全 文 ： 2007, Vol. 28, No. 10 食品科学 ※工艺技术264
收稿日期：2007-08-11 *通讯作者
基金项目：国家自然科学基金资助项目(29976008)
作者简介：高杰(1983-)，男，硕士研究生，研究方向为天然产物超临界萃取结晶。
超临界CO2萃取结晶岩白菜素工艺初探
高 杰，张文成*，潘 见
(合肥工业大学 农产品生物化工教育部工程研究中心，安徽 合肥 230009)
摘 要：采用单因素试验法探讨超临界CO2萃取结晶过程中压力、温度、夹带剂对岩白菜素纯度、结晶率的影
响，并借助扫描电镜进行晶体形貌考察，利用高效液相色谱进行纯度检测。实验结果表明，超临界CO2萃取结
晶后得到的岩白菜素晶体在结晶板上按纯度梯度分布；选择较佳工艺参数为压力15MPa，温度55℃，时间50min，
流量15L/min时，得到岩白菜素晶体的纯度超过92%，结晶率达60%以上。
关键词：超临界C O2；萃取；萃取结晶；岩白菜素
Primary Study on Technology of Bergenin Crystallized by Supercritical CO2
GAO Jie，ZHANG Wen-cheng*，PAN Jian
(Engineering Research Center of Bio-process, Ministry of Education, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)
Abstract ：The effect of pressure, temperature and entrainers of extraction and crystallization on the purity and the crystal ratio
of bergenin were investigated via single factor test, observing shape of crystal with scanning electron microscope (SEM),
determining purity of bergenin by high performance liquid chromatography (HPLC). The result showed that the crystal of
bergenin was distributed in grad on crystallization board; when we select the optimized parameters: pressure 15 MPa, tempera-
ture 55 ℃ and ethanol, the purity of bergenin was more than 92% and the crystal ratio was more than 60%.
Key words：supercritical CO2；extraction；recrystallization；bergeni
中图分类号：TQ420.66 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2007)10-0264-04
岩白菜素，又名岩白菜内酯、矮茶素、佛手配
质，是虎耳草科植物岩白菜、落新妇的有效成分。《中
华人民共和国药典》2005版收录为镇咳祛痰药，主要
用于治疗慢性支气管炎[1]，此外国外的药理研究表明它
还具有抗炎、护肝、促进病变组织恢复，免疫增强，
抗HIV病毒等功效[2-4]，精制纯化岩白菜素有助于后续中
药新药开发或进行结构修饰改性。
目前，岩白菜素的分离纯化工艺主要是采用传统
的溶剂提取法和化学溶剂结晶分离等技术[5-6]，其分离效
率低，产品质量差；关于超临界流体结晶纯化岩白菜
素的研究未见文献报道。超临界流体萃取结晶为新型分
离技术[7]，具有高效分离纯化某些天然产物有效成分的
功能[8]。为此，作者以岩白菜素为研究对象，采用超
临界CO2萃取结晶技术进行分离纯化方面研究，以期获
得高纯中药有效成分——岩白菜素。本研究重点考察了
萃取结晶压力，温度和夹带剂对岩白菜素的影响。
1 材料与方法
1.1设备
40MPa超临界二氧化碳萃取结晶装置(自行研制)，
1.6L梯度结晶釜(高径比10:1)，工艺流程如图1；HI-
tachiX-650扫描电子显微镜 日本日立。
a b
f
c d e
图1 实验装备工艺流程
Fig.1 Flow chart of experimental apparatus
a.萃取结晶釜；b.分离釜；c.热交换器；d.过滤器；e.压缩机；f.CO2
钢瓶。
1.2材料
岩白菜素(含量为70%) 合肥拓峰生物工程有限公
司；岩白菜素标准品 中国药品生物制品检定所；二
265※工艺技术 食品科学 2007, Vol. 28, No. 10
氧化碳(99.8%，食品级)、无水乙醇(分析纯)、丙酮
(分析纯)、甲醇(分析纯)、乙酸乙酯(分析纯) 上海试
剂厂。
1.3色谱检测条件[9-10]
Waters HPLC系统：包括515型输液泵；2487紫
外双波长检测器；色谱柱 Waters Symmetry Shield C18
(5μm，4.6mm×150mm)；流动相：甲醇:水=40:60(V/
V)，流速0.8ml，检测波长275nm。
1.4方法
选择对萃取结晶效果有显著影响的压力、温度、
夹带剂等条件进行单因素试验，进行初步的工艺参数优
化研究。
结晶率按下式[11]计算：
m1×y1
A=——————×100%
m0×y0
式中，A为结晶率，%；m0为原料质量，g；y0
为原料中岩白菜素的含量，%；m1为结晶板上晶体质
量，g；y1为萃取结晶后岩白菜素的含量，%。
2 结果与分析
2.1压力对萃取结晶的影响
2.1.1压力对萃取结晶率的影响
控制结晶釜温度为55℃，时间50min，CO2流量为
15L/min，夹带剂为乙醇，结晶板材料为不锈钢板条件
下，选择压力分别为10、12、15和18MPa进行实验。
得压力－结晶率变化曲线如图2所示。
由图2可知在其他条件不变的情况下，随着萃取结
晶压力的升高，岩白菜素的结晶量先增大再减小。这
主要是由于在较低压力取值范围，随着压力增大超临界
CO2的萃取能力增强，在此阶段萃取结晶占优势；而当
压力超过一定值后，超临界CO2的溶解性提高，溶解
能力增强，此时结晶出的晶体重新被溶解，对结晶形
成负作用，导致结晶量减少。从晶体纯度上来看，由
图3可知岩白菜素晶体在结晶板上呈梯度分布，结晶板
上部的晶体纯度最高，这可能是由于结晶过程中各种物
理化学因素综合作用，产生类似薄层层析的效果从而导
致晶体纯度呈梯度分布。而图4的变化曲线则表明压力
越高，所得晶体的纯度就越高，在其他条件不变的情
况下当压力为15MPa时，产品纯度就已超过92%。
2.2温度对萃取结晶的影响
80
70
60
50
40
30
20
0 10 12 14 16 18
结
晶
率
(
%
)
压力(MPa)
图2 萃取结晶压力对结晶率的影响
Fig.2 Effects of pressure on crystal ratio of bergenin
2.1.2结晶板上结晶分布
根据图2的变化规律，在选择结晶量较多的压力条
件15MPa，其他条件不变的情况下，将结晶板自底至
顶平均分成三部分，由下自上取样，得结晶版位置－
纯度变化曲线如图3所示。
100
95
90
85
80
75
70
1 2 3
含
量
(
%
)
板上位置
图3 岩白菜素晶体在板上的分布
Fig.3 Distribution of bergenin on crystal board
2.1.3压力对结晶纯度的影响
由图3可知，在相同压力条件下，同一板上不同位
置的结晶纯度不同，上部结晶纯度最大，下部结晶纯度
最小，为进一步说明压力与结晶纯度的关系，取板中部
结晶为研究对象，分别测定其在10、12、15和18MPa
条件下的纯度，得压力－纯度变化曲线如图4所示。
100
90
80
70
60
50
10 12 15 18
纯
度
(
%
)
压力(MPa)
图4 压力对结晶纯度的影响
Fig.4 Effects of pressure on purity of bergenin
2007, Vol. 28, No. 10 食品科学 ※工艺技术266
由图5可知在一定的温度范围内适当的升高温度有
利于结晶的产生，但当温度超过某一定的限度后，结
晶量开始减少，这种现象可能是由于温度升高导致分子
的运动加剧，提高了结晶速度，而当温度达到一定值
后岩白菜素分子“活性”大于结晶板吸附作用，抗吸
附结晶占优势，引起结晶量下降。所以应控制萃取结
晶温度不超过65℃。
2.3夹带剂对萃取结晶的影响
2.3.1夹带剂对萃取结晶率的影响
在萃取压力分别为15MPa，萃取温度为55℃，萃
取时间为50min，CO2流量为15L/min，结晶板材料为不
锈钢的条件下，按照极性顺序分别选择甲醇，无水乙
醇，丙酮和乙酸乙酯四种夹带剂，得夹带剂—结晶率
变化图如图6所示。
由图7可以看出，在其他工艺参数相同的条件下，
不同夹带剂协同超临界CO2萃取结晶岩白菜素所得的晶
体形貌存在着一定的差异，如甲醇作为夹带剂所得晶体
多为棒状，乙醇作为夹带剂多为立方体，丙酮为长方
体，而乙酸乙酯则多为三角形，并且从图7中也可以看
出b晶体的颗粒度比较均匀，粒径也最小。产生这些
差异的原因初步分析是由于不同夹带剂与超临界CO2结
合形成不同性质的结晶溶剂，这些不同结晶溶剂与溶质
间的相互作用力如氢键、静电力、分子间作用力等不
同，导致溶质在结晶时不同晶面上的生长速率不同从而
产生不同的晶体形貌。
3 结 论
3.1超临界CO2萃取结晶岩白菜素中晶体在结晶板上按
纯度梯度结晶分布，且板上部的晶体纯度最高。
3.2随着结晶压力的升高，结晶板上晶体的纯度也相
应的增大，但超过一定范围之后随压力的升高结晶量降
低；随着温度的升高结晶率先增后降。
3.3选择不同的夹带剂对岩白菜素的结晶率、晶体的
形貌都有影响；考虑药物的生物利用度，一般选择结晶
颗粒度较均匀，粒径较小的晶体进行生产。
3.4在本实验条件下，较佳的工艺参数为萃取结晶压
力1 5 M P a，温度5 5℃，夹带剂为无水乙醇，时间
在压力为15MPa，时间50min，CO2流量为15L/min，
夹带剂为乙醇，结晶板材料为不锈钢板条件下，选择
温度分别为35、45、55和65℃。全板取样得温度－结
晶率变化曲线如图5所示。
75
70
65
60
55
50
45
35 40 45 50 55 60 65
结
晶
率
(
%
)
温度(℃)
图5 温度对结晶率的影响
Fig.5 Effects of temperature on crystal ratio of bergenin
60
50
40
30
20
10
0
甲醇 乙醇 ..丙酮 乙酸乙酯
结
晶
率
(
%
)
夹带剂
图6 不同夹带剂对结晶率的影响
Fig.6 Influence of different entrainers on crystal ratio of
bergenin
2.3.2夹带剂对结晶形貌的影响
在以上的实验条件下，将不同夹带剂协同所得到的
岩白菜素晶体在电子显微镜下进行观察，得不同夹带剂
条件下晶体的SEM图(如图7所示)。
a .甲醇 b.乙醇
c.丙酮 d.乙酸乙酯
图7 不同夹带剂协同作用下晶体的SEM图
Fig.7 Scaning electron microscope (SEM) of bergenin crystal
with four kinds of entrainer respectively
267※工艺技术 食品科学 2007, Vol. 28, No. 10
50min，CO2流量为15L/min；重复试验结果都得到纯度
超过92%岩白菜素晶体，且结晶率达60%以上。
参考文献：
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收稿日期：2007-05-18 *通讯作者
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发酵菜籽粕脱毒工艺优化研究
陆 豫1，余 勃1,*，藏 超1，杨胜远2，邓丽娟1
(1.南昌大学中德联合研究院，食品科学与技术国家重点实验室，南昌市生物化工重点实验室，江西 南昌 　 330047；
2.广西大学生命科学与技术学院，广西 南宁 530004)
摘 要：目的：探索菜籽粕固体混菌发酵脱毒的最佳工艺条件。方法：采用中心组合旋转实验设计，评价发
酵工艺中的5个关键因素，即初始pH、接种量、发酵温度、发酵时间和水料比及其交互作用对硫甙脱除率的影
响，确定最佳反应条件。结果：建立了5个发酵条件的一个2次多项式数学模型，该模型极显著(p＜0.0001)，
拟合优度良好。借助模型方程产生的等高线图及统计软件，分析得出最大硫甙脱除率下各个因子的最适水平分别
为pH5.1， 接种量6.2%， 水料比2:1，发酵时间47h，发酵温度29℃。在此条件下，硫甙脱除率达到了97%。
结论：应用响应曲面法可适用于不同复配菌种的发酵工艺优化方法，科学有效的。
关键词：菜籽粕；脱毒；固体发酵；中心旋转组合设计
Optimization of Culture Medium of Multiple Strains for Reduction of Toxicity in Rapeseed Meals
LU Yu1，YU Bo1,*，ZABG Chao1，YANG Sheng-xuan2，DENG Li-juan1
(1.Sino-German Joint Research Institute, State Key Laboratory of Food Science and Technology, Nanchang Key Laboratory of
Bioehemical Engineering, Nanchang University, Nanchang 330047, China；
2.College of Life Science and Technology, Guangxi University, Nanning 530004, China)
Abstract ：Objects: To research the optimization of reduction of toxicity by fermentation of rapeseed meals. Methods: A central
composite rotatable design with two star points according to the principles of response surface methodology was adopted. The
influences of pH, time, temperature, seed content and the ration of water to material and their interactions on the reduction of
toxicity were valuated and the optimum variable combination for the highest reduction ratio was determined with the assistance
of statistical software and the contour plots. Results: A good quadratic polynomial model was obtained. According to the
ANOVA, the model was significant (p＜0.0001) and there was no lack of fit. By analyzing the contour p lots generated by the
model, the optimal levels for each variable were as follow: pH 5.1, time 47 h, temperature 29 ℃, s ed content 6.2% and the ratio