超临界CO_2

超临界CO_2（精选七篇）

超临界CO_2 篇1

关键词：南瓜籽油,超临界CO2萃取

南瓜籽含油率较高, 约占干重的35%~50%, 最高可达64.4%[1], 可作为优质油料资源。 其油脂中占绝对优势的为棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸, 油酸含量最高, 不饱和脂肪酸达到油脂总量的70%。目前广泛应用的油脂提取方法有热榨、冷榨、溶剂萃取、超临界流体萃取等。 但热榨法的高温及低提取率、冷榨法[2]对设备及工艺的依赖、溶剂法难除去的有毒有机溶剂, 均不适宜南瓜籽油提取。 超临界CO2萃取法在超临界流体CO2作溶剂基础上进行, 该法制得的南瓜籽油色泽淡, 酸值低, 皂化值低, 碘值高, 折光率、密度、酸价等理化指标均达到食用植物油国家标准[3]。 因此, 本试验在CO2流量固定的前提下, 对南瓜籽油的超临界流体CO2提取工艺进行了研究。

1 试验材料与设备

1.1 试验材料

南瓜籽 ( 含水量5.2%, 酸值为1.64mg/g, 过氧化值为1.2meq/kg) 。

1.2 试验仪器

HA121-50-01 超临界萃取设备江苏南通华安超临界CO2萃取有限公司

YHW-1102型恒温干燥箱天津市华北实验仪器有限公司

DHP-9272型电热恒温培养箱上海华岩仪器设备有限公司

BL-220H型天平日本岛津精密仪器有限公司

1.3 检测方法

1.3.1 酸度测定

酸度测定采用中华人民共和国国家标准GB/T5530-2005。

1.3.2 过氧化值测定

过氧化值测定采用中华人民共和国国家标准GB/T5538-2005。

1.3.3 水分含量测定

水分含量测定采用中华人民共和国国家标准GB/T5525-2008。

2 南瓜籽油超临界CO2萃取试验

2.1 南瓜籽预处理

南瓜籽去壳后用恒温干燥箱40℃下干燥处理使水分达到约5%, 通过粉碎磨粉碎、筛分至粒度为50~60 目。

2.2 南瓜籽提取率的测定

以索氏提取法确定南瓜籽中总的油脂含量。 经测定, 样品南瓜籽含油率为41.5g/100g。 南瓜籽油提取率=每次萃取的南瓜籽油/南瓜籽中总油脂×100%。

2.3 南瓜籽油超临界CO2萃取工艺流程

原料→干燥→粉碎→过筛→称重→装料→密封→升温升压到预定萃取条件→超临界状态下萃取→产品。

2.4 南瓜籽油超临界CO2法萃取条件的选择

2.4.1 萃取时间对南瓜籽油提取率的影响

100g南瓜籽粉, 在温度为35℃, 压力为35MPa, CO2流量25Kg/h, 萃取时间分别为30min、60min、90min、120min、150min条件下提取, 测定萃取时间对南瓜籽油提取率的影响。

2.4.2 萃取压力对南瓜籽油提取率的影响

100g南瓜籽粉, 在温度为35℃, 时间为120min, CO2流量25Kg/h, 萃取压力分别为20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa条件下提取, 测定萃取压力对南瓜籽油提取率的影响。

2.4.3 萃取温度对南瓜籽油提取率的影响

100g南瓜籽粉, 在时间为120min, 压力为30MPa, CO2流量25Kg/h, 萃取温度分别为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃条件下提取, 测定萃取温度对南瓜籽油提取率的影响。

2.4.4 超临界CO2法提取南瓜籽油的正交试验

在萃取时间、萃取压力、萃取温度单因素试验基础上, 拟采用L9 ( 34) 设计试验, 确定最佳提取条件[4]。

注:CO2流量为为25Kg/h.

3 结果分析

3.1 超临界CO2萃取南瓜籽油结果分析

3.1.1 萃取时间单因素试验

萃取时间对南瓜籽油萃取的影响单因素试验结果如表2 及图1所示。 南瓜籽油提取率随萃取时间的增大而增大, 在达到120min后增长变缓, 这是因为南瓜籽粉在萃取溶剂中的溶解是一个渐进的过程, 随着时间的延长溶解趋于饱和而变慢。 因萃取时间为150min时的提取率仅比120min时增大了0.465%, 故试验确定萃取时间为120min。

注:萃取温度为35℃, 萃取压力为35MPa, CO2流量25Kg/h.

3.1.2 萃取压力单因素试验结果分析

萃取压力对南瓜籽油萃取的影响单因素试验结果如表3 及图2所示。压力增加可以增加CO2的密度, 减少物质间传质距离, 有利于萃取。 但压力增大流体密度增大的同时, 又减小了超临界流体扩散系数, 使提取率增长变缓。 加之压力升高, 南瓜籽油会逐渐混浊, 品质下降, 以及设备的压力使用范围和操作成本的等因素, 确定萃取压力为35MPa。

注:萃取温度为35℃, 萃取时间为120min, CO2流量25Kg.

3.1.3 萃取温度单因素试验结果分析

萃取压力对南瓜籽油萃取的影响单因素试验结果如表4 及图3所示。 萃取温度对南瓜籽油提取在大约35℃下出现最大值, 随后南瓜籽油得率开始下降。 这是因为萃取温度对萃取效果具有双重影响, 温度升高可以增加物料的扩散系数, 但又降低了CO2的浓度, 不利于萃取。 因而取35℃作为萃取温度。

注:萃取压力为35MPa, 萃取时间为120min, CO2流量25Kg/h.

3.1.4 南瓜籽油超临界CO2萃取正交试验结果分析

试验结果如表5 所示。

( 1) F检验。 方差分析的结果 ( 表6) , A因素的F值显著。

( 2) 多重比较。 从本试验的方差分析, A因素为重要因素, 对其进行多重比较。

综合平衡结果, 最优组合为A3B2C3, 即萃取时间为120min, 萃取压力为35MPa, 萃取温度为35℃。

4 结论

索氏提取试验测定表明, 试验用南瓜籽的油脂总量为41.5%, 优化的超临界CO2法可使南瓜籽油得率达到34.4%, 即提取率达到83.0%。该法还能较好地保持南瓜籽油脂的稳定性, 酸值、过氧化值均达到了食用植物油的国家标准, 是一种切实可行的提取南瓜籽油的方法。

参考文献

[1]J.C.A ttah and J.Ibemest.Solvent extraction of the oils of rubber, melon, pumpkin and oilbean seeds[J].JAOCS, Vol.67, nol.I, 25-27.

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[3]中华人民共和国食用植物油国家标准GB2716-2005[S].

[4]王钦德, 杨坚, 主编.食品试验设计与统计分析[M].中国农业大学出版社, 2004, 335-348.

[5]张镜澄.超临界流体萃取[M].化学工业出版社, 2001:4-5.

超临界CO_2 篇2

关键词：超流体,CO2,萃取

1 概述

纯净物质要根据温度和压力的不同,呈现出液体、气体、固体等状态变化。如果提高温度和压力,来观察状态的变化,那么会发现,如果达到特定的温度、压力,会出现液体与气体界面消失的现象,该点被称为临界点。在临界点附近,会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象。温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流。

用超临界流体为溶剂,从固体或液体中萃取可溶组分的传质分离操作。若用临界温度较低的流体,如CO2等,则其操作温度低,适用于高沸点、热敏性或易氧化的物质,甚至可用于活体所含物质的提取分离。超临界流体具有与液体相近的密度以及与气体相近的粘度,又具有比液体大得多的分子扩散系数,故具有较大的萃取容量(单位体积流体能萃取溶质的量)和良好的流动性能和传质性能。溶质在超临界流体中的溶解度随超临界流体的压力的升高而增加,所以,超临界流体萃取分离过程的操作方式之一,是先在高压的条件下使超临界流体与物料接触进行萃取,然后分离出萃取了溶质的超临界流体,降低其压力使溶质析出。若采用逐级降压,可使多种溶质分步析出。当过程所需的操作压缩比(高压阶段对低压阶段的绝对压力比值)较小时(如小于3),则能耗较低。

近30多年来,超临界流体萃取技术在医药、化工、食品及环保领域成果累累,为此本文对超临界流体CO2萃取技术的相关理论进行了研究与分析,为其更好的应用于生产实际提供参考依据。

2 超临界流体萃取技术的基本原理

超临界流体萃取分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系而进行的。在超临界状态下,将超临界流体与待分离的物质接触,使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质则完全或基本析出,从而达到分离提纯的目的。

3 超临界流体CO2萃取装置的构成及特点

3.1 萃取装置的构成

超临界萃取装置从功能上大体可分为八部分:萃取剂供应系统,低温系统、高压系统、萃取系统、分离系统、改性剂供应系统、循环系统和计算机控制系统。具体包括CO2注入泵、萃取器、分离器、压缩机、CO2储罐、冷水机等设备。

3.2 超临界流体CO2萃取技术的特点

(1)可以在接近室温(35-40℃)及CO2气体笼罩下进行提取,有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。

(2)是最干净的提取方法,由于全过程不用有机溶剂,因此萃取物绝无残留溶媒,同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染,是100%的纯天然;

(3)萃取和分离合二为一,不仅萃取效率高而且能耗较少,节约成本;

(4)CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒,故安全性好;

(5)CO2价格便宜,纯度高,容易取得,且在生产过程中循环使用,从而降低成本;

(6)压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。通过改变温度或压力达到萃取目的。

从超临界流体性质看,其具有的特点:

(1)适合于挥发性物质的分离;

(2)传热速率快,温度易于控制;

(3)适合于热敏性物质和易氧化物质的分离,在接近常温的条件下操作,能耗低于一般精馏发;

(4)萃取速度高与液体萃取,特别适合于固态物质的分离提取。

4 超临界流体萃取技术的应用

目前超临界流体萃取技术在工业上得到广泛的应用。很多物质都有超临界流体区,但由于CO2的临界温度比较低(364.2K),临界压力也不高(7.28MPa),且无毒,无臭,无公害,所以在实际操作中常使用CO2超临界流体。如用超临界CO2从咖啡豆中除去咖啡因,从烟草中脱除尼古丁,从大豆或玉米胚芽中分离甘油酯,对花生油、棕榈油、大豆油脱臭等。又例如从红花中提取红花甙及红花醌甙(它们是治疗高血压和肝病的有效成分),从月见草中提取月见草油(它们对心血管病有良好的疗效)等。使用超临界技术的唯一缺点是涉及高压系统,大规模使用时其工艺过程和技术的要求高,设备费用也大。但由于它优点甚多,仍受到重视。

5 结论

本文对超临界流体CO2萃取技术的研究现状进行了理论研究,介绍了超临界流体CO2萃取技术的基本原理和萃取装置的组成。通过例证分析,得出超临界流体CO2萃取技术具有独特的优点和良好的市场应用前景。

参考文献

[1]沈星扬.超流体[M].北京:科学出版社,1982.

[2]霍鹏,张青,张滨,郭超英.超临界流体萃取技术的应用与发展[J].河北化工,2010,(03).

超临界CO_2 篇3

本文采用PIPEPHASE模拟软件对纯CO2超临界状态下管道输送进行了模拟计算,研究分析了管长、流量、管径、管线倾角对压降的影响。

1 CO2相态特性

CO2的相态特性是研究CO2液化及输送的基础。因此要研究CO2的液化及输送工艺,首先要了解其相态特性。如图1所示,给出了在整个压力温度范围内的相态区域。

从图1可以看出,纯CO2临界压力为7.38 MPa,临界温度为31.4 ℃,三相点压力为0.52 MPa。因此当压力高于7.385 MPa,温度高于31.4 ℃时,CO2处于超临界气体状态,分子形态变得和液体形态一样的紧密,具有很高的密度,但是却像气体一样易于流动,因此非常适合用于管道传输。

2 二氧化碳超临界输送模拟计算

2.1 模拟计算条件

①管段:

管长为20 km,管道内径为299.9 mm,管道倾角为0,管壁绝对粗糙度0.0457 mm;

②换热:

裸管,换热系数为3.8 W/(m2· ℃)(等于13.77 kJ/(h·m2· ℃)),环境温度为30 ℃;

③CO2所处的条件:

温度T=40 ℃,压力P为15000 kPa,摩尔流量为1250 mol/h。

2.2 模拟计算分析

(1)压降、出口温度与长度的关系

图2是纯二氧化碳超临界输送时的压降-长度关系图,超临界输送时,管道末端的压降值与管道长度成直线关系,与二氧化碳的液化输送相同,随管道长度的增加压降成直线关系增大。

超临界输送时,管道内二氧化碳初始温度为40 ℃,环境温度为30 ℃,随着管长的增加,出口温度逐渐降低,最终会接近环境温度,要保持CO2在超临界态,输送出口温度不可能低于30 ℃,如图3所示。

(2)压降、出口温度与二氧化碳摩尔流量的关系

如图4,压降与二氧化碳摩尔流量之间是曲线关系,随二氧化碳摩尔流量的增加,压降增加,并且摩尔流量越大,压降增加的幅度越大。

图5是管道出口温度与二氧化碳摩尔流量的关系曲线,管道内流动的二氧化碳摩尔流量越小,则管道出口处的温度越低,越接近环境温度。摩尔流量越大,出口温度变化的越平缓。

(3)压降、出口温度与管线倾角的关系

图6为超临界输送时的压降-倾角关系图,超临界输送时压降与倾角之间的关系图像为直线。管道上倾时,随管道倾角的减小压降值也减小,当倾角减小到零时,压降值并不为零。管道倾角由零变为负值即管道下倾,在倾角很小时管道中二氧化碳的压力仍然是沿管道降低的,压降值随下倾倾角的增大而变小,下倾角增加到某一值时,压降值变为零,二氧化碳沿管道等压输送,压力不变,下倾倾角继续增大,管道中压力开始上升,压力增加,增加值随下倾倾角的增加而成直线关系的增加。

图7是超临界输送时的管道出口温度与倾角之间的关系图,如图7所示管道出口处的温度与管道倾角之间是直线变化关系,管道上倾时出口温度随管道倾角的减小而直线降低,倾角变为负值,即下倾时,出口温度继续沿着原来的下降速度下降,逐渐接近临界温度(31.6 ℃)。

(4)压降、出口温度与管道内径的关系

图8是超临界输送时的压降-内径关系图,从图8可以看出,在管径很小时,随着管径的增加压降迅速降低,随着管径的逐渐增大,压降减小的越来越慢,最后压降的变化趋于平缓,且压降值接近于零,即管道内径很大时,管内二氧化碳流体沿管道输送时沿线压降很小,基本接近等压输送。

如图9所示,超临界输送时管道出口温度随管道内径的增大而降低,并且管径比较大时,管道出口处温度非常接近环境温度,但不会达到环境温度,最低达到临界温度。

3 结 论

(1)超临界输送中的压降随管道长度、摩尔流量、管道倾角的增加而增加,随内径的增加而减小。

(2)超临界输送时压力很高,达15 MPa,管内二氧化碳温度为40 ℃,而环境温度为30 ℃,从图中可以看出二氧化碳沿管道输送时压降只有几百千帕,压降很小,而管内二氧化碳温度比环境温度高,沿管道输送时,二氧化碳并不升温而是降温,即温度越来越低,压力又特别高,因此在超临界输送过程中二氧化碳不会发生汽化。与液化输送相比,超临界输送时压降随长度、摩尔流量、倾角的增大而增大,随管径的增大而减小。出口温度随管道长度、倾角、内径的增加和摩尔流量的减小而降低,并逐渐接近环境温度30 ℃。

参考文献

[1]周如金,顾立军,李德豪.超临界二氧化碳在环境保护中的应用.化工环保,2003,23(5):270-273.

[2]张早校,冯霄.二氧化碳输送过程的优化.西安交通大学报,2005,39(3):274-277.

[3]Henrik Kruse,Morten Tekiela.Calculating the Consequences of A CO2-Pipeline Rupture.Energy Convers.Mgmt,1996,37(6-8):1013-1018.

超临界CO_2 篇4

超临界CO2萃取技术是利用CO2作萃取剂, 对非极性混合物萃取分离的一项新技术[5,6]。本文研究利用超临界CO2萃取技术, 萃取番茄皮渣中番茄红素的各种工艺条件对萃取率的影响, 通过对携带剂的筛选及其体积分数、萃取温度、时间、压力和CO2流量等工艺参数进行试验, 以确定最佳工艺条件, 旨在为工业化提取番茄皮渣中番茄红素提供数据支持。

1 材料和方法

1.1 试验材料:

番茄皮渣, 当地番茄酱厂生产的残渣;纯度99.5%以上的CO2;乙醇, 丙酮, 乙酸甲酯, 乙酸乙酯, 均为分析纯。

1.2 仪器和设备:

HA121-50-06超临界萃取装置;722分光光度计;离心机等。

1.3 试验方法:

番茄皮渣→水洗→除籽→脱水→干燥→粉碎过筛→称重→超临界萃取, 此时检测携带剂、温度、时间、压力和CO2流量对番茄红素萃取率的影响, 通过试验确定超临界CO2萃取番茄皮渣中番茄红素的最佳工艺条件。

番茄红素含量测定按照文献7进行。萃取率的计算:

萃取率=萃取物中番茄红素的含量/原料中番茄红素的含量×100%

2 结果与讨论

2.1 携带剂的选取对萃取效果的影响

在萃取温度55℃、时间2.0h、压力30MPa、CO2流量为22kg/h的条件下, 选用乙醇、丙酮、乙酸甲酯和乙酸乙酯进行单因素试验。结果如图1所示。

携带剂的加入能改变超临界CO2的相行为, 明显地提高番茄红素在超临界CO2中的溶解度, 改善CO2对番茄红素的选择性, 提高萃取率。在选择携带剂时应考虑其不破坏萃取物质的性质, 从产品实用性、安全性和经济性等因素考虑, 本试验选用成本低, 无毒的乙醇作为携带剂。

2.2 乙醇体积分数对萃取效果的影响

在萃取温度55℃、时间2.0h、压力30MPa、CO2流量为22kg/h的条件下, 分别研究乙醇体积分数为60%、70%、80%、90%、100%对萃取率的影响, 结果如图2所示。

由图2可知, 乙醇的体积分数从60%增大到90%时, 乙醇的体积分数与番茄红素的萃取率呈正相关, 之后继续提高乙醇的体积分数, 番茄红素的萃取率反而下降。原因是乙醇的加入增大了CO2的极性, 使CO2对番茄红素的溶解度提高, 但当乙醇体积分数大于90%, 因其极性过强而影响了番茄红素的提取[8]。因此, 加入乙醇的体积分数为90%为宜。

2.3 萃取温度对萃取率的影响

在萃取时间2.0h、压力30MPa、CO2流量为22kg/h、乙醇的体积分数为90%的条件下, 分别研究40℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 65℃对萃取率的影响, 结果如图3所示。

从图3可知, 在其他条件不变得情况下, 萃取温度升高, 番茄红素萃取率也升高, 在55℃时萃取率达到最大值;温度继续升高, 萃取率反而下降。这是由于, 萃取温度对萃取率具有双重的作用[9]:一方面, 升高温度, 使溶质的挥发性增强, 扩散系数增大, 分子热运动加快, 分子间缔合的机会增加, 有利于番茄红素的萃取;但是, 另一方面温度升高, 使流体CO2分子间距增大, 分子间作用力减小, 密度降低, 其溶解能力相应下降, 同时携带剂的浓度也下降, 不利于萃取。因此, 本试验条件下, 萃取温度选择在55℃较为宜。

2.4 萃取时间对萃取率的影响

在萃取温度55℃、压力30MPa、CO2流量为22kg/h、乙醇的体积分数为90%的条件下, 分别研究萃取0.5h, 1h, 1.5h, 2h, 2.5h时对萃取率的影响, 结果如图4所示。

从图4可知, 在其他条件不变得情况下, 萃取时间与萃取率呈正相关, 当2.0h时萃取率达到89%, 之后增加时间萃取率变化不大。出现这样结果的原因是, 萃取时间越长, 萃取率越高。在萃取初始阶段, 由于番茄红素与CO2接触时间短, 使萃取率低;随着时间的增加, 传质效果好, 单位时间萃取率增大, 直到最后阶段, 因物料中的被萃取物质含量降低而使单位时间萃取率降低。继续延长时间, 萃取率变化不大。考虑生产成本, 在本试验条件下, 可选择2.0h作为最佳萃取时间。

2.5 萃取压力对萃取效果的影响

在萃取温度55℃、时间2.0h、CO2流量为22kg/h、乙醇的体积分数为90%的条件下, 分别研究15MPa, 20MPa, 25MPa, 30MPa, 35MPa, 40MPa压力对萃取率的影响, 结果如图5所示。

从图5可知, 在其他条件不变得情况下, 在30MPa之前萃取率随压力的升高而增加, 当萃取压力为30MPa时, 番茄红素的萃取率达到最高。这是由于:一方面, 超临界流体的溶解能力与其密度成正比, 随着萃取压力的升高, 流体的密度增大, 对溶质的溶解度增加, 因而番茄红素萃取率随之增加;另一方面, 萃取压力升高会减少分子间的传质距离, 增加溶质与溶剂的传质效率, 有利于萃取。当萃取压力大于30MPa以后, 萃取率开始下降。这是由于:萃取压力过高, 会导致各种分子之间发生相互作用, 使加入的携带剂有的会凝聚而导致溶解性能下降, 从而改变了萃取率;同时, 高的萃取压力, 会增加成本。因此, 在本试验条件下, 萃取压力选择为30MPa较为适宜。

2.6 CO2流量对萃取率的影响

在萃取温度55℃、时间2.0h、压力30MPa、乙醇的体积分数为90%的条件下, 分别研究CO2流量为18kg/h, 20kg/h, 22kg/h, 24kg/h, 26kg/h对萃取率的影响, 结果如图6所示。

从图6可知, 在其他条件不变得情况下, 当CO2流量在18~22kg/h时, 流量与萃取率呈正相关;当CO2流量大于22kg/h时, 流量与萃取率呈负相关。CO2流量增加, 溶剂量增大, 传质系数增加, 故萃取率提高。但是, 若CO2流量过大, CO2在萃取釜内的停留时间减少, CO2与萃取物料来不及充分传质, 接触时间减少, 使得萃取率下降, 并且导致CO2的消耗量增加, 增加生产成本。所以在本试验条件下, 可采用CO2流量为22kg/h较为适宜。

3 结论

在本试验条件下, 采用超临界CO2萃取技术, 萃取番茄皮渣中的番茄红素的最佳工艺条件是萃取温度55℃, 萃取时间2.0h, 萃取压力30MPa, CO2流量为22kg/h, 携带剂乙醇体积分数90%。在此工艺条件下可得到纯度达90%以上的番茄红素, 萃取到的番茄红素无溶剂残留, 无异味。

摘要：本文研究了应用超临界CO2萃取技术, 萃取番茄皮渣中番茄红素的最佳工艺条件。结果表明, 萃取温度55℃, 萃取时间2.0h, 萃取压力30MPa, CO2流量为22kg/h, 乙醇体积分数90%。

关键词：番茄皮渣,超临界CO2,番茄红素,萃取率

参考文献

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[8]张劲, 李振山, 黄文, 等.超临界萃取番茄红素影响因素的研究[J].食品与发酵工业, 2006 (32) , 5:159-162.

超临界CO_2 篇5

目前普遍采用是酒精提取蜂胶原胶的传统工艺,但这种工艺会使蜂胶溶于酒精时产生一种多酚咖啡酸聚合物,使蜂胶的色泽变黑,口味变差,在加热回流酒精时,芳香物质、挥发油等蜂胶的重要成分易散失,降低其医疗功效[3]。

超临界CO2提取技术被认为是当前国际上最先进的提取技术。它是一种非热提取技术,在分离纯化方面有着特殊的优势,己有工业规模的应用。由于黄酮类物质极性较大,因此用纯二氧化碳进行萃取效果不是很理想,必须选用合适的夹带剂。[4]本文在不同夹带剂条件下对超临界CO2萃取蜂胶黄酮展开研究。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蜂胶,随州蜂产品有限公司提供;芦丁标准品,中国药品生物制品检定所提供;甲醇、无水乙醇、95%乙醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯均为AR,均购自国药集团制剂有限公司。

1.2 实验仪器

超临界流体萃取装置,江苏南通华安超临界萃取设备有限公司;UV紫外分光光度计(mini-1240),日本岛津公司;真空干燥箱(DGZ20/4-I型),南京实验仪器厂。

1.3 实验方法

1.3.1 样品预处理

将蜂胶样品冷冻粉碎,过40目筛,用石油醚抽提脱蜡,得到进行超临界萃取的样品。

1.3.2 超临界萃取

将脱蜡蜂胶装入萃取釜,待系统达到实验设定的温度和压力时,启动夹带剂泵,开始计时。待萃取操作完成后,从分离釜中收集萃取液。

1.3.3 分析检验

以芦丁作为标准品,用硝酸铝比色法测定黄酮类化合物的含量。

1.3.3.1 标准曲线的绘制

芦丁标准溶液:精密称取干燥至恒重的芦丁对照品 200 mg,置 100 mL 容量瓶中,加入75%乙醇溶解,并稀释至刻度,摇匀。精密量取 10 mL 于100 mL容量瓶中,用 75%乙醇溶液稀释至刻度,再精密量取 25 mL于 100 mL 容量瓶中,用 75%乙醇溶液稀释至刻度。此溶液每毫升含芦丁 50 μg。

标准曲线的绘制:准确量取芦丁对照液0.0 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、 4.0 mL、5.0 mL加60%乙醇补足5 mL,加入亚硝酸钠1 mL(1.5%),摇匀,静置6 min,再加入硝酸铝1.5 mL(2.0%),摇匀,静置6 min,再加入氢氧化钠2 mL(2 mol/L),加水至10 mL,摇匀,静置15 min,备测。在510 nm,测吸光度,测定结果绘制成工作曲线。以吸光度值与对应得芦丁浓度得出吸光度值-芦丁浓度标准曲线,结果见表1和图1。标准曲线的回归方程:A=0.0667C-0.0698,相关系数为:0.9987。

1.3.3.2 蜂胶黄酮含量测定

样品的制备:将分离釜中得到的萃取物75 ℃真空干燥后,精确称取1 g样品,放入烧杯用95%乙醇溶解,转移到50 mL的容量瓶并定容,再从中移取1 mL,用95%乙醇定容至10 mL,备用。

测定:取1 mL样液于10 mL比色管中,用60%乙醇补足5 mL。按标准曲线项下“补足5 mL”起测定黄酮,并根据标准曲线查出黄酮浓度,并计算样品中黄酮类化合物含量。

计算公式:

$\text{X}=\frac{\text{C}\times 10\times 10\times 50\times 10{}^{-6}}{\text{W}}\times 100\%$

式中:X——样品中黄酮含量,%(ω)

W——样品重量,g

C——由标准曲线读出样液中黄酮标定浓度,μg/mL

2 结果分析

2.1 夹带剂的考察

取脱腊蜂胶100 g,萃取温度50 ℃,萃取压力24 MPa,萃取时间3 h,夹带剂用量为原料质量的10%(V/W),CO2流率固定为10 L/min,改变夹带剂种类,循环萃取。结果见表2和图2。

注:混和夹带剂中乙醇:乙酸乙酯=1:1。

从图2可以看出,萃取得率:醇系夹带剂>混和夹带剂>酯系夹带剂>酮系夹带剂>不加夹带剂。从结果来看甲醇的得率最高,乙醇和甲醇接近,从价格和使用的安全性来考虑选择乙醇作为夹带剂。

2.2 夹带剂浓度的考察

取脱腊蜂胶100 g,萃取温度50 ℃,萃取压力24 MPa,萃取时间3 h,夹带剂用量为原料质量的10%(V/W),CO2流率固定为10 L/min,用乙醇作为夹带剂,改变夹带剂浓度,循环萃取。结果见表3和图3。

从图3可以看出,乙醇浓度越大越有利于萃取,用95%乙醇和无水乙醇效果接近,而95%乙醇容易得到,所以选取95%乙醇为夹带剂。

2.3 夹带剂用量的考察

取脱腊蜂胶100 g,萃取温度50 ℃,萃取压力24 MPa,萃取时间3 h,CO2流率固定为10 L/min,用乙醇作为夹带剂,改变夹带剂用量(夹带剂占原料质量的百分比(V/W)),循环萃取。结果见表4和图4。

从图4可以看出,萃取蜂胶中黄酮类成分, 若不加入夹带剂, 提取物收率较低, 加入夹带剂后, 萃取得率明显增加, 但随着夹带剂用量继续增加, 但总黄酮却有所降低,所以选取夹带剂用量为原料质量的10%(V/W)。

3 结 论

本研究对不同夹带剂条件下超临界CO2萃取蜂胶黄酮展开了研究,系统地研究醇系、酮系、酯系、混合夹带剂等夹带剂对提高蜂胶黄酮得率的影响,上述各因素的影响为:醇系夹带剂>混和夹带剂>酯系夹带剂>酮系夹带剂>不加夹带剂。最合适的夹带剂为95%乙醇,夹带剂用量为10%。

摘要：以蜂胶为原料,进行超临界CO2萃取蜂胶黄酮的研究,系统地考察了醇系、酮系、酯系和混合溶剂等夹带剂对蜂胶黄酮含量的影响。实验表明:夹带剂对萃取影响关系为:醇系夹带剂>混和夹带剂>酯系夹带剂>酮系夹带剂>不加夹带剂。95%乙醇是性价比最高的夹带剂,夹带剂用量为10%。

关键词：蜂胶,黄酮,夹带剂,超临界CO2萃取

参考文献

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[2]祁雪,李震,罗桂贤.蜂胶的化学成分及药理作用研究[J].长春中医学院学报,2001,17(4):60.

[3]顾青,张燕萍,钟立人.蜂胶中有效成分提取土艺研究[J].浙江农业学报,2001,13(3):161-164.

[4]刘延成.固体溶质在含夹带剂超临界CO2中溶解度的研究[D].北京:北京化工大学,2003.

超临界CO_2 篇6

1 材料与方法

1.1 动物

健康普通级昆明种小鼠,体重18g~22g,雌雄不限,合格证号为:314第070101号;健康清洁级Wistar大鼠,体重180g~220g,合格证号为:314第070102号,雌雄不限,单笼喂养;均由山西医科大学实验动物中心提供,符合国家健康一级动物标准。实验动物均以标准饲料喂养,自由摄食及饮水,自然光照射,换气扇通风。

1.2 药品及试剂

1.2.1 药品

实验用天南星购于山西省药材公司,经山西医科大学药学系植化教研组鉴定后用于实验。超临界CO2萃取由山西省康友药业有限公司完成。萃取流程为:原生药(5kg)-粉碎-进样-CO2流体压缩-萃取-减压-分离-70%的乙醇作携带剂-得天南星超临界CO2乙醇萃取物,用前以蒸馏水配制。托吡酯(topamax,TPM),瑞士Cilag公司生产,批号:02CS063,用生理盐水配制。

1.2.2 试剂

戊四唑(Metrazol,MET),荷兰癫痫研究中心惠赠。青霉素,华北制药股份有限公司生产,冀卫药准字(1995)第000004号,批号:U0204033

1.3 仪器

JY-Ⅱ型电惊厥仪,山西医科大学药理教研室研制;江弯Ⅰ型-C脑立体定向仪,上海川沙花木农机厂制造;RM6240C型多道生理信号采集处理系统,成都仪器厂制造;不锈钢针电极,带绝缘层,直径0.5mm,由山西医科大学药理教研室自行研制。

1.4 方法

1.4.1 MES实验

采用Swinyard[1]法稍加改良。用两个耳电极夹住小鼠双耳部。电刺激参数:刺激强度70V,时间0.4s。以后肢强直为MES指标。实验前12h筛选动物,凡刺激小鼠未见后肢强直者弃之不用。

取昆明种小鼠260只,随机分为13个剂量组,每组20只,天南星CO2乙醇提取物6个剂量组按1.25g/kg、2.5g/kg、5.0g/kg、10.0g/kg、20.0g/kg、40.0g/kg灌胃(ig)给药,托吡酯6个剂量组按0.032g/kg、0.063g/kg、0.125g/kg、0.25g/kg、0.5g/kg、1.0g/kg灌胃给药,正常对照组灌胃等容积的生理盐水。各剂量组小鼠灌胃给药后,分别于15min、30min、1h、2h、12h用上述同样参数刺激,记录抗MES数,计算抗惊率,分析各药作用高峰期的量效关系,用Bliss法计算各药的ED50、ED95。

1.4.2 抗戊四唑惊厥实验

取昆明种小鼠30只,随机分为3组,每组10只。天南星CO2乙醇提取物组9.10g/kg灌胃(小鼠抗MES惊厥的ED50);托吡酯组0.22g/kg灌胃(小鼠抗MES惊厥的ED50);正常对照组灌胃等容积的生理盐水,0.1mL/10g。给药后1h,皮下注射(sc)MET 100 mg/kg,以全身阵挛性惊厥为观察指标,记录惊厥潜伏期。

1.4.3 大鼠皮层定位注射青霉素诱发惊厥实验

1.4.3. 1 实验动物分组及给药方法

取Wistar大鼠24只,随机分为4组,每组6只,给药剂量(小鼠抗MES惊厥的ED95折算获得)如下:正常对照组(假手术组,NS组)灌胃生理盐水;模型组(PNC组)灌胃生理盐水;天南星CO2乙醇提取物组(PT组)天南星CO2乙醇提取物17.59g/kg灌胃;托吡酯组(TPM组)托吡酯0.44g/kg灌胃。

1.4.3. 2 模型的建立

取Wistar大鼠称重并灌胃受试药物后,腹腔注射(ip)25%乌拉坦0.4mL/100g麻醉,固定于江弯Ⅰ型-C脑立体定向仪上,剪毛,沿脑正中切开头皮3cm,按照Konig定位图谱[2],在大鼠海马(前囟后3.8 mm,中线旁2.0mm,硬脑膜下2.6mm)处颅骨钻孔,将直径0.5mm的不锈钢电极插入相应部位,并与RM6240C多道生理信号采集处理系统相连。于各药作用高峰期(30min)用微量注射器硬膜下(感觉运动皮层)定位注射青霉素400U(假手术组大鼠硬膜下定位注射等体积生理盐水),当脑电图(electroencephalogram,EEG)出现尖波、棘波或尖(棘)慢波综合波时造模成功。

1.4.3. 3 脑电图记录方法

硬膜下微量注射青霉素后,连续记录脑电图5min,以后每间隔5min记录1次,每次记录1min,共描记1h,同时观察大鼠的行为变化。

1.5 观察指标

1.5.1 行为观察

惊厥指标参照Racine标准[3],将动物惊厥发作的行为表现分为6级。0级:无反应或抽搐停止;Ⅰ级:节律性嘴或面部抽动;Ⅱ级:点头或甩尾;Ⅲ级:单肢抽动;Ⅳ级:多肢抽动或强直;Ⅴ级:全面性强直-阵挛发作。硬膜下注射PNC后,连续观察大鼠行为1h,并记录惊厥发作的潜伏期(注射PNC到首次出现须动所需的时间)和发作程度。以出现Ⅳ级~Ⅴ级发作为重度发作,仅出现Ⅲ级或Ⅲ级以下轻度发作。1.5.2脑电观察指标当出现尖波、棘波或尖(棘)慢波综合波时判定为痫性活动。观察并统计痫性放电的潜伏期(注射青霉素到首次出现痫性放电波的时间)、放电最高波幅、痫波发放频率。

1.6 统计学处理

计量资料以均数±标准差表示,多样本均数比较采用方差分析,率的比较采用χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 天南星超临界CO2乙醇萃取物的抗MES效应

结果显示,不同剂量的天南星超临界CO2乙醇萃取物对应的抗惊率分别为0,10%,20%,50%,70%,70%,不同剂量的托吡酯对应的抗惊率分别为0,10%,40%,60%,90%,90%,以抗惊率为纵坐标,对数剂量为横坐标可作出S形量效曲线,说明天南星超临界CO2乙醇萃取物有抗MES作用,其抗MES的ED50和LD50分别为9.10g/kg和17.59g/kg。

2.2 天南星超临界CO2乙醇萃取物的抗MET效应

天南星超临界CO2乙醇萃取物组和托吡酯组分别与正常对照组比较均使小鼠MET惊厥潜伏期明显延长(P<0.01)。天南星超临界CO2乙醇萃取物组惊厥潜伏期长于托吡酯组,但差异无统计学意义。详见表1。

2.3 对青霉素诱发大鼠惊厥发作和脑电图的影响

2.3.1 行为学变化

模型组6只大鼠在注入PNC后开始发作即表现为节律性四肢同时抽动(Ⅳ级),持续至实验结束(1h)。天南星超临界CO2乙醇萃取物组有83.33%(5只)大鼠出现Ⅲ级以下的轻型发作,其中只有16.67%(1只)发展为Ⅳ级发作,持续20min恢复正常。天南星超临界CO2乙醇萃取物组痫性发作的潜伏期较托吡酯组延长,但差异无统计学意义。详见表2。

2.3.2 对脑电图的影响

正常对照组大鼠大脑皮质及海马脑电图以9次/min~10次/min或17次/min~19次/min的α、β波为主要表现,无明显节律性,波幅0.04mV~0.07mV。模型组大鼠硬膜下注射PNC 63.46s±11.55s后开始出现痫波,多为尖波、棘波和棘慢波,其余各组与PNC组比较痫性放电的潜伏期均有不同程度的延长,痫波发放频率减少,放电最高波幅减小。

从海马脑电图可以看出,天南星超临界CO2乙醇萃取物明显延长痫性放电潜伏期,减少痫波放电频率,降低痫波最高波幅,与模型组比较均有统计学意义(P<0.05)。其中痫波最高波幅低于托吡酯组(P<0.01)。详见表3。

3 讨论

MES是经典的癫痫大发作的实验模型,是筛选对抗人类局限性和强直-阵挛性发作有效药物的最有价值的实验方法。本实验结果显示,天南星超临界CO2乙醇萃取物有较强的抗MES惊厥作用,其抗MES效能虽不及托吡酯,但作用性质与托吡酯相似,提示临床应用天南星治疗局限性和强直-阵挛性发作可能有效。

戊四唑是GABA受体拮抗剂,主要通过影响与GABA相关的氯离子通道的活性,使中枢抑制功能减弱,神经元过度兴奋,引起癫痫发作。一般认为能明显对抗MET的药物可以治疗人类的癫痫小发作[4]。本实验结果显示,天南星超临界CO2乙醇萃取物抗MET作用较强,提示天南星可以作为治疗癫痫小发作的药物。

青霉素是经典的致痫剂,其点燃癫痫动物模型已获公认。其诱发的EEG癫痫样电活动与人类失神性癫痫相似,其机制为青霉素是GABAA-benzodiazepine受体的拮抗剂,可以引起抑制性突触活动减弱或兴奋性突触活动增强,从而导致神经元兴奋性增高。当神经元兴奋性突触后电位综合超过一定阈值即可产生阵发性去极化飘移(paroxymal depolarization shifts,PDS),PDS是癫痫电生理学的主要特征之一,脑电图记录到的棘波和尖波是与PDS有关动作电位的反映[5]。PDS的产生过程与Ca2+密切相关[6]。细胞外Ca2+减少对痫性放电的同步化扩散及发作具有重要作用,细胞内Ca2+浓度升高一方面可以引起细胞的去极化产生异常放电从而导致癫痫的产生及迅速传播;另一方面细胞内Ca2+可大量增加谷氨酸的释放从而加剧发作的恶性循环。近年来研究发现托吡酯可以阻滞L型高电压依赖性Ca2+通道,从而减少或抑制痫性放电的产生和扩散[7]。本实验结果显示,天南星CO2乙醇萃取物可延长青霉素诱发大鼠痫性发作的潜伏期和痫性放电的潜伏期,减少痫性放电的频率,降低痫波最高波幅,同时在作用高峰期可使大鼠的惊厥发作程度明显减轻,说明该药对青霉素点燃癫痫有明显的对抗作用,其抗痫作用机制可能与抑制谷氨酸诱导的升钙作用有关。

由此可以推测天南星是一味抗痫谱较广的有开发价值的抗癫痫中药,我们将在后续的研究中进一步提取其抗痫有效成分并做抗癫痫机制的深入探讨。

参考文献

[1]Swinyard EA,Woodhead JH,White HS,et al.Experimental selec-tion,uantification and evaluation of Anti Convulsants[M].Antiepi-leptic Drugs,Raven press,New York,1989:85-102.

[2]Konig JFR,Klippel RA,et al.The rat brain,astereotaxic atlas of the forebrain and lower part of the brain stem[M].Baltimore:Williams and Wilkins Co,1963:71-72.

[3]Racine IU,Steingart M,Mclntyrc DC.Development of kinding-prone and kinding-resistant rats:Selective breeding and electro-physiological studies[J].Epilepsy Res,1999,35(3):183-195.

[4]陶成,张士善.抗惊厥药物实验法[M]//徐叔云,卞如濂,陈修.药理实验方法学[M].北京:人民卫生出版社,2002:862-865.

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[6]Morocutti C,Pierelli F,Sanarelli L.Antiepileptic effects of acalci-um antagonist(nimodipine)on cefazolin-induced epileptic foci in rabbits[J].Epilepsia,1986,27(5):498-552.

超临界CO_2 篇7

目前对二者挥发性成分的研究较少, 本文对二者SFE-CO2萃取物成分进行分析鉴定, 并比较成分间差异。

1 仪器与材料

HA221-50-06型超临界流体萃取装置 (江苏, 南通华安超临界萃取有限公司) ;HP6890-5973型气相色谱质谱联用仪 (美国Agilent科技有限公司) ;胡桃楸树皮 (采自吉林省长白山) , 粉碎过20目备用;He (纯度99.999%) 、CO2 (纯度99.9%) 均由长春市光机气体有限公司提供;乙醚、乙酸乙酯 (分析纯, 北京北化精细化学品有限公司) 。

2 方法

2.1 超临界流体萃取

分别取胡桃楸树皮及果皮粗粉200g, 加入1kg萃取釜, 对超临界萃取系统加热, 达到预定温度时, 将压力达到预定压力, 先静态萃取30min, 后动态萃取90min, 从出口阀接物料, 获得萃取物, 萃取条件见表1。

2.2 GC-MS分析测试条件

美国HP6890A-5973气相色谱质谱仪联用仪, G1701BA化学工作站数据处理系统。参考文献[3]中方法结合预实验结果, 确定方法为HP-1 (30m×0.25mm, 0.25μm) 弹性石英毛细管柱;载气为高纯氦气, 载气流量1.0mL/min;进样口温度280℃;分流比50∶1;升温程序:起始柱温60℃, 维持3min, 再以6℃/min升温至300℃;离子源为EI源, 离子源温度200℃;接口温度280℃;电离电压70eV;发射电流34.6A;扫描范围m/z20～500, 扫描速度2000amu/s。

2.3 供试样品的制备

分别取树皮及果皮超临界萃取物10mL加水20mL稀释, 乙醚萃取3次, 每次30mL, 合并乙醚层, 水反洗3次, 每次100mL, 乙醚层加2g无水硫酸钠脱水, 乙醚层至蒸发皿中挥干, 分别称取50mg, 加乙酸乙酯1mL溶解, 0.45μm滤膜滤过, 得供试品。

3 结果与讨论

3.1 实验结果

将供试品进行GC-MS分析, 总离子流图如图1及图2所示, 在NIST1998.L资料库支持下并查阅有关文献资料, 确定成分及相对含量, 并比较其异同, 如表2、3所示。

4 讨论

胡桃楸是我国重要的药源植物, 其树皮和果皮为其重要的药用部位, 树皮具有清热解毒、抗菌消炎和明目的作用, 而果皮则因清热解毒、祛风疗癣、止痛止痢功效入药, 二者功效有所不同。现有文献多针对二者的乙酸乙酯及氯仿等高极性萃取部位, 对其挥发性部位鲜有报道。故本次实验对其超临界CO2流体萃取物进行GC-MS分析, 比较成分异同。结果表明两个药用部位的低极性化学成分组成差异较大, 为其不同的功效提供一定的物质依据。

摘要：目的 分析胡桃楸树皮超临界CO2流体萃取成分, 并与果皮相比较。方法 超临界CO2流体萃取胡桃楸树皮与果皮, GC-MS技术分析两种萃取物的化学成分。结果 从胡桃楸树皮与果皮中分别鉴定出28种和34种化学成分, 其中有13种为二者共有成分 (主要为烃类和有机酸) 。结论 胡桃楸树皮与果皮超临界CO2流体萃取物有相同成分, 但不同的成分较多。

关键词：胡桃楸,超临界CO2流体萃取,GC-MS

参考文献

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[3]郭建华, 崔黎明, 李淑红等.胡桃楸提取物对S180肉瘤的抑制作用及机制[J].林大学学报 (医学版) , 2007, 33 (2) :286-289.

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[5]《全国中草药汇编》编写组.全国中草药汇编 (上册) [M].北京:人民卫生出版社, 1975:58.