电场强化超临界CO2流体萃取复方中药有效成分的研究

An apparatus of electric field-enhanced supercritical CO2 fluid extraction will be designed；the effects of operation conditions,such as electric current,voltage,electric field strength,extraction temperature,pressure,flow rate of CO2,extration time,entrainer,will be investigated;An orthogonal experimental design will be employed to optimize the extration conditions.Phase equilibrium model will be established and mechanism of electric field-enhanced supercritical CO2 fluid extration will be discussed..The results will not only provide theoretical information for electric field-enhanced supercritical CO2 extration, but also be benefit to modernization of traditional Chinese medicines.

本项目将研制出电场强化超临界二氧化碳流体萃取装置；研究电场参数（电压、电流、电场强度、作用时间等）与超临界二氧化碳流体萃取中各影响因素（萃取温度、萃取压力、物料颗粒度、流体流量、夹带剂、萃取时间等）对复方中药有效成分萃取率的影响，运用曲面响应设计进行优化，确定最适宜的萃取参数；根据公式计算电场作用下二氧化碳分子的诱导偶极矩，并通过相平衡测定仪测量在不同参数条件下中药有效成分的溶解度，推导出相平衡模型，探讨电场对超临界二氧化碳流体萃取中药有效成分的萃取成分和萃取率的影响；采用理论计算和实验验证相结合的方法，归纳电场强化超临界二氧化碳流体萃取的作用机理和动力学模型。. 本课题的研究成果为电场强化超临界二氧化碳流体萃取技术应用提供理论依据，对于中药提取现代化及其它天然产物有效成分提取新技术的发展具有重要意义。

超临界二氧化碳流体提取技术对于药物和食品有效成分的提取分离具有其它技术无可比拟的优势。然而对于极性分子物质，该技术必须加入极性夹带剂来增加提取率，从而造成产品的溶剂残留和后续处理的麻烦。本项目通过附加电场改变二氧化碳流体的极性，部分或完全取代夹带剂的使用，实现在较低温度下对中药极性有效成分的提取。该技术的应用范围广且对环境友好。.本项目研制出电场强化超临界二氧化碳流体提取装置，该装置能保证在高压静电（20KV）和超临界二氧化碳流体提取条件下（30 MPa，80℃）整个提取釜保持稳定高压并不被电压击穿。研究了电场强化超临界二氧化碳流体提取参数对中药有效成分得率的影响并获得了优化工艺。当丹参样品200g，原料粒径60目，提取压力20MPa，提取温度50℃，电场强度1.5KV/cm，电场作用时间2h，夹带剂乙醇用量1mL/g时，丹参酮ⅡA的得率最高，达到4.37mg/g。初步探讨了电场和超临界二氧化碳流体在提取过程中的相互作用。在没有添加夹带剂的情况下，电场对超临界二氧化碳流体提取极性物质的效果基本没有影响。添加少量（0.5 mL/g）夹带剂时，电场可以有效提高超临界二氧化碳流体提取极性物质的得率，即添加0.5 mL/g夹带剂同时附加1.5 KV/cm电场的提取效果相当于添加1mL/g夹带剂的提取效果，换言之，通过附加电场获得同样的提取效果时，夹带剂的用量可以减半，说明电场可以一定程度替代夹带剂的作用，从而减少夹带剂的使用，使提取物的纯度更高更环保。此外，采用超声-超临界流体和电场-超声两种耦合技术提取药用植物有效成分，横向比较三种耦合提取技术。超声-亚临界流体提取技术将超声破壁作用和亚临界的低温提取等优势结合，适合非极性和极性较弱的热敏性成分的提取；超声-电场技术将电场可有效击穿细胞膜的同时进一步强化超声空化作用等优势结合，适合细胞内有效成分的提取；电场-超临界流体提取技术利用电场对提取溶剂极性的影响，可部分替代极性夹带剂的用量，拓展了提取物的极性范围，同时也使该技术更绿色环保。.本课题的研究成果为电场强化超临界二氧化碳流体提取技术应用提供了理论基础，对于中药提取现代化及其它天然产物有效成分提取新技术的发展具有重要意义。