亚临界二氧化碳萃取大蒜中的有效成分.doc

亚临界CO2萃取大蒜中的有效成分 喻阳海 廖智毅 郭志文 庞朝乐 张晓帆 郑彦臻 （中山大学化学学院，98级，广州 510275） 摘要：超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction，SFE）是近年来迅速发展的一种新型、绿色分离技术，特别适用于提取分离难挥发和热敏感性物质，在食品、医药、化工、能源及环境保护中得到广泛应用。在筛选实验中，亚临界液体萃取（Subcritical Liquid Extraction， 1. 前言 超临界流体技术（Supercritical Fluid Technology，简称SCFT）是近年来发展很快的一种新的物质分离技术。早在一百多年前，人们就注意到在超临界状态下的气体对溶质的溶解能力大大增强的现象，但直到近20多年才开始对超临界流体技术开始了活跃的研究和工程应用的开发。自20世纪60年代后，科学家们已积累了大量的有关超临界流体的理论及实验数据。尤其是近年来，随着实验技术的飞速发展，人们对超临界体系的研究已不仅限于相行为和传质等宏观热力学性质，采用各种先进的原位光谱测量技术，如激光拉曼、X射线扫描、傅立叶变换红外光谱、近红外光谱、小角度中子散射、NMR等，可以从微观角度研究超临界体系，获得超临界条件下溶质－溶剂分子间、溶剂－溶剂分子间、反应物分子与催化剂间、反应物分子间相互作用的有关数据，这些研究工作极大地推动了超临界流体技术的发展；同时，随着能源短缺和环境保护问题的日益严峻，超临界流体作为超临界萃取的溶剂显示出很大的优势，SFE从咖啡中脱除咖啡因、啤酒花的萃取等工业化生产。可以预期，SFE这一高新绿色技术在新世纪的各工业领域中将占有特殊的重要地位。 近年来，SCFT正在飞速发展，有关超临界流体技术的学术会议频繁地召开，相关的科学和技术方面的专着或论文集也陆续出版[1-3]，学术场面空前地兴旺。可以说，超临界流体技术将在21世纪展示出它无限的魅力，为生产绿色化及全人类社会的可持续发展作出重大贡献。 2. 超临界流体概述 2.1 超临界流体 众所周知，气、液、固是物质存在的三种状态，但当物质的温度和压力处于它的临界温度和临界压力以上时，则称该物质处于超临界状态。图1是纯流体的典型压力―温度曲线图。图1中，AT表示气―固平衡的升华曲线, BT表示固―液平衡的熔融曲线，CT表示气―液平衡的蒸气压曲线。点T是气、液、固三相共存的三相点。 当纯物质沿气―液饱和线升温，达到C点时， 气―液界面消失，体系的性质变得均一，不再分 为气体和液体，点C称为临界点。与该点对应的温度和压力分别称为临界温度Tc和临界压力pc。图1中高于临界温度和临界压力的有阴影线的区域属于超临界流体状态。为避免与通常所称的气体和液体状态相混淆，特别称它为流体态。 在临界点附近，流体的性质对温度和压力的变化 极为敏感，微小的温度和压力的变化都会引起超 临界流体性质极大的变化。处于临界温度以上当 压力不高时，流体性质与气体的性质相近，压力较 高时则与液体的性质更接近，由此使得超临界流体（Supercritical Fluid，简称SCF）性质介于气液两相之间，并易于随压力改变的特点，其主要表现在：有近似气体的流动行为、粘度小、扩散系数大，但相对密度较大，其溶解度远大于气体，同时表现出一定的液体行为。此外，超临界流体的电性质介于“强极性与弱极性” 之间，极化率和分子行为与气液两相均有着明显的区别。表1是气体、液体和超临界流体性质的比较。 表1 气体、液体和超临界流体性质比较 流体状态 密度/g·cm-3 扩散系数/cm2·s-1 粘度/Pa·s 气 体 （0.6～2.010-3 0.1～0.4 (1～3) 10-5 超临界流体 0.2～0.9 0.6～0.710-3 (1～9) 10-5 液 体 0.6～1.6 (0.2～2.0) 10-5 (0.2～3.0) 10-3 2.2 超临界流体萃取（SFE） 超临界流体(SCF)具有独特的物理化学性质：一是兼有气体和液体的某些优点，具有类似气体的粘度及扩散系数，又具有接近液体的密度，这使其既具有与液体相当的溶解能力，又具有气体较快的传质速率；二是SCF由于接近临界点，所以具有很大的可压缩性，温度或压力的微小变化都会引起超临界流体密度的极大变化，而其对溶质的溶解能力主要取决于流体的密度，大致可认为随SCF的密度增大而增大；密度降低，SCF的密度，这样，先前溶解于SCF中的溶质就会因溶解度下降而析出。 超临界流体作为萃取剂具有以下几个特点：① 节能，在萃取过程中，溶质溶解于超临 界流体中的过程和从超临界流体中析出的过程都属于自发过程，萃取分离都不耗能，过程中 主要的耗能设备是压缩机；② 污染小或无污染，实验或工业生产中常采用CO2作萃取剂， 它具有无毒