超临界二氧化碳萃取技术在中药领域的应用进展*

邓巧玉，江 姗，陈誉丹，陈兴广，梁 旭，李余钊，袁经权△

（1. 广西中医药大学科学实验中心，广西 南宁 530200； 2. 南宁师范大学化学与材料学院，广西 南宁 530001）

无论是制剂工业、新药开发，还是活性成分的物质基础研究，中药的提取分离都是关键一环。超临界二氧化碳萃取（SFE-CO2）技术不仅能快速有效地萃取并分离出所需物质，且无溶剂残留问题，被誉为“绿色”工艺［1］。在此通过比较SFE-CO2技术和传统提取方法对中药有效成分的萃取率及药理活性，对SFE-CO2技术在中药领域的应用进展进行介绍。

1 SFE-CO2 技术原理

SFE-CO2技术将提取与分离相结合，调节系统的操作压力和温度，使得液态的CO2成为超临界流体，并对物质有足够的溶解度，能萃取出所需物质，随后升温或降压，以分离物质［2］。超临界二氧化碳流体是处于临界温度（Tc=31.4 ℃）和临界压力（Pc=7.37 MPa）以上的高密度流体，拥有液体的溶解能力和气体优良的传质性能［3］。

2 SFE-CO2 萃取率的影响因素

通常，萃取率随萃取压力和萃取温度的增加而增加，但当到达一定峰值，萃取率随着温度和压力的增加反而减小，表明在SFE-CO2萃取过程中存在最佳压力和温度［4］。当萃取较大极性的物质时，加入夹带剂可增加流体的极性，提高萃取效率［5］。此外，样品的粒度、黏度等也会影响萃取率，原料粒度过大会导致浸提不充分，原料粒度过小易结板块致溶剂流通不佳，且易堵塞金属筛，萃取效率反而下降［6］。

3 SFE-CO2 技术在中药有效成分提取分离中的应用

SFE-CO2技术可有效地提取出中药挥发油、萜类、生物碱、黄酮类、蒽醌类、苯丙素类、皂苷、多糖类等有效成分。传统的水煎醇提等模式，提取选择性较差，耗时长，后续纯化工艺烦琐，易造成试剂污染［7］。而SFE-CO2技术能快速、有效地萃取出所需物质，纯度高，无污染［1］。1970 年，佐塞尔在马克斯普朗克研究所进行了咖啡中咖啡因的超临界萃取，被认为是这种分离技术的首次技术应用［8］。

挥发油：SFE-CO2常用于萃取挥发油。挥发油的沸点低，而该技术工作温度低不易破坏其中的热敏性成分，萃取时间短，并可通过控制试验条件增加目标成分的含量，相比传统方法更易获得较多的高品质挥发油［9］。微波提取法也是一种新兴的物质提取技术，提取时间短，得率高，但不适合热敏性物质的提取，提取物易变形或糊化［10］。SFE-CO2可有效地萃取出艾叶、莪术、石菖蒲等中药的挥发油，优化工艺参数见表1。可见，SFE-CO2萃取得油率远高于部分中药传统提取方法的得油率。

表1 部分中药挥发油的SFE-CO2 萃取工艺参数及与其他传统提取法的得油率比较

生物碱：生物碱一般是指存在于植物中的碱性含氮化合物，是多种中草药的活性成分，传统的提取方法有醇提法、酸提碱沉法［28］。近年来也有很多关于SFE-CO2提取生物碱的报道，可有效地提取出苦参中的苦参碱，延胡索中的延胡索乙素等有效成分，如用SFE-CO2萃取雷公藤生物碱的得率是传统方法的2.6 倍［29］，具体优化工艺参数见表2。但萃取时需加入适量夹带剂。

黄酮类：黄酮类化合物种类繁多，传统提取方法包括有机溶剂提取法、碱提酸沉法等［30］。SFE-CO2能有效地萃取薄荷、桑叶等中药中的总黄酮，萃取率是传统方法的2 倍，也有部分中药的萃取率低于传统方法，如山楂核中的总黄酮，具体优化工艺参数见表2。但萃取时需要加入适量夹带剂，以提高萃取率。

醌类：天然醌类成分有苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌，其中以蒽醌类化合物最常见［31］。SFE-CO2能有效地萃取芦荟中的芦荟苷，通常萃取率高于传统方法，但大黄、何首乌的醇提总蒽醌得率高于SFE-CO2萃取率，具体优化工艺参数见表2。

苯丙素类：苯丙素类化合物通常为亲脂性成分，可直接利用SFE-CO2进行提取，如补骨脂中总香豆素的萃取，加入夹带剂对萃取率无影响［32］。但萃取成分极性较大时，也需加入夹带剂，以提高萃取率。SFE-CO2能有效萃取出南五味子中五味子素、蛇床子中蛇床子素等。程敏等［6］采用SFE-CO2技术萃取对南五味子中的木脂素，萃取率达2.929%，是传统提取方法的5.4 倍，有效成分含量大小顺序为五味子酯甲（57.8 mg/g）＞五味子乙素（40.8 mg/g）＞五味子甲素（15.0 mg/g）。优化工艺参数见表2。

皂苷及多糖类：苷类和糖类相对分子质量较大、羟基多、极性大，用纯SFE-CO2产率低，必须加大压力和加入适当的夹带剂［33］以提高产率。SFE-CO2能有效萃取出黄芪中的黄芪甲苷、三七中的三七总皂苷、茯苓中的茯苓多糖、淮山中的淮山多糖，其萃取率均高于醇提法。优化工艺参数见表2。

萜类：萜类物质种类繁多，大多为异戊二烯聚合体及其衍生物［34］。对于极性大的萜类成分，采用SFE-CO2萃取时也要加入适量夹带剂。SFE-CO2能有效萃取出白花蛇舌草中的齐墩果酸，迷迭香中的二萜酚类成分等，所含萃取物杂质少，含量较高。优化工艺参数见表2。

复方中药：文献大多报道SFE-CO2对单味中药材的提取，但对于复方中药的提取报道较少。活血巴布膏可活血止痛，毕建云等［35］用SFE-CO2萃取其中的有效成分，桂皮醛得率为18.76 mg/g，萃取率为80.13%。程岚等［36］采用响应面法优化SFE-CO2萃取石菖蒲-苏合香挥发油工艺，得率为2.50%。优化工艺参数见表2。

4 SFE-CO2 技术在中药药理活性方面的应用

挥发油：SFE-CO2在萃取挥发油方面的应用较多，对于其药理活性的报道也较多。羌药茹玛的挥发油有抑菌作用，李尧军等［81］研究发现，SFE-CO2萃取羌药茹玛挥发油得率（7.15%）是水蒸气蒸馏（SD）法（1.44%）的5 倍，浓度为2%时，后者对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制效果大于前者，对沙门氏菌和白色念珠菌的抑制效果相同，且对白色念珠菌的抑制效果最强；此外，前者对白色念珠菌的最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）均高于后者。可见，SFE-CO2挥发油得率虽高于SD 法，但抑菌量相对较低。薄荷挥发油具有抗氧化作用，李岗等［82］研究发现，SFE-CO2萃取薄荷挥发油的得率（3.20%）是SD 法（0.84%）的4 倍，且SFE-CO2萃取物抗氧化能力高于SD 法。赵鸿峥等［83］研究益智叶挥发油的促透作用时发现，SFE-CO2萃取益智叶挥发油的得率（3.3%）是SD 法的4 倍，浓度为3%时，两者对光甘草定促透作用最好，前者优于后者，且均优于常用促透剂氮酮。

萜类：白花蛇舌草具有抗肿瘤、抗氧化作用。陆慧等［67］研究发现，与醇提物相比，SFE-CO2法萃取白花蛇舌草中的三萜类成分和齐墩果酸含量都偏低，但对人肺癌细胞（A549）的抑制率高，抗肿瘤效果好。黄东辉［69］研究发现，丹参中的隐丹参酮具有较好的抑菌活性，丹参酮ⅡA-P188 有抗癌活性，且与质量浓度呈正相关，采用SFE-CO2萃取丹参中隐丹参酮的纯度为94.97 %，丹参酮ⅡA的纯度可达96.69%，均优于传统方法。

表2 部分中药有效成分的SFE-CO2 萃取工艺参数

黄酮类：金莲花中的黄酮类物质具有抗氧化作用，范翠丽等［49］采用SFE-CO2萃取金莲花总黄酮的得率高于传统方法，6 mg/mL 的总黄酮萃取物对甜杏仁油的抗氧化效果相当于0.02% 的人工合成抗氧化剂（TBHQ）。

生物碱：元胡白芷是常用止痛药，刘群［84］研究发现，SFE-CO2萃取元胡白芷药材中的延胡索乙素、欧前胡素及异欧前胡素含量均高于醇提法，同等剂量下，无论是大鼠福尔马林疼痛模型还是痛经模型，SFE-CO2萃取物镇痛效果均优于醇提物。

多糖类：李青宇等［75］采用SFE-CO2萃取甘草中的甘草多糖，得率为7.34%，与传统方法的得率相当，甘草多糖具有抗氧化作用，其还原能力与含量相关。

其他：石菖蒲可开窍安神。现代药理学研究显示，其具有抗抑郁作用。王小萌等［85］通过对比大鼠抑郁模型给药前后对外界刺激的反应、糖水偏爱度等，发现石菖蒲SFE-CO2提取物可有效治疗大鼠抑郁，且恢复程度与剂量呈正相关。

5 结语

SFE-CO2作为一种新型先进“绿色”分离技术，操作简便，不仅能快速、有效地萃取并分离出所需物质，且收率和所得物质的纯度也高于传统方法，为从中药中快速提取分离有效成分提供了好的方法。但SFE-CO2也存在一定不足，目前对于单味中药材的提取效果较好，对于复方中药的提取较困难。此外，对于提取极性大的物质，虽可通过加夹带剂或增压的方式提高萃取率，但与传统方法的萃取率相比较低。大部分SFE-CO2萃取物得率高，药理活性强，也有部分中药虽然总体得率较高，但相同剂量下有效成分含量低，药理活性较传统提取方法偏弱。另外，该设备资金的投入也较高，容量有限，导致一次投料量有限，且在使用SFE-CO2技术时，要考察温度、压力等的最优条件，做到最大限度地提取、利用中药资源。