精品超临界流体萃取技术在海洋生物资源深加工领域的研究进展.docx

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精品超临界流体萃取技术在海洋生物资源深加工领域的研究进展

超临界流体萃取技术在海洋生物资源深加工领域的研究进展

张源A07化工1班070702127

摘要：

本文介绍了超临界流体萃取技术的基本原理、优点及其在海洋生物资源深加工领域中的应用，指出超临界流体萃取技术将是21世纪的一项具有广泛应用前景的绿色技术。

关键词：

超临界流体；海洋生物资源；萃取

一．前言

人类生活的地球，四分之三的面积是海洋，海洋动、植物品种有二十多万种，我国是世界上最早研究开发及利用海洋生物食品及药品的国家之一。

远在公元前三世纪《黄帝内经》中，就有乌鱼骨作药丸，饮以鲍鱼汁治疗血枯的记载。

列入中药的有昆布、海藻、海马、玳瑁等。

因此，如何有效的对海洋生物资源进行深加工是十分重要的课题。

目前，超临界流体萃取技术在海洋生物资源深加工领域有着十分广泛的应用。

二．超临界流体萃取[1,2,3]

超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术。

在较低温度下，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当温度增高时，液体的体积增大，对于某一特定的物质而言总存在一个临界温度（Tc）和临界压力（Pc），高于临界温度和临界压力后，物质不会成为液体或气体，这一点就是临界点。

再临界点以上的范围内，物质状态处于气体和液体之间，这个范围之内的流体成为超临界流体（SF）。

超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度。

这些特性使得超临界流体成为一种好的萃取剂。

而超临界流体萃取，就是利用超临界流体的这一强溶解能力特性，从动、植物中提取各种有效成份，再通过减压将其释放出来的过程。

可作为SF的物质很多，如二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷、庚烷、氨等，其中多选用二氧化碳。

在超临界状态下，CO2具有选择性溶解。

SFE-CO2对低分子、低极性、亲脂性、低沸点的成分如挥发油、烃、酯、内酯、醚，环氧化合物等表现出优异的溶解性，像天然植物与果实的香气成分。

三．超临界流体萃取——夹带剂[4,5,6,7]

SFE-CO2对具有极性集团（-OH，-COOH等）的化合物，极性集团愈多，就愈难萃取，故多元醇，多元酸及多羟基的芳香物质均难溶于超临界二氧化碳；对于分子量高的化合物，分子量越高，越难萃取，分子量超过500的高分子化合物也几乎不溶。

而海洋生物的活性物质，一般分子量较大、极性成分的物质较多，这可能和海水的比重大、海底的压力高有关。

目前发现易于用超临界CO2萃取的天然香料有近六千种，几乎均为陆地生物，属海洋生物的仅有龙涎香（Ambergris）与海狸香（Castoreum）两种，并且分子量也较大。

所以单纯的超临界CO2一般难以用于海洋生物资源的深加工。

这就需要向有效成分和超临界二氧化碳组成的二元体系中加入第三组分，来改变原来有效成分的溶解度，在超临界液体萃取的研究中，通常将具有改变溶质溶解度的第三组分称为夹带剂（也有许多文献称夹带剂为亚临界组分）。

1989年于恩平等介绍了关于超临界CO2

萃取过程中使用夹带剂。

即萃取时加入合适的夹带剂。

如乙醇、甲醇、丙酮等。

不仅改善和维持了萃取选择性，而且提高了难挥发性溶质和极性溶质的溶解度。

由于夹带剂的使用，增强了SC-CO2的溶解力和选择性，在海洋生物资源深加工领域取得了很大的成就，有着非常广阔的发展前景。

四．超临界多元流体萃取[8,9,10,11]

由于技术原因，夹带剂品种至今仍局限在十种左右,而且每次夹带的夹带剂往往是单一品种。

目前国内外学者在试验室条件下测定的夹带了夹带剂的超临界流体的理化参数,无法考虑到工业应用上的更关键的边壁效应与放大效应问题,在产业化进程中同样存在一定的局限性，因此超临界多元流体（Supercriticalmulti-elementfluid）技术应运而生。

超临界多元流体技术最早是由云南省专门从事超临界技术研究和产业化开发的王振锟高级工程师率先提出来的,其把“超临界多元流体”定义为“在超临界水或超临界二氧化碳状态下,多种高效均质互溶或高效均匀混合的多元溶媒组成的超临界多元流体,其中至少有一主要组份是处在超临界状态下,这一超临界多元流体,不仅是优良的分离溶媒,而且还是具有多功能作用的生物、化学反应介质。

” 

对超临界多元流体的认识,我们还可回归到从地球的诞生进化历史来理解,地球在46亿年前诞生时,地球表面覆盖着1,200℃温度与10Mpa压力,地球大气以大量水蒸汽、一氧化碳及氮气为主体,组成超临界多元流体；到45亿年前，由于宇宙能量的放散，地表温度的下降，导致大量水蒸汽的凝缩，全球浸沉在海水中，当时的海面温度是150℃,大气压为1Mpa,大气主要由二氧化碳、一氧化碳及氮气组成；在此后的5亿年间,经过地球核心内部超临界多元流体传质反应作用,地壳大规模变动，生成大陆的高山和河流，火山气体中的盐酸形成酸性雨不断溶解地表岩石,金属离子流入海中,被海水中的二氧化碳所吸收形成碳酸盐的地壳,当时的地表温度是30℃,大气压为0.1Mpa,在此温暖的条件下,地球上诞生了原始的生命。

在后来的40亿年间,水,二氧化碳在地球生命体的诞生演变进化过程中及生态平衡中,一直起着极其重要的作用,由于超临界水与超临界二氧化碳流体应用技术,具有巨大的可持续性产业化发展的前景,因此超临界水、超临界二氧化碳以及以水、二氧化碳为主体组成的“超临界多元流体”,不愧称之为“生态传质溶媒及溶质”。

目前可采用超临界多元流体深加工海洋生物有代表性的产品：

  1、生物碱类海洋毒素

  河豚毒素（tetrodotoxinTTX）:

可直接从海洋河豚类Fugusp.的卵巢及肝脏中萃取而得,具有剧烈的毒性,其局部麻醉作用强度为可卡因的16000倍。

  石房蛤毒素（saxitoxin,STX）:

可直接从海洋贝类大石房蛤Saxidomusgiganteus中萃取而得,其毒性为氰化钾的1000倍。

    2、海洋甾体类

 海洋甾体类可直接从海洋中的海绵动物、腔肠动物、扁形动物、环节动物、节肢动物、棘皮动物中萃取而得。

在甾体母核上形成的甾类化合物有十余种，在C17位侧链上形成的甾类化合物有数十种。

具有各不相同的生物活性。

    3、海洋动物萜类

 从海绵动物Luffariellauariabijis中萃取出来的二倍半萜内酯manoalide,具有抗癌作用,美国FDA已批准在临床上使用。

有趣的是陆地上的人参、沙参、党参等植物类药材中含有三萜皂甙，而海洋中的海参、刺参、瓜参、阿氏辐肛参、荡皮海参等动物类食品中也含有三萜皂甙，并且都可用超临界多元流体萃取其总皂甙。

   4、海洋动物类脂类

 前列腺素：

在低等海生动物柳珊瑚中含有前列腺素高达1.5%,比人体和陆地动物生殖系统中的含量高出几百倍到几千倍,用超临界多元流体萃取的生产成本仅为化学合成法生产成本的5%，具有较强的技术及经济竞争力。

   鲨烯：

鲨烯（Squalene）是生长在500-1000米深海环境中鲨鱼肝脏里的不饱和脂肪酸烯烃，在鲨鱼肝脏里的含量高达80%。

这类大洋性鲨鱼生活在几乎没有氧气的深海里，肝脏占体重的25%，鲨烯是鲨鱼能量的源泉。

由于鲨烯具有良好的渗透性、扩散性及杀菌功能，人类内服或外涂均可摄取大量的氧，能促进细胞新陈代谢，迅速恢复疲劳，是理想的保健食品及保健化妆品原料。

鲨鱼是海洋中最古老的动物，近年来鲨烯已用于作治疗药物，内服可治疗高血压、低血压、贫血、糖尿病、肝硬化、癌症等；外敷治疗扁桃腺炎、气管炎、感冒、结核、风湿病、神经痛等。

采用超临界多元流体萃取比单纯采用超临界CO2萃取可降低基建投资及生产成本。

  EPA和DHA:

深海鱼油中的二十碳五烯酸（EicosapentaenoicAcid简称EPA）二十二碳六烯酸（DocosahexaenoicAcid简称DHA）具有许多生理功能。

EPA具有降血脂、降血压、降血糖作用,可预防和改善动脉硬化,防止高血压；DHA具有促进脑细胞生长、改善大脑机能,益智健脑、预防老年痴呆、提高生命质量功能。

目前这一类产品大多是EPA、DHA和十八碳一烯酸、十八碳二烯酸、十八碳三烯酸的混合脂肪酸，并有特殊的一般人难以接受的腥异味，可采用超临界多元流体精馏或超临界流体尿素包络分离精制、脱除腥异味，EPA和DHA的纯度可分别达到95%以上。

  5、海洋苔藓动物草苔虫类

大环内酯：

从海洋苔藓动物草苔虫类Bugulaneritina中萃取出的草苔虫素Ⅰ（briostatinⅠ）,具有较佳的抗癌作用,将成为一种新的抗癌药物。

 6、海洋藻类保健食品及药品

海洋藻类品种繁多，昆布可采用超临界多元流体在常温条件下，进行脱臭、灭菌保鲜、膨化、矫味与加香，制备为系列保健食品；一些海洋巨藻每天可生长60厘米至1米，全长达数百米，从中提取的物质，可应用于300多种药物制剂中。

7、海洋天然色素类

由于人们对安全性、天然性、健康性食品要求的呼声越来越高，作为一种重要的食品添加剂——食用天然色素越来越受到人们的青睐，海洋天然色素的提取和应用也越来越受到重视。

β-胡萝卜素也是一种色素．这是一种脂溶性的、良好的食用色素．可应用于食品加工工业。

但它不仅仅是色素，更重要的是具有很高的营养价值和药用价值，它是维生素A的前体，可以用来治疗因缺乏维生素A诱发的疾病，如夜盲症等。

近来的研究还发现，它还具有抗衰老和预防多种癌症的作用。

五．超临界流体萃取技术的前景[12]

超临界流体萃取技术是近年来发展很快的越来越受人类重视的高新技术之一。

特别是超临界多元流体萃取技术，它具有低温操作、快速、萃取物质无溶剂残留、萃取效率高、且对环境无污染，对低含量、热敏性、易氧化性、生物活性的天然成分的提取更具优势等特点。

我相信，随着研究的进一步深入，超临界流体萃取技术在海洋生物资源深加工领域中的应用肯定将会越来越多，其发挥的作用也肯定会越来越大。

参考文献：

[1]陈维扭．超临界流体萃取的原理和应用[M]．北京：

化学工业出版社．1998．

[2]吕红．超临界流体萃取技术及其应用[J]．兰化科技．1998．

[3王振平．超临界流体萃取技术及其应用[J]．宁夏科技．1994．

[4]杨频．超临界流体技术在中草药有效成分提取中的应用[J]．化学研究与应用，2001．

[5]邵德益．超临界流体技术的原理和应用[J]．河南科技．1996．

[6]原永芳．超临界流体CO2萃取川芎挥发油化学成分的研究[J]．中国药学杂志．2000．

[7]马礼金．超临界流体萃取红芝三萜化合物[J]．华南农业大学学报．1998．

[8]张玉梅．超临界流体技术应用研究进展[J]．河北化工．1998．

[9]李淑芬．一种新的绿色化学技术：

超临界萃取作为样品制备技术在痕量药检分析中的应用[J]．化工进展．1999．

[10]刘发义．超临界流体萃取技术在海洋生物活性物质提取中的应用[J]．海洋科学．1996．

[11]艾亚菲．超临界流体（SCF）中化学反应的研究与应用[J]．海南大学学报自然科学版．2001．

[12] 杨频，韩玲军，张立伟超临界流体萃取技术在中草药有效成分提取中的应用[J]．化学研究与应用2001．