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典型應(yīng)用
超臨界CO2萃取苕葉細(xì)辛揮發(fā)油技術(shù)
閱讀次數(shù):3383 發(fā)布時(shí)間:2012/11/14 19:06:49
細(xì)辛(Herba Asari)在我國作為藥用,具有悠久的歷史。目前已報(bào)道的細(xì)辛屬植物不僅可以作醫(yī)療保健用藥,還可以提取精油,作日用化工原料。關(guān)于細(xì)辛揮發(fā)油的提取大多采用水蒸氣蒸餾法、有機(jī)溶劑萃取法 等。這些方法的提取溫度一般較高,所需時(shí)間較長,工藝流程復(fù)雜,易導(dǎo)致有效成分的分解、變化和損失,并且有機(jī)溶劑殘留難以避免。研究得較多的是正品細(xì)辛,2000年版中國藥典規(guī)定北細(xì)辛[Asarum heterotropoides Fr.vctr.mandshuriclLm(Maxim.)Kitag.],漢城細(xì)辛[Asarum sieboldii Miq.var.sevtdense Nukui]和華細(xì)辛[Asarum sieboldii .]為正品細(xì)辛。正品細(xì)辛藥源短缺,而細(xì)辛屬植物種類較多,故在各地均有土細(xì)辛被當(dāng)做細(xì)辛收購和使用。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn),在恩施地區(qū)市場上主要以苕葉細(xì)辛當(dāng)成細(xì)辛人藥。
苕葉細(xì)辛為馬兜鈴科植物茨菇葉細(xì)辛(Asaruminsigne diels)的全株,又叫盤山草、山薯,土細(xì)辛。多年生草本,有特殊的辛香氣,具有發(fā)汗、祛痰、止痛、消腫的功效,其主要藥效成分為揮發(fā)油,在醫(yī)藥上主要用于治療感冒頭痛,咳喘痰多,牙痛,口舌生瘡,跌打損傷等。對(duì)苕葉細(xì)辛揮發(fā)油的研究有過報(bào)道,但較粗略 J。為了擴(kuò)大苕葉細(xì)辛在醫(yī)藥、精細(xì)化工領(lǐng)域中的應(yīng)用,作者用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)超臨界CO:萃取苕葉細(xì)辛根莖揮發(fā)油的條件進(jìn)行了研究,得到了*佳實(shí)驗(yàn)條件,為苕葉細(xì)辛的開發(fā)和利用提供了參考。
1 實(shí)驗(yàn)
1.1 材料:苕葉細(xì)辛干燥根莖為湖北省利川市栽培植物(由湖?a rel="INTERNAL_LINK" target="_blank" href="/?product/Scientific/1284775465.html">泵褡逖г閡窖г褐幸較到淌謖躍椿?;
1.2 方法
1.2.1 水蒸氣蒸餾法:將苕葉細(xì)辛干燥根莖于50 ℃ 下恒溫干燥15min,粉碎至10~30 目。稱取260 g裝入揮發(fā)油提取器中,加水蒸餾5.5 h,得揮發(fā)油0.6110 g,為棕黃色液體,具有特殊芳香氣味,萃取率為0.24% 。
1.2.2 超臨界CO2萃取法:設(shè)定分離釜I的壓力為7—8 MPa,溫度為50℃ 。分離釜Ⅱ的壓力為6~7 MPa,溫度40℃ 。稱取苕葉細(xì)辛(10~30目)100 g,裝入1 L萃取罐內(nèi),按下列工藝流程萃取,收集分離釜I和分離釜Ⅱ的提取物,稱其質(zhì)量,計(jì)算萃取率(揮發(fā)油的質(zhì)量/原料的質(zhì)量)。
CO 鋼瓶—一冷卻系統(tǒng)—一高壓泵— 一萃取釜— 一分離釜I— 一分離釜H(循環(huán))。
1.2.3 超臨界CO2萃取實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)[6~10],影響揮發(fā)油萃取率的因素有萃取壓力、溫度、CO2流量、萃取時(shí)間,分離釜的壓力、溫度等。其中萃取壓力、溫度、CO2流量是影響揮發(fā)油萃取率的主要因素。通常萃取大多數(shù)揮發(fā)油的較高壓力為30 MPa,較高溫度為45℃,CO2流量受萃取壓力的影響。所以選定萃取壓力、溫度、CO2流量3個(gè)因素,設(shè)計(jì)三因素三水平正交實(shí)驗(yàn),以揮發(fā)油的萃取率為考察指標(biāo)。因素水平安排見表1。實(shí)驗(yàn)得到*佳條件后,再以此條件進(jìn)行苕葉細(xì)辛揮發(fā)油提取實(shí)驗(yàn),得出其*佳條件下的提取率。
2 結(jié)果與討論
2.1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果:正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果,揮發(fā)油的*佳組合萃取條件為A2 B2 C1。,即萃取壓力20 MPa、溫度40℃ 、CO2流量35 kg/h;萃取壓力、溫度、CO2流量三因素的極差分別為0.20,0.30,0.24,表明萃取溫度對(duì)揮發(fā)油萃取率的影響*顯著,影響順序?yàn)椋狠腿囟?gt;CO 流量>萃取壓力。在所選定的壓力范圍內(nèi),萃取壓力對(duì)揮發(fā)油萃取率影響較小。
2.2 溫度對(duì)萃取率的影響
在超臨界CO2萃取苕葉細(xì)辛揮發(fā)油時(shí),萃取溫度是影響萃取率的*主要因素。萃取溫度對(duì)萃取效果具有雙重影響。溫度升高有利于溶質(zhì)揮發(fā)性增加和提高物料的擴(kuò)散系數(shù),有利于苕葉細(xì)辛揮發(fā)油的萃出;另一方面又降低了CO2密度,溶解能力降低,對(duì)萃取不利。因此,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,萃取溫度選擇40℃。
2.3 壓力對(duì)萃取率的影響
超臨界CO2萃取壓力也是影響萃取率的主要因素。壓力增加,CO2密度增大,對(duì)溶質(zhì)的溶解能力增強(qiáng),有利于萃取。但壓力過大,擴(kuò)散系數(shù)減小,阻礙傳質(zhì),并且壓力增大流體流量會(huì)升高,減少了超臨界流體在物料中的傳質(zhì)時(shí)間,萃取率會(huì)下降。在苕葉細(xì)辛揮發(fā)油萃取實(shí)驗(yàn)中,萃取壓力為20 MPa時(shí)萃取率*佳。
2.4 CO2流量對(duì)萃取率的影響
CO2流量是影響苕葉細(xì)辛揮發(fā)油萃取率的又一主要因素。CO2流量大,相當(dāng)于萃取劑與被萃取物有較大的質(zhì)量比,有利于被萃取物向超臨界流體擴(kuò)散,萃取率升高。由表2可知,CO2流量從35 kg/h增大到55 kg/h時(shí),萃取率逐漸降低,可能是物料顆粒較大(10—3o目),CO2流速過快與物料接觸不充分所致,CO2流量大小又受壓力的影響。綜合考慮,本實(shí)驗(yàn)選用每100 g原料,CO2流量為35 ks/h。
2.5 *佳萃取條件的萃取效果
為了進(jìn)一步考察上述*佳萃取條件的萃取效果,將100 g苕葉細(xì)辛(10~30目)用上述*佳條件萃取2 h,得揮發(fā)油1.7211 g,收率1.72% ,高于正交實(shí)驗(yàn)中的收率1.59% 。
2.6 萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響
隨著萃取時(shí)間的增加萃取量會(huì)逐漸增大。在*佳萃取條件下進(jìn)行苕葉細(xì)辛揮發(fā)油提取,每隔20 min取樣1次,前3次取樣得到較多的萃取物,第4次(80min)取樣較少,以后幾次取樣更少,幾乎無萃出物,為了提高效率,節(jié)省能源,萃取時(shí)間以80 min為宜。
2.7 原料的粉碎度對(duì)萃取率的影響
原料的粉碎度對(duì)萃取率的影響很大。在*佳萃取條件下,分別提取了30~60目和60目以上的苕葉細(xì)辛揮發(fā)油,發(fā)現(xiàn)30~60目的苕葉細(xì)辛揮發(fā)油提取率達(dá)到3.88% ,比1.72% 高出一倍多,可見,原料粉碎得越細(xì)萃取率越高。但也并不是粉碎得越細(xì)越好,過細(xì)的粉末會(huì)嚴(yán)重堵塞篩孔,甚至?xí)籆O2流體沖出,隨CO 一起進(jìn)入分離釜。因此,原料的粉碎度在50目左右。
2.8 不同提取方法對(duì)萃取率的影響
由表3可知,超臨界CO2萃取苕葉細(xì)辛揮發(fā)油無論在顏色、萃取率和萃取時(shí)間上都優(yōu)于傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾法。
3 結(jié)論
超臨界CO2萃取苕葉細(xì)辛揮發(fā)油的正交實(shí)驗(yàn)中,萃取溫度是影響萃取率的*主要因素,其次是CO2流量,萃取壓力在選定的范圍內(nèi)(15—25 MPa)對(duì)萃取率的影響*小。*佳萃取條件:萃取壓力20MPa,溫度40℃ ,CO2流量35 kg/h,萃取時(shí)間80min。原料粉碎度在50目左右時(shí),苕葉細(xì)辛揮發(fā)油萃取率可達(dá)3.88% 。
原創(chuàng)作者:海安縣石油科研儀器有限公司