论文资料：鸦胆子的超临界二氧化碳萃取工艺研究.doc

鸦胆子的超临界二氧化碳萃取工艺研究一、前言鸦胆子，始载于本草纲目拾遗1，为苦木科植物鸦胆子的成熟果实，为较常用中药。现代研究表明，鸦胆子及其制剂具有抗肿瘤、增强免疫2的作用，鸦胆子的成分可分为脂溶性和水溶性两部分，两部分都有抗肿瘤活性成分。鸦胆子油脂部分是无毒的，而水溶液是有毒性的，有毒的成份主要是水溶性的苦味质。鸦胆子的脂溶性成分主要为三油酸甘油酯、油酸、亚油酸、其他饱和脂肪酸、碳烷酸、烯酸等3。油酸和亚油酸被认为是抗肿瘤的活性成份4，而且研究发现三油酸甘油酯水解后的产物油酸具有很强的抗肿瘤活性。鸦胆子油的提取目前主要是采用溶剂法5，该法提取得到的鸦胆子油色素含量高，但有溶剂残留，需进一步加工才能利用。而超临界二氧化碳因其无毒、不燃、萃取温度低等特点被广泛应用于植物有效成分提取6，此萃取法所得鸦胆子油中杂质含量低，提取出的富含游离脂肪酸的油脂可用于制备抗肿瘤鸦胆子油乳，且品质稳定，风味好。二、超临界二氧化碳萃取实验参数选择 由于在超临界CO2萃取过程中，鸦胆子油萃取量主要与CO2的压力、温度、萃取时间及颗粒大小等因素有关， 因此主要对这些方面进行调查并展开论述。1、鸦胆子粒度的影响通常情况下，药材宜粉碎成一定粒度，以增加原料与超临界CO2的接触，改善萃取传质。但若粉碎过细，原料问的空隙太小，原料容易结块，不利于CO2传质，萃取收率反而下降。葛发欢等7通过实验显示：在萃取压力为30MPa、萃取温度为40下，鸦胆子药材粒度为小于20目时，萃取收率只有166；而药材粒度为2040目时，收率增加到28；大于40目时，收率反而下降了一些，故药材以粉碎成2040目为宜。2、萃取压力的影响在影响鸦胆子油萃取率的各项因素中，压力对其影响尤为显著。萃取压力影响着萃取选择性。游离脂肪酸在超临界CO2中溶解能力比甘油酯高，在低压区，甘油酯溶出量少，萃出物中游离脂肪酸占比重大，酸价高。随压力升高，萃取选择性下降，更多的组分被萃取出来，甘油酯溶出量增加，萃出物中游离脂肪酸所占比重降低，酸价降低。因此在等温条件下，鸦胆子粗油得率随压力升高而增加，萃取速率也随压力升高而增加。简单的讲萃取可分为两个阶段，如果将萃取过程以时间-萃取量作图，30MPa下的萃取曲线前后斜率明显不同。斜率大的阶段为表面油脂萃取阶段，该阶段主要萃取的是鸦胆子颗粒表面的油脂，CO2的溶解性大，萃取速率大；斜率小的阶段为内部油脂萃取阶段，油脂萃取速率受扩散速率控制，萃取速率较小，曲线上存在明显的转折点。15MPa时曲线斜率没有变化，没有转折点，表明该状态CO2的溶解度较小，萃取速率小，萃取一直处于表面油脂萃取阶段。张兴德8等曾在30Mpa压力范围内通过正交试验法得出当萃取温度为40时，压力以20Mpa为宜。但葛发欢等通过更大压力范围的试验得出如下结果：随着萃取压力从20MPa上升至35MPa，鸦胆子油收率从10左右增加到将近30；特别是压力从25MPa升到30MPa过程中萃取收取率显著增加。由此可见，萃取压力对鸦胆子油萃取效果有着明显有利的影响。这是由于压力的升高使得超临界CO2密度增大，对物质的溶解能力增强，更多的组分被萃取出来。当然也不是萃取压力越高越好，萃取压力越高，更多萃取出来的物质中可能有些是我们不需要的影响产品品质的杂质，但萃取压力太低会导致鸦胆子油中游离脂肪酸含量过高，酸值难达标，而且萃取收率低。这就需要结合萃取产品的分析，选择合适的萃取压力。3、萃取温度的影响温度是鸦胆子油萃取的又一重要影响因素。其影响较为复杂，与萃取压力有着密切的联系。总体上讲，萃取温度对鸦胆子油产率的影响不如萃取压力显著。通过对各方面试验的了解以及整合得知，总体上在萃取压力为25MPa时，收率随萃取温度的升高下降；在萃取压力为30MPa时，萃取收率随萃取温度升高先上升再下降；而在萃取压力为35MPa时，收率随萃取温度的升高而升高。萃取收率随温度变化所表现出的这种现象，可能是由于温度与压力的耦合作用造成的。一方面温度升高，CO2流体的密度下降，超临界CO2溶解能力下降；另一方面，温度升高，被萃取溶质的挥发性提高和扩散系数增大，使得萃取收率增加9。4、萃取时间时间参数与工业成本直接联系，因此在保证一定萃取率的情况下应尽可能减少萃取时间。一般认为萃取时间以11.5h为宜，此时间内提取组分富含游离脂肪酸，超过2h后提取过程基本达到了动态平衡，提取组分中游离脂肪酸含量也非常低，并且提取时间过长会导致酸值难以达标。三、分离条件与油的品质超临界二氧化碳萃取的鸦胆子油经分析发现萃取分离条件没优化前酸值达不到质量标准，这是超临界CO2萃取植物油存在的一个较普遍的问题。因此，有必要研究萃取和分离条件对鸦胆子油酸值的影响，优化工艺条件，使油酸值达标。通过控制不同的分离压力，可以改变油从两个分离釜出来的比例和油的品质。例如，在萃取压力30MPa、萃取温度40和分离釜压力11MPa条件下，约90萃取出来的油从分离釜分离，油品质很好；而从离釜分离的10，油品质量很差，为少量黄色油和较多乳白液。此外，分离釜温度同样也能影响从两个分离釜出来的比例和油的品质，只是效果不如分离釜I压力明显。实验显示，分离釜温度降低，分离效果不好，油的外观变差。这样通过选择不同的分离压力和分离温度可以实现分离水和游离脂肪酸等杂质。在萃取的同时进行选择性分离，这是超临界CO2萃取的一个显著特点。四、超临界CO2萃取工艺在中药现代化生产中的优势和特点超临界CO2萃取(SFECO2)技术在用于对药物、食品等的提取和纯化研究方面尤其具有_以下优点：适合于分离热敏性物质。由于CO2的临界温度(To=314)易于达到，故可在室温下对然植物有效成分进行提取，从而防止了热敏性物质的氧化和逸散，而且能使高沸点、低挥发度、易热解的物质远在其沸点之下萃取出来。SFECO2萃取为环境无害工艺。所用溶剂CO2具有无毒、无味、不燃、不腐蚀、价格便宜、易于精制、易于回收等优点。与传统溶剂提取法相比，无溶剂残留。同时不仅避免了大量有机溶剂的使用，也防止了提取过程对人体健康的危害和对环境的污染。萃取速度快、流程短、效率高、能耗少。由于SFECO2萃取能力取决子流体密度，因而很容易通过调节压力和温度使CO2与萃取物迅速分为两相(气、液)，达到迅速地、选择性地提取中药中有效成分的目的。不仅萃取效率高、耗能低，而且从萃取到分离可一步完成，萃取后CO2不会残留在萃取物上，萃取物杂质减少、有效成分高度富集。可以调节萃取物的粒度，即可借助超临界流体的核晶作用，使萃取物达到预期的粒度和粒度分布。SFECO2还具有抗氧化灭菌作用，有利于保证和提高天然物产品的质量。可以和GC，IR等分析手段联用，成为中药现代化生产中一种高效分离分析方法。但SFECO2技术仍有一定局限性：此法较适用于亲脂性、分子量较小物质的萃取，对极性大、分子量大的物质，如苷类、多糖等则需添加夹带剂，并在很高的压力下萃取，给工业化带来一定难度；该设备一次性投资较大，也给普及推广带来一定限制。五、鸦胆子油的应用及发展前景用鸦胆子制得的鸦胆子油乳剂能透过血脑屏障，在脑内产生较高的浓度，并能使颅内压下降。鸦胆子油不仅用于治疗肺癌、肺癌脑转移、肝癌、胃癌和乳腺癌等多种恶性肿瘤，还可用于治疗慢性胃炎、结肠炎和尖锐湿疣等非肿瘤疾病，与化疗药合用可提高疗效，毒副反应少，很少出现恶心、呕吐、厌食、脱发、血象下降和骨髓抑制等常规化疗药的毒副反应。鸦胆子油在抗肿瘤时，具有提高机体免疫力和保护骨髓造血干细胞的特点，疗效确切，毒副作用小，与常用的化疗药物相比具有一定的优势。目前其剂型有鸦胆子油静脉乳剂、口服乳、颗粒剂、胶囊和微囊等，其中鸦胆子油静脉乳剂11报道最多。但鸦胆子油静脉乳剂属于多相的动力学不稳定的分散体系，在受热、冷冻及长期贮存的过程中，均能引起乳析或破裂；鸦胆子油微囊虽真空低温干燥后可存放较长时间，而在室温下存放7l0d可自行囊破，说明鸦胆子油在其新剂型的开发方面还有待于进一步研究。参考文献：1郑筱萸,黄洁夹,明立,等中华人民共和国药典M北京：化学工业出版社，2005:1792林宏英,吴建梅*,张文生. 鸦胆子油的研究进展. 中国实验方剂学杂志, 2006,12(4):65-68. 3陈德昌.现代实用本草M.北京人民卫生出版社.20004许洪霞，刘英华,等.鸦胆子抗癌有效成分的研究.中草药，1979，11(12):5295欧阳辉桂，张彬，周武，余峰，王国宇，任杰. 鸦胆子油的提取工艺研究.安徽农业科学,2010,38(3).6刘洋，王丽娜，杜晓峰. 超临界萃取技术在中药方面的应用.辽宁中医学院学报, 2005,7(3):283-284.7葛发欢，雷华平. 注射用鸦胆子油的超临界C02萃取工艺研究与质量评价. 中药材,2006，29(4):383-386.8张兴德，