全 文 ：超临界 CO2萃取满山红挥发油
焦淑清1 ,李来军1 ,孙　洋 2 ,杜青波 2
( 1.佳木斯大学化学与药学院 ,黑龙江 佳木斯 154007; 2. 佳木斯大学化学与药学院 2001级毕业生 ,黑龙江佳木斯 154007)
摘要: 目的:确定超临界 CO2萃取满山红挥发油的最佳实验条件。方法:采用正交实验确定超临界 CO2萃取满山红挥发油
的最佳实验条件。 结果: 超临界 CO2萃取满山红挥发油的最佳实验条件为: 萃取压力 25M Pa ,萃取温度 45℃ ,萃取时间 2. 5h,
萃取率 3. 82% ,水蒸汽蒸馏提取得率 0. 24%。 结论: 超临界 CO2萃取法优于传统的水蒸气蒸馏法。
关键词: 超临界 CO2萃取 ; 满山红 ;挥发油
中图分类号: R943　文献标识码: B　文章编号: 1008- 0104- ( 2005) 05- 0007- 02
　　满山红 ( Folium Rhododendri Daurici )为杜鹃花科植物
兴安杜鹃 Rhododendron dauricum L.的干燥叶。主产于黑龙
江、吉林、辽宁、内蒙古等省区。 满山红叶中含挥发油 0. 3%
～ 5. 0% ,油中含止咳的有效成分杜鹃酮、丁香烯、 -蛇床烯、
莰烯、蒎烯、松樟脑 [1]。 满山红油价格昂贵 (每公斤千元以
上 ) ,市场最为紧缺。满山红挥发油的提取多采用水蒸气蒸馏
法 ( steam distillation, SD) ,该法存在许多弊端 ,如有效成分
易被破坏 ,提取时间长等。文献 [2]表明 ,超临界 CO2萃取 ( Su-
percritical CO2 fluid ex tra ction, SFE- CO2 )工艺对提取挥发
油以其提取温度低 ,提取率高的优点 ,应用越来越广泛 ,但利
用超临界 CO2萃取满山红挥发油未见报道。本文旨在通过实
验研究 ,寻找萃取满山红挥发油的最佳实验条件 ,为满山红
挥发油提取工艺的改革提供新方法。
1　 仪器与材料
1. 1　 仪器
HA- 221- 50- 06型超临界萃取装置 江苏南通华安超
临界萃取有限公司 ; FA2004电子分析天平 上海恒平科学仪
器有限公司
1. 2　 材料
满山红干燥叶 (原产地碾子山 )由哈药集团中药二厂提
供 ,经佳木斯大学化学与药学院刘娟教授鉴定为正品。 CO2
为食品级 ,购于佳木斯金鼎气体公司 (黑龙江省浩良河化肥
厂生产 )。
2　 实验方法
2. 1　 水蒸气蒸馏法 ( SD)
将满山红 50g装入挥发油提取器中 ,加水蒸馏 5h,分出
油层即得水蒸汽蒸馏产品。
2. 2　 超临界 CO2萃取法 ( SFE- CO2 )
设定分离器Ⅰ 的压力为 8M Pa,温度为 50℃。 分离器Ⅱ
的压力为 5 M Pa,温度为 40℃。 称取满山红 (过 24目药典
筛 ) 200g ,装入 1L萃取罐内 ,按下列流程进行超临界 CO2萃
取。 按设计的方案从分离器Ⅰ 和分离器Ⅱ收集并合并提取
物 ,称其质量 ,计算萃取率。
CO2气瓶→冷却系统 →高压泵 →萃取罐→分离器Ⅰ →
分离器Ⅱ→循环。
萃取率% = 挥发油的质量原料质量 × 100%
以萃取压力、萃取温度、萃取时间为因素 ,以挥发油的萃
取率为考察指标 ,设计三因素三水平正交实验。 因素水平表
见 1。
表 1　 因素水平表
水平 A萃取压力 ( M Pa) B萃取温度 (℃ ) C萃取时间 ( h)
1 15 40 2. 0
2 20 45 2. 5
3 25 50 3. 0
实验得到最佳条件后 ,以最佳条件进行挥发油萃取 ,得
最佳条件时的萃取率。
3　 实验结果与讨论
3. 1　 水蒸气蒸馏法
得率为 0. 24% ,挥发油为淡黄色油状液体 ,具有辛辣气
味。
3. 2　 超临界 CO2萃取法正交实验
表 2　 正交实验结果
序 号 A B C 萃取率 (% )
1 1 1 1 2. 04
2 1 2 2 5. 17
3 1 3 3 3. 27
4 2 1 2 3. 11
5 2 2 3 2. 92
6 2 3 1 3. 37
7 3 1 3 3. 23
8 3 2 1 3. 48
9 3 3 2 3. 82
Ⅰ 10. 48 8. 38 8. 89
Ⅱ 9. 40 11. 57 12. 10
Ⅲ 10. 53 10. 46 9. 42
K1 3. 49 2. 79 2. 96
K2 3. 13 3. 86 4. 03
K3 3. 51 3. 49 3. 14
R 0. 38 0. 7 1. 07
　　正交实验结果见表 2。 Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ为相应水平所得萃取率
的总和 , K1、 K2、 K3分别为Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 的平均值 , R为极差。 从
表 2看出: ( A ) K3> K1> K2; ( B) K2> K3> K1; ( C) K2> K3>
K1 ,因此 ,挥发油最佳萃取实验条件的组合为 A3 B2C2 ,即萃
取压力为 25M Pa,萃取温度为 45℃ ,萃取时间为 2. 5h。 萃取
压力、温度、时间三因素的极差分别为 0. 38, 0. 7, 1. 07,表明
萃取时间对挥发油萃取率的影响最显著 ,影响顺序为: 萃取
时间> 萃取温度> 萃取压力。
3. 3　 萃取压力对萃取率的影响
萃取压力是超临界 CO2萃取的主要工艺参数之一 ,压力
改变超临界 CO2密度也改变。 当其它条件一定 (在超临界萃
取状态下 ) ,随着压力增大 , CO2的密度也增大 ,其对被萃取
物的溶解能力也增大。 见图 1,从实验结果可知 ,随着压力的
增加 ,满山红油在超临界 CO2中的溶解度增大 ,萃取率上升 ,
·7·HEILONGJIANG M EDICINE AND PHARMACY Oct. 2005, Vol. 28 No. 5　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
而且随着压力的增加 ,这种增长趋势变缓。在 30M Pa时的萃
取率与 25M Pa时的萃取率几乎相等。可见 25M Pa为最佳萃
取压力。
图 1　萃取率与萃取压力的关系
3. 4　萃取温度对萃取率的影响
用 CO2作萃取溶剂时 ,温度主要是通过密度以及溶质的
挥发性影响萃取效果。 见图 2,由实验结果可知 ,萃取温度也
是超临界 CO2萃取的重要工艺参数之一。萃取温度对萃取率
的影响复杂得多。 在较高压力 ( 25M Pa )时随着温度的升高 ,
萃取率增大 ;在较低压力 ( 20MPa )时随着温度的升高 ,萃取
率先降低 ,后又略有升高。这是由于温度升高 ,被萃取溶质的
挥发性提高和扩散系数增大 ;但也使超临界 CO2密度降低 ,
对被萃取溶质的溶解度下降 ,因此 ,萃取率的高低取决于此
温度下何种状态占优势。在 25M Pa时 ,温度升高引起 CO2流
体密度的变化很小 ,而此时被萃取溶质的挥发性和扩散系数
随温度升高的增加起主导作用 ,结果导致被萃取溶质在超临
界流体中 ,溶解度的增加 ;在 20M Pa时 ,温度升高将降低流
体密度 ,而被萃取溶质的挥发性和扩散系数增加不多 ,从而
使萃取溶质的溶解度减少。
一般来说 ,随着萃取时间的延长萃取率会增大 ,但它们
并不是成正比关系 ,在萃取的前一段萃取率的值要大一些 ,
后一段随着时间的增加 ,萃取率越来越小。 见图 3,在 2. 0h
内 ,大部分挥发油都已经萃取出来 ,而在 2. 5h后 ,这种趋势
变缓 ,萃取率增加很小 ,结合经济因素考虑 ,选择萃取时间 2.
5h ,没有必要再延长时间来换取萃取率的微小提高。
图 2　萃取率与温度的关系
图 3　萃取率与时间的关系
4　 结论
超临界 CO2萃取满山红挥发油的最佳实验条件为萃取
压力 25M Pa,萃取温度 45℃ ,萃取时间 2. 5h。 按照最佳实验
条件即萃取压力为 25MPa,萃取温度为 45℃ ,萃取时间为 2.
5h进行萃取实验 3次 ,得到平均萃取率为 3. 82% ,所得挥发
油为浅黄棕色浸膏状固体 ,并伴有辛辣气味 ,而采用传统的
水蒸气蒸馏法得率为 0. 24% ,挥发油为淡黄色油状液体 ,具
有辛辣气味 ,因此在提取挥发油方面 ,超临界 CO2萃取法优
于水蒸气蒸馏法。
参考文献:
[1 ]宋小妹 ,唐志书 .中药化学成分提取分离与制备 [ M ].北京:人民
卫生出版社 , 2004, 560
[2 ]古维新 ,张忠义 ,刘海弘 .超临界流体萃取技术在中药挥发油提取
中的应用 [ J].中药材 , 2001, 24( 9): 688
(收稿日期: 2005- 09- 16)
作者简介: 焦淑清 ( 1960～ )女 ,黑龙江佳木斯人 ,教授 ,从事制药工程的教学与科研工作。
Extraction of volatile oil from Folium Rhododendri Daurici
by supercritical CO2
J IAO Shu - qing
1
, L I Lai- jun
1
, SUN Yang
2
, DU Qing- bo
2
( Th e Chemis t ry & Ph arm acy College of Jiamusi Universi ty , Jiamusi 154007, China ; 2. S tudent of Grad e 2001 of th e Ch emist ry& Pharma-
cy College of Jiamusi Univers ity, Jiam usi 154007, Ch ina)
Abstract: Objective: To establish the optimal experimental conditions fo r ex t racting vola tile oil f rom
Folium Rhododendri Daurici by supercri tical- CO2 f luid ex t raction ( SFE- CO2 ) . Methods: We used o r-
thogonal design to determine the optimal experimental condi tions fo r ex t racting volati le oi l f rom Fo lium
Rhododendri Daurici by SFE- CO2 . Results: The optimal experimental condi tions for ex t racting volati le
oil f rom Fo lium Rhododendri Daurici by SFE- CO2 were a s follows: ex t racting pressure 25M Pa , ex t ract-
ing temperature 45℃ , ex t racting time 2. 5h, ex t racting rate 3. 82% , steam distillation ex t racting ra te 0.
24% , etc. Conclusion: The ex t raction o f vo latile oil f rom Folium Rhododendri Daurici by SFE- CO2 is su-
perio r to t radi tional steam disti llation way s.
Key words: supercri tical CO2 fluid ex t raction; Folium Rhododendri Daurici; vo la tile oil
·8·　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　黑龙江医药科学　 2005年 10月第 28卷第 5期