植物的药用成分提取常用萃取工艺进展 |
| 发布时间：2005-08-23 |
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地球上存在数百万种高等植物，目前使用中的许多种药物以及绝大多数香精油均来自天然植物。故植物有效成分的萃取工艺始终是人们研究的重要课题。目前在欧洲与美国有多家公司正在从事高技术的植化产品提取。现将植化产品萃取工艺的发展情况作一番综合介绍以飨读者。
植物成分的常用萃取工艺大体上可分成四大类即：1．蒸汽萃取；2．碳氢溶剂(如已烷、石油醚等等)萃取；3．氯化溶剂(如氯氟碳类)萃取；4．C02超临界萃取。蒸汽萃取工艺可谓是历史悠久。远在2000多年以前，印度北方邦的一些土著居民即已知道如何利用水蒸汽来提取鲜花中的香精油供祭神时使用。直到现在，土耳其、印度和中国不同玫瑰花和鲜薄荷产区的农民仍在利用土设备依靠水蒸汽提取玫瑰油与薄荷油等大宗香精油。遗憾的是，尽管蒸汽萃取香精油容易土法上马以及设备投资不高，但其缺点是产品(如香精油)收率太低。如据统计在土耳其玫瑰花产区平均每半吨玫瑰花约需要消耗半吨水蒸汽，但玫瑰油成品仅为125克。
碳氢溶剂萃取工艺比蒸汽提取大大前进了一步，且所得产品(收率)远远高于后者。例如以常用的已烷萃取工艺为例:已烷提取通过在一只状如园筒式洗衣机的转筒中进行,转筒(提取器)的密闭性极好，以防溶剂(已烷)的自由挥发。已烷可提取出鲜花(如玫瑰)中绝大部分香精油。但该工艺也有缺点，由于已烷的溶解性极佳，故它能将鲜花中所有挥发性成分(VOC)统统浸提出来。例如在提取花中香精油时已烷将花中的脂肪酸和甘油三酯等无用成分也连带提取在香精油中，为此人们不得不进行二次加工以除掉这些无用成分。目前在印度鲜花之类仍沿用蒸汽萃取老工艺提取香精油，因为水蒸汽所提取得到的精油香味馥郁很少有杂质。只有胡椒油和山鸡椒油等产品利用已烷萃取。氯化溶剂(如氯氟碳类)萃取与碳氢溶剂萃取工艺大同小异。两者都有(产品)收率高等优点以及存在环境污染问题和爆炸的危险。此外，无论碳氢溶剂还是氯氟碳溶剂成本都大大高于水蒸汽。此外，产品中还有微量残留溶剂易造成产品污染，相比之下水蒸汽提取虽然工艺落后，但所得产品不存在溶剂残留现象，对人体十分安全，这也是该工艺沿用至今的原因之一。当然，溶剂提取也有其优点，即产品收率较高，在产品要求不高的场合，溶剂提取不失为一种常用萃取手段。
二氧化碳超临界萃取是九十年代初问世的最新萃取工艺。所谓“超临界”系指在350—500Pa的巨大压力下将二氧化碳压缩成为液体(当然这必须在耐压性密封性极好的容器中进行)，然后利用液状二氧化碳将植物中的有效成分萃取出来，最后减压，回收二氧化碳气体(或直接排入大气中亦可)即得到纯净的植化产品。目前在国际上C02超临界萃取为一大热门课题。许多植化产品(如银杏黄酮与银杏内酯等高附加值产品)均已采用这方式提取。所得产品纯度高，色泽好，收率亦高。但C02超临界萃取设备极其昂贵(如一台小型提取设备即要10多万美元)。这是由于它工作压力极高，设备全部用特种不锈钢加工而成，耐压部件的壁厚均在10cm以上。尽管如此，C02超临界萃取的最大优点是C02本身对产品无污染，也不存在环境污染问题，故该工艺代表今后植化产品提取的主要方向，在下一世纪中C02超临界萃取一定会在生产中被广泛应用。
另据国外最新报道，英国一公司(Advanced Phytonics Co．)不久前发明了一种植化产品提取新工艺，其关键在于采用了一种新型溶剂"klea"(HFC 134a，l，l，1，2—四氟烷)。Klea的沸点仅为—26．2℃，它是一种清彻、透明的无色液体，不会燃烧。此外，Klea是一种惰性溶剂，一旦聚合后即成为“特氟龙”(聚四氟乙烯)。Klea无毒无臭，在室温中呈蒸汽状态，压力仅5bar(香槟酒的酒瓶内压力也有6bar)。用Klea提取植化产品时对设备的耐压要求不高，但需要密封性好(防止溶剂挥发)。绝热时产生的压力有助于液体对产品的渗透提取，从而可以提高收率。提取结束后可利用低真空回收Klea，且产品基本上无残留溶剂。由于整个提取过程在室温中进行，无需加热，故可节省能源，且产品中残留溶剂仅有20PPb(10亿分之20)，大大高于安全标准。Klea提取的最大优点是生产成本极低，因为①溶剂可完全回收，反复使用；②溶剂价格低廉，无毒性。英国曾将各种萃取工艺的投资及资金回收所需时间作了一番对比。以咖啡豆提取为例，已烷萃取9个月，蒸汽提取37个月，C02超界萃取540个月，Klea萃取4个月。由此可见，Klea提取是一种多快好省的植化产品提取新工艺。此外，Klea适用于多种植物成分的提取如香精油生产(如玫瑰油、风信子油、小苍兰油)以及茴香油、胡椒油和药用活性成分提取等均可使用Klea作为主要溶质。
Klea萃取最成功的例子首推香子兰酚。从前人们利用蒸汽萃取丁香油再分离出香子兰酚，改用Klea作溶剂萃取的丁香油经用质谱分析其主要成分不仅有香子兰酚，还有乙基香兰酚(一种高档香精油)成分。这是因为水蒸汽易破坏乙基香兰酚，而Klea系在室温中提取，故可以最大限度保留丁香花中的有效成分。
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