超临界流体CO⒉萃取法的优点

1. 超临界流体CO⒉萃取法的优点

超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术，简称SFE（supercritical fluid extraction）。在较低温度下，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当压力增高时，液体的体积增大，对于某一特定的物质而言总存在一个临界温度（Tc）和临界压力（Pc），高于临界温度和临界压力，物质不会成为液体或气体，这一点就是临界点。在临界点以上的范围内，物质状态处于气体和液体之间，这个范围之内的流体成为超临界流体（SF）。超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度，具有良好的溶剂特性，可作为溶剂进行萃取、分离单体。
超临界流体萃取是近代化工分离中出现的高新技术，SFE将传统的蒸馏和有机溶剂萃取结合一体，利用超临界CO2优良的溶剂力，将基质与萃取物有效分离、提取和纯化。SFE使用超临界CO2对物料进行萃取。CO2是安全、无毒、廉价的液体，超临界CO2具有类似气体的扩散系数、液体的溶解力，表面张力为零，能迅速渗透进固体物质之中，提取其精华，具有高效、不易氧化、纯天然、无化学污染等特点。
超临界流体萃取分离技术是利用超临界流体的溶解能力与其密度密切相关，通过改变压力或温度使超临界流体的密度大幅改变。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地依次把极性大小、沸点高低和相对分子质量大小不同的成分萃取出来。


用超临界萃取方法提取天然产物时，一般用CO2作萃取剂。这是因为：
a) 临界温度和临界压力低（Tc=31.1℃，Pc=7.38MPa)，操作条件温和，对有效成分的破坏少，因此特别适合于处理高沸点热敏性物质，如香精、香料、油脂、维生素等；
b)CO2可看作是与水相似的无毒、廉价的有机溶剂；
c)CO2在使用过程中稳定、无毒、不燃烧、安全、不污染环境，且可避免产品的氧化：
d)CO2的萃取物中不含硝酸盐和有害的重金属，并且无有害溶剂的残留；
e）在超临界CO2萃取时，被萃取的物质通过降低压力，或升高温度即可析出，不必经过反复萃取操作，所以超临界CO2萃取流程简单。
因此超临界CO2萃取特别适合于对生物、食品、化妆品和药物等的提取和纯化。

2. 超临界流体萃取的基本原理

超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术，简称SFE（supercritical fluid extraction）。在较低温度下，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当压力增高时，液体的体积增大，对于某一特定的物质而言总存在一个临界温度（Tc）和临界压力（Pc），高于临界温度和临界压力，物质不会成为液体或气体，这一点就是临界点。在临界点以上的范围内，物质状态处于气体和液体之间，这个范围之内的流体成为超临界流体（SF）。超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度，具有良好的溶剂特性，可作为溶剂进行萃取、分离单体。超临界流体萃取是近代化工分离中出现的高新技术，SFE将传统的蒸馏和有机溶剂萃取结合一体，利用超临界CO2优良的溶剂力，将基质与萃取物有效分离、提取和纯化。SFE使用超临界CO2对物料进行萃取。CO2是安全、无毒、廉价的液体，超临界CO2具有类似气体的扩散系数、液体的溶解力，表面张力为零，能迅速渗透进固体物质之中，提取其精华，具有高效、不易氧化、纯天然、无化学污染等特点。超临界流体萃取分离技术是利用超临界流体的溶解能力与其密度密切相关，通过改变压力或温度使超临界流体的密度大幅改变。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地依次把极性大小、沸点高低和相对分子质量大小不同的成分萃取出来。

3. 超临界流体萃取、双水相萃取、反胶束萃取的异同点

超临界流体萃取技术是以超临界状态下的流体作为溶剂，利用该状态下流体所具有的高渗透能力和高溶解能力萃取分离混合物的过程。常用的是CO2超临界萃取法。 
CO2是安全、无毒、廉价的液体，超临界CO2具有类似气体的扩散系数、液体的溶解力，表面张力为零，能迅速渗透进固体物质之中，提取其精华，具有高效、不易氧化、纯天然、无化学污染等特点。

萃取是在两个液相间进行。大部分萃取采用一个是水相。另一个是有机相。但有机相易使蛋白质等生物活性物质变性。最近，发现有一些高分子水溶液（如分子量从几千到几万的聚乙二醇硫酸盐水溶液）可以分为两个水相，蛋白质在两个水相中的溶解度有很大的差别。故可以利用双水相萃取过程分离蛋白质等溶于水的生物产品。
双水相的优势
  ATPE作为一种新型的分离技术，对生物物质、天然产物、抗生素等的提取、纯化表现出以下优势：
  (1)含水量高(70％--90％)，在接近生理环境的体系中进行萃取，不会引起生物活性物质失活或变性；
  (2)可以直接从含有菌体的发酵液和培养液中提取所需的蛋白质（或者酶），还能不经过破碎直接提取细胞内酶，省略了破碎或过滤等步骤；
  (3)分相时间短，自然分相时间一般为5min～15 min；
  (4)界面张力小(10-7～ 10-4mN／m)，有助于两相之间的质量传递，界面与试管壁形成的接触角几乎是直角；
  (5)不存在有机溶剂残留问题，高聚物一般是不挥发物质，对人体无害；
  (6)大量杂质可与固体物质一同除去；
  (7)易于工艺放大和连续操作，与后续提纯工序可直接相连接，无需进行特殊处理；
  (8)操作条件温和，整个操作过程在常温常压下进行；
  (9)亲和双水相萃取技术可以提高分配系数和萃取的选择性。 


在反胶束溶液中，构成反胶束的表面活性剂的非极性尾向外伸入非极性溶剂中，而极性头则向内排列形成一个极性核。蛋白质及其他亲水物质能够进入反胶束的极性核内，由于周围水层和极性头的保护，保持了蛋白质的天然构象。

4. 超临界流体萃取的优点

用超临界萃取方法提取天然产物时，一般用CO2作萃取剂。这是因为：a) 临界温度和临界压力低（Tc=31.1℃，Pc=7.38MPa)，操作条件温和，对有效成分的破坏少，因此特别适合于处理高沸点热敏性物质，如香精、香料、油脂、维生素等；b)CO2可看作是与水相似的无毒、廉价的有机溶剂；c)CO2在使用过程中稳定、无毒、不燃烧、安全、不污染环境，且可避免产品的氧化：d)CO2的萃取物中不含硝酸盐和有害的重金属，并且无有害溶剂的残留；e）在超临界CO2萃取时，被萃取的物质通过降低压力，或升高温度即可析出，不必经过反复萃取操作，所以超临界CO2萃取流程简单。因此超临界CO2萃取特别适合于对生物、食品、化妆品和药物等的提取和纯化。

5. 超临界流体萃取的影响因素

 对于极性较大的溶质，在超临界CO2中溶解较差，SFE很难萃取出来，但若加入一定的夹带剂，以改变溶剂的活性，在一定条件下，就可以萃取出来，而且萃取条件会更低，萃取率更高。常用的夹带剂有甲醇、氯仿等。夹带剂的种类可根据萃取组分的性质来选择，加入的量一般通过实验来确定。应用自Hanay和Hogarth发现SFE原理以来以近百年了。从50年代开始进入实验阶段，如从石油中脱沥青等。70年代末，SFE技术在食品工业中应用日益广泛，其中从啤酒花中提取酒花精已经形成了生产规模。80年代以来，SFE技术广泛应用于香精和香辛料风味成分的提取（从玫瑰花、米兰花、菊花等提取天然花香剂；从薄荷、胡椒等提取香辛料；对绿茶、红茶进行全成分提取等）。

6. 超临界流体萃取的基本原理

超临界流体萃取的基本原理如下：
1、任何一种物质随着温度和压力的变化都会以二种状态存在，也就是我们常说的三种相态：气相、液相、固相。
2、气相、液相、固相之间是紧密相关的，同时三者之间也是可以相互转化的，在一个特定的温度和压力条件下，气相、液相、固相会达成平衡，这个三相共存的特定状态点，通常就叫三相点。

3、液、气两相达成平衡状态的点称为临界点，在临界点时的温度和压力就称为临界温度和临界压力。不同的化学物质其本身的特性也千差万别，因此其临界点所要求的压力和温度会有很大的差异。
知识拓展：
1、目前研究较多的超临界流体是超临界二氧化碳，二氧化碳流体在超临界状态下兼有气液两相的双重特点，既具有与气体相当的高扩散系数和低黏度，又具有与液体相近的密度和良好的溶解能力，且其溶解能力也可通过控制温度和压力来进行调节。

2、超临界流体萃取本质仁就是调控压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而达到萃取分离的目的。同时它还具有无毒、不燃烧、与大部分物质不发生化学反应、价格低廉等优点，因此应用最广泛。

7. 超临界流体萃取技术的技术特点

1）超临界流体CO2萃取与化学法萃取相比有以下突出的优点：(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。因此，在萃取物中保持着药用植物的全部成分，而且能把高沸点，低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来；(2)使用SFE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，当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，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。压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离，因此工艺简单易掌握，而且萃取速度快。2）从超临界流体性质看，其具有的特点：(1)萃取速度高与液体萃取，特别适合于固态物质的分离提取；(2)在接近常温的条件下操作，能耗低于一般精馏发，适合于热敏性物质和易氧化物质的分离；(3)传热速率快，温度易于控制；(4)适合于挥发性物质的分离

8. 超临界流体萃取法适用于提取

超临界流体萃取法适用于提取中草药。
一、超临界流体萃取法的定义:
采用超临界流体为溶剂对中药材进行萃取的方法。所谓超临界流体(SF)，是指处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上，介于气体和液体之间的、以流动形式存在的单一相态物质。密度与液体相近，而黏度与气体相近，扩散能力强。

二、超临界流体萃取的特点：
1、简便、高效、无有机溶剂残留。
2、安全，无污染。
3、因萃取温度低，适用于对热不稳定物质的提取。
4、萃取介质的溶解特性容易改变，在一定温度下只需改变其压力。
5、适于极性较大和分子量较大物质的萃取。
6、萃取介质可循环利用，成本低。
7、可与其他色谱技术联用及IR、MS联用，可高效快速地分析中药及其制剂中的有效成分。

三、超临界流体萃取的局限性
1、对脂溶性成分溶解能力强，而对水溶性成分溶解能力弱，适用成分为脂溶性成分。
2、设备造价高，成本高。
3、更换产品时设备清洗困难。