超临界二氧化碳流体及其应用

超临界流体二氧化碳及其应用

摘要：通过对资料的查找，本文简单介绍了超临界二氧化碳流体，着重讲述了超临界二氧化碳流体在医药工业、食品工业、高分子工业、制革工业四个领域的应用状态。

关键词：超临界流体二氧化碳；医药；食品加工；高分子；制革

超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extraction)是近30年发展起来的一种新型分离技术，由于其具有操作方便、能耗低、无污染、分散能力高、制品纯度高、无溶剂残留等优点，被称为“绿色分离技术”。目前，该技术广泛应用于医药、食品、制革等工业中。【1】【2】【3】

1、超临界二氧化碳流体

超临界流体是指温度压力均处于其临界点以上的流体，其状态介于气体和液体之间，具有与气体相近的黏度和液体相近的密度．因此超临界流体具有传统溶剂所无法比拟的溶解能力、流动性能和传递性能，可以利用它对特定物质成分进行分离、测定、提纯和精制，并可创造出新工艺性新材料。【4】

虽然超临界流体的溶剂效应普遍存在，但由于受到溶剂来源、价格、安全性等一些因素的限制，真正具有应用价值的超临界流体介质并不是很多，其中二氧化碳流体以其温和的临界条件、无毒、无味、阻燃、便宜易得等特点而倍受青睐，目前已广泛应用于萃取分离、精细化工、材料制备、生物工程等诸多领域。比如在萃取行业中，超临界二氧化碳在对中草药产业、金属离子、啤酒花的萃取中都有广泛的应用。

2、超临界二氧化碳流体在医药工业上的应用

2.1 中药有效成分萃取

有效成分含量提取物的获得在中成药制药方面具有极其重要的意义。现如今大量的研究工作几乎都集中在单味药物的提取方面，包括对植物的根、茎、皮、叶、花、果实等的提取。超临界CO2对挥发性成分、低分子质量、低极性和脂溶性成分表现出良好的溶解性能，因而用超临界萃取技术提取上述成分具有明显优越性。如用乙醇作夹带剂，超临界二氧化碳流体萃取秋水仙碱，秋水仙碱浓度可从植物中的0.049%升高到6.38%，萃取效率显著提高。【5】2.2药物分析中的应用

将超临界流体二氧化碳用于色谱技术称超临界流体色谱(SFC)。它兼有GC高速度、高效和HPLC强选择性、高分离效能优点，能与GC、MS等联用，特别适用于难挥发、易热解物质与手性药物的分析与分离，大大提高药物分析的高效性和实用性，为中药的质量控制提供了较好的方法和质量保证。现已用SFE-GC法分析了丁苏合香的化学成分。【6】

2.3在药剂学中的应用研究

超临界流体技术在微粒制剂制备过程中的应用也很重要，原理是：在SCF形成的条件下，使溶质充分溶解成饱和溶液，降低压力，导致过饱和，使溶质微粒均匀成核。超临界流体技术分为超临界溶液快速膨胀过程和超临界反溶剂过程。通过超临界流体技术制出的的微粒分

布窄、表面圆整、微粒的晶型纯度高。超敏捷流体技术还可提高产量，降低溶剂的残留。如：采用SAS过程制备乙基纤维素超细微粒缓释药物制剂的载体，微粒平均直径在20~40nm，克服了传统方法的有机溶剂残留问题。【7】

2.4提取物药效学和药理学

超临界二氧化碳萃取不能只以萃取物产率作为评价指标，而必须对提取物进行各种必要的药效学和药理学实验，为开发新的药品奠定实验与理论基础。而超临界流体二氧化碳在这方面确实有着很好的效果。如：超临界二氧化碳萃取无花果残渣中的成分能抑制U937细胞、95D细胞与AGS细胞。【8】

超临界二氧化碳流体萃取技术作为一种新兴技术，在医药方面的应用研究取得了很大的进展，但还有许多问题需要研究和解决，如：加强萃取机理研究；优选萃取夹带剂，增强萃取的专一性与高效性；加强在药剂学、药物分析等方面的应用研究；加强对提取物的药效学和药理学研究，建立相应于自身特点的质量标准体系。

3、超临界流体二氧化碳在食品工业上的应用

超临界而杨欢流体萃取技术虽然在食品工业中仅有20-30年的应用历史，但其发展十分迅速。在日本，通过超临界二氧化碳流体萃取技术加工特种油脂已实现工业化生产。在欧美国家，该项技术在食品工业中也得到了广泛的应用。目前，我国超临界二氧化碳流体萃取技术已逐步从研究阶段走向工业化。而且，该技术主要应用在食品风味与油类物质的提取、食品脱色除臭及灭菌防腐等，如啤酒花、沙棘籽油、小麦胚芽油、卵磷脂、辣椒红色素的提取以及大蒜酶失活、大蒜SOD保留、咖啡碱的脱除及羊肉去膻昧等。现介绍超临界二氧化碳流体对植物营养素、食用色素及天然氧化剂的提取。

3.1植物营养素提取

植物营养素有很多，仙居一个例子：玉米胚芽油的提取是玉米酒精生产过程的重要生产单元。玉米胚芽油中含有大量人体需要的不饱和脂肪酸、维生素E及β-胡萝卜素等营养成分，对生长发育，滋润皮肤，降低血清胆固醇，预防高血压均有一定功效。另外还含有人体自身不能合成的“必需”脂肪酸——亚油酸，亚油酸对预防和辅疗心脏病、动脉硬化、糖尿病有一定功效。

传统的玉米胚芽油的生产主要有机榨法和工业己烷浸出法。机榨法出油率较低，且对油成分影响较大；工业己烷浸出法工艺复杂，且残存的工业己烷对人体有一定的毒副作用。因此，寻找一种对人体无毒无害的安全溶剂与工艺，以获取高收率和高质量的玉米胚芽油产品，满足人们对食品绿色环保的要求具有一定的现实意义。与传统的机榨法和溶剂浸出法相比，超临界二氧化碳流体萃取法具有很多的优势，提取的玉米油的质量不经过深加工就已经达到了精炼油的标准。

3.2食用色素提取

食用色素包括合成色素和天然色素，是主要的食品添加剂之一，得到越来越广泛的应用。但是，随着科学技术的发展，人类对于自身健康的重视和检测能力有了进一步提高，已经发现合成色素有很多不安全的因素，长期使用会严重危害人类的健康，所以食用天然色素越来越受到人们的青睐。超临界流体二氧化碳在对食用色素的提取相比于以往的技术有很大的优势，不仅更快，更有效率，而且效果也很好。

3.3天然抗氧化剂提取

研究表明超临界萃取技术可以较好的提取植物原料中的类胡萝卜素、维生素E、多酚等天然抗氧化剂，避免了传统方法的溶剂量大、作用时间长、氧化损失等缺点。如：利用超临界萃取技术可以提取从玉米蛋白粉中提取类胡萝卜素、从油脚或油脂脱臭馏出物中提取天然维