超临界流体萃取技术

• 超临界流体萃取技术（Supercritical fluid extraction）是用超临界流体作为溶剂，被萃取物质在不同的蒸汽压下，化学亲和力与溶解能力的差异，从固体或者液体中萃取可溶性组分的传质分离技术；是一种介于蒸馏与液液萃取之间的技术。
• 蒸馏：物质在流动气体中，利用不同的蒸汽压进行蒸发分离；
• 液液萃取：利用物质在不同溶剂中的溶解能力不同而分离；

概念（结合三相图）

• 超临界流体：在高于临界压力和临界温度时，呈现的一种介于液体与气体之间的特俗状态。
• 超临界区域；
• 临界温度：物质处于无论多高的压力下，均不能被液化的最低温度；
• 临界压力：与临界温度对应的压力
• 超临界点时流体的密度，称为……

性质

• 溶解能力：选用超临界流体与被萃取物质的化学性质越相似，溶解能力越大（相似相溶）物质在超临界流体中的溶解度C与超临界流体的密度p之间的关系：lnC = m * lnp + b（m,b 与萃取剂与溶质的化学性质有关）；
• 在临界区附近，操作压力与温度的微小变化，会引起流体密度的显著变化；
• 超临界流体的自扩散系数大，粘度小，渗透性好：扩散系数与液体相似，粘度与气体相似；
• 超临界流体技术使用流体需有良好的萃取选择性，溶剂的选择原则：a:与被萃取物质相似相容原则选择流体；b：操作温度越接近临界温度，溶解能力越大。

作为超临界流体必须具备的条件

• 化学稳定性以保护设备；
• 临界温度适宜，最好在室温或者操作温度附近；
• 操作温度应低于被萃取物质的分解温度；
• 临界压力不能太高以节约成本；
• 选择性要好以便得到高纯度制品；
• 溶解度要高以便减少溶剂循环量；
• 萃取溶剂要容易获得价格便宜；

影响萃取的主要因素

• 物料颗粒大小（20-60meshes)
• 萃取的压力和温度
• CO2 流量
• 夹带剂选择
• 流体的传质能力
• 萃取时间

CO2：CT = 31.1℃；CP = 7.2 MPa；惰性无色无味无毒；价格便宜，纯度高，容易获得；

二氧化碳作为非极性流体，适合于极性低或者非极性的化合物提取； CO2改性：流体改性，向流体中加入少量极性的改性剂，增加流体的极性，以萃取极性物质；基体改性：直接将改性剂加入到样品基体中。当被萃取物质与基体结合交牢时，基体改性更有效；

SFE的操作流程

SFE的基本组成

• 高压泵 —> 萃取池 —> 限流器 —> 收集器（收集方法：升温法压力不变条件下对流体升温，流体由于密度降低而析出；
• 降压法流体经过阻尼器时压力迅速降低至常压而析出，防止阻尼器被堵塞，密封收集或者采用大口径阻尼器）；控制部分；

操作方式

• 动态萃取，适用于溶解度很大的溶质，样品基质很容易被 SF 渗透的场合，但SF用量大；
• 静态萃取，适合于溶解度不大的溶质，以及样品基质不容易被 SF 渗透的场合；
• 动静结合萃取，效率更高，比动态法SF用量更少，适合用动态萃取效率不高的样品

CO2-SFE特点

• 溶质萃取与被萃取物质与溶剂的分离，两个过程合二为一；
• 临界点附近，温度与压力的微小变化，流体的密度显著变化，从而引起待萃取物质在流体中的溶解度显著变化，所以可调节温度压力调节萃取过程；
• 萃取温度低，适合大多数中药样品的提取；
• 超临界流体的剂型可以改变；
• 临界 CO2 流体常态下是无毒气体；

超临界流体色谱技术

超临界流体色谱技术即利用 SF 超临界流体作为流动相的色谱技术，对难挥发（难用 GC ）或者无适合检测基团（难用 LC ）的化合物进行分析。

• 特性1：溶质在流体中的扩散系数介于气液之间，SFC 的分析速度比 HPLC 快，比 GC 慢；粘度接近气体，可以使用比 HPLC 更大的线速度，更长的色谱柱；密度与液体类似，便于在较低温度下分析热不稳定和分子量相对较大的物质的分析；
• 特性2：超临界流体的理化性质都是密度的函数，可以改变超临界流体的密度进而改变流体性质；程序改变超临界流体的密度调节组分的分离，类似于 GC 程序升温或者 LC 梯度洗脱;

分离原理

• 吸附与解吸附，多通过改变流体压力，改变流体密度，进而改变物质在流体中的分配系数，保留时间进行分离。
• 超临界流体的密度在临界压力处的变化剧烈，当压力超过临界压力20%，柱压降对分离影响较小；超临界流体的密度随压力的增大而增大，保留时间缩短；

检测器（注意设备的连接顺序）

• FID 多用于GC中，色谱柱 —> 限流器 —>FID
• UV 多用于LC中， 色谱柱 —> UV —> 限流器

超声（f > 20000Hz）提取技术

超声波的特点：

• 能流密度与频率的平方成正比，所以超声波能流密度很大；
• 方向性好，因为波长短，衍射不明显，近似直线传播；
• 穿透能力强，在固体和液体中传播时，衰减弱，穿透能力强；

超声波的应用：

• 超声探测（穿透能力强，方向性好）；
• 超声检测（根据超声波在不同组织的交界面反射回来的信息绘图，B超）；
• 超声震荡清洗；
• 超声提取（空化效应，机械效应，热效应结合破细胞壁，加速溶剂流动渗透溶解扩散进入细胞壁内）

超声提取过程：

• 加速浸润，渗透阶段（空化作用）：溶剂内包含的气体以及杂质，在超声作用下，其崩塌产生的极大压力 50Mpa 和局部高温 5000 ,提高细胞壁的通透性，增加溶剂渗透量，甚至细胞壁的破坏;
• 促进解析溶解过程：超声空化过程引起空化点附近的溶剂形成超临界状态，溶质在溶剂中的溶解度变大，引起溶质在常态下变成过饱和；
• 增进扩散，置换阶段：增进细胞内浓度差间的溶质扩散和溶剂流动，
• 空化效应：存在于液体中的微小气泡，在超声作用下做脉动变化，当声压达到一定值时发生的生长和崩溃的动力学过程（负压区长大，正压区压缩）
• 机械效应：超声波的高频振动和辐射压力可在流体中形成有效的搅动和流动；
• 热效应：超声波在弹性媒介中传播时，其能量不断被媒介质点吸收转化为热能；吸收声能引起的药物组织内部的温度升高是瞬间的，所以可以保持提取组织的生物活性不变；

提取效率和超声参数的关系：

• 频率或者功率：在由低到高（如250-350）一定范围内，功率上升，提取率升高；当功率提高到一定程度之后，提取率有可能下降；—> 根据实际情况具体解决；
• 超声时间：提取效率随时间延长而增加；时间延长到一定值之后，提取效率反而下降或者饱和不变；
• 溶剂的浓度和温度；
• 浸泡时间：理论上应将药材浸泡至透心为度；
• 提取瓶的放置位置或者液体没过探头的高度；

超声提取特点：

• 提取效率高；
• 时间短；
• 提取温度低；
• 适应性广；
• 提取药液的杂质少；
• 工艺运行的成本低；

设备组成：

• 超声换能器（换能器与提取器的位置不同，提取效率会变化，所以尽量每次都把样品放在相同位置）；
• 提取器