，施 峰，等. 超臨界CO2萃取白花蛇舌草中三萜類成分的工藝研究[J].中成藥，2011，33（8）：1429-1432.

[20] 王穎瀅，蔣益虹，陳杰華，等. 超臨界CO2流體萃取荷葉總生物堿工藝研究[J].中國食品學報，2011，11（6）：35-41.

[21] 張玉紅，溫 慧. 黃檗中小檗堿的超臨界二氧化碳萃取工藝研究[J]. 林產(chǎn)化學與工業(yè)，2010，30（4）：103-106.

[22] 王麗杰，王洪洋，張東杰. 響應面法優(yōu)化超臨界CO2萃取平貝總堿工藝的研究[J].中國釀造，2011（6）：116-118.

[23] 江 娟，李 杰，胥秀英，等. 超臨界CO2萃取人參須根中人參炔醇的工藝研究[J].中國藥業(yè)，2013，22（3）：14-16.

[24] 謝瑩瑩，王志祥，史益強，等.響應面法優(yōu)化超臨界CO2萃取丁香酚的工藝研究[J].西北藥學雜志，2013，28（2）：122-125.

[25] 邱婧然，王志祥，周黎明，等.響應面法優(yōu)化超臨界萃取廣藿香中百秋里醇的研究[J]. 西北藥學雜志，2012，27（4）：309-312.

[26] 姜曉晴，魏福祥，張 楠，等.超臨界CO2綠色萃取人參皂苷Rh1、人參皂苷Rh2的研究[J].河北科技大學學報，2012，33（6）：544-548.

[27] 曾品濤，鄭一敏，胥秀英，等. 超臨界CO2萃取麥冬中高異黃酮類物質(zhì)的工藝研究[J].中國藥業(yè)，2010，19（24）：45-46.

[28] 任 飛，韓 發(fā)，石麗娜，等. 超臨界CO2萃取技術(shù)在植物油脂提取中的應用[J].中國油脂，2010，35（5）：14-19.