什么是超临界？

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超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术，简称SFE（supercriticalfluidextraction）。它利用超临界流体，即处于温度高于临界温度、压力高于临界压力的热力学状态的流体作为萃取剂。从液体或固体中萃取出特定成分，以达到分离目的。

简单解释，就是在较低温度下，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当压力增高时，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，物质不会成为液体或气体，这一点就是临界点。

在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，具有良好的溶剂特性，可作为溶剂进行萃取、分离单体。

超临界流体萃取的特点是：萃取剂在常压和室温下为气体，萃取后易与萃取组分离；在较低盈度下操作，特别适合于天然物质的分离；可调节压力、温度和引人夹带剂等调整超界流体的溶解能力，并可通过逐渐密度将温度和压力把萃取组分引入到希望的产品中。超临界流体（SF）一般都使用CO2作为萃取剂。

超临界流体萃取是近代化工分离中出现的高新技术，SFE将传统的蒸馏和有机溶剂萃取结合一体，利用超临界CO2优良的溶剂力，将基质与萃取物有效分离、提取和纯化。SFE使用超临界CO2对物料进行萃取。CO2是安全、无毒、廉价的液体，超临界CO2具有类似气体的扩散系数、液体的溶解力，表面张力为零，能迅速渗透进固体物质之中，提取其精华，具有高效、不易氧化、纯天然、无化学污染等特点。

为什么采用CO2作为萃取剂?

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用超临界萃取方法提取天然产物时，一般用CO2作萃取剂。这是因为：

1、临界温度和临界压力低（Tc=31.1℃，Pc=7.38MPa)，操作条件温和，对有效成分的破坏少，因此特别适合于处理高沸点热敏性物质，如香精、香料、油脂、维生素等；

2、CO2可看作是与水相似的无毒、廉价的有机溶剂；在使用过程中稳定、无毒、不燃烧、安全、不污染环境，且可避免产品的氧化：不含硝酸盐和有害的重金属，并且无有害溶剂的残留；

3、在超临界CO2萃取时，被萃取的物质通过降低压力，或升超临界流体萃取机高温度即可析出，不必经过反复萃取操作，所以超临界CO2萃取流程简单。因此超临界CO2萃取特别适合于对生物、食品、化妆品和药物等的提取和纯化。

二氧化碳超临界萃取技术的应用

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二氧化碳萃取技术最早是20世纪30年代早期和40年代用于脂肪油萃取技术发展而来的。

自20世纪50年代以来，液体二氧化碳萃取在俄罗斯就较早被广泛采用，并用于食品工业的各个领域，其提取物被作为（干质）天然草药和香料等的替代品。

通过二氧化碳超临界萃取（CO2萃取物）生产的芳香族化合物也已经使用了15至20年。虽然有些像超临界萃取的生姜、德国洋甘菊和金盏花在芳香疗法界中已经变得司空见惯，但仍有许多二氧化碳提取的精油几乎没有可以参考的信息。

由于以下许多因素，二氧化碳超临界萃取技术在70年代得到进一步的发展:

1、能源成本快速增长；

2、对工业溶剂的审查更加严格；

3、公众对污染的认识提高；

4、“专业材料”的性能要求越来越高；

5、围绕氯化碳氢化合物和碳氟化合物的安全和环境问题。

在食品方面的应用

传统的食用油提取方法是乙烷萃取法，但此法生产的食用油所含溶剂的量难以满足食品管理法的规定，美国采用超临界二氧化碳萃取法（SCFE）提取豆油获得成功，产品质量大幅度提高，且无污染问题。

目前，已经可以用超临界二氧化碳从葵花籽、红花籽、花生、小麦胚芽、棕榈、可可豆中提取油脂，且提出的油脂中含中性脂质，磷含量低，着色度低，无臭味。这种方法比传统的压榨法的回收率高，而且不存在溶剂法的溶剂分离问题。专家们认为这种方法可以使油脂提取工艺发生革命性的改进。

在医药保健品方面的应用

西德Saarland大学的Stahl教授对许多药用植物采用SCFE法对其有效成分（如各种生物碱，芳香性及油性组分）实现了满意的分离。

在抗生素药品生产中，传统方法常使用丙酮、甲醇等有机溶剂，但要将溶剂完全除去，又不使药物变质非常困难，若采用SCFE法则完全可以符合要求。美国ADL公司从7种植物中萃取出了治疗癌症的有效成分，使其真正应用于临床。

天然香精香料的提取

用SCFE法萃取香料不仅可以有效地提取芳香成分，而且还可以提高产品纯度，能保持其天然香味。如从桂花、茉莉花、菊花、梅花、米兰花、玫瑰花中提取花香精油，从胡椒、肉桂、薄荷提取香辛料，从芹菜籽、生姜、莞荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中提取精油，不仅可以用作调味香料，而且一些精油还具有较高的药用价值。

啤酒花是啤酒酿造中不可缺少的添加物，具有独特的香气、清爽度和苦味。传统方法生产的啤酒花浸膏不含或仅含少量的香精油，破坏了啤酒的风味，而且残存的有机溶剂对人体有害。超临界萃取技术为酒花浸膏的生产开辟了广阔的前景。美国SKW公司从啤酒花中萃取啤酒花油，已形成生产规模。

天然色素的提取

目前国际上对天然色素的需求量逐年增加，主要用于食品加工、医药和化妆品，不少发达国家已经规定了不许使用合成色素的最后期限，在中国合成色素的禁用也势在必行。溶剂法生产的色素纯度差、有异味和溶剂残留，无法满足国际市场对高品质色素的需求。超临界萃取技术克服了以上这些缺点，目前用SCFE法提取天然色素（辣椒红色素）的技术已经成熟并达到国际先进水平。

长期以来，对超临界流体萃取技术的产业化，主要是单纯超临界CO2的间隙式萃取，处理的物料也多以固体植物为主，得到的几乎都是粗提混合物。为了得到高纯度的产品，德国、日本、澳大利亚、意大利等国用于精制天然维生素-E、精油脱萜、提取高纯的不饱和脂肪酸等；法国用于从啤酒及葡萄酒中分离乙醇制备无醇啤酒及无醇葡萄酒。

超临界多元流体和在超临界流体中添加夹带剂，具有从量变到质变的区别，具体体现在超临界多元流体的分步选择性萃取、重组萃取及精馏萃取新工艺，可用于复方中成药、民族药新制剂的加工，保健食品的加工，烟草深加工，茶叶深加工，海洋生物资源深加工。

超临界流体与环保工程

最先用于环保工程的超临界流体技术，是采用大粒度的憎水性阳离子交换树脂，吸附污水中的有机氯、有机硫、有机磷、酚类、腈类、胺类、石油醚、苯、联苯、二苯醚等有毒物，吸附了有毒物的憎水性阳离子交换树脂，用超临界CO2流体进行萃取解吸再生，重复使用吸附脂，这一工艺的优点在于投资少并可回收污水中的有毒物产品，缺点是处理后的水质难以控制。采用超临界水氧化技术处理含有毒有机物污水，在很短时间内可把污水中99%以上的有机物氧化成H2O、CO2、N2及其他无害的无机盐产物，一步到位治理污水，缺点是硬件系统要经受高温高压的负荷及酸性、盐类物质对反应器内壁的腐蚀磨损，硬件系统投资较大，但可用于宇宙空间站上解决生活用水循环使用的难题。

超临界流体与生命科学

人们发现强超高压水在零下18℃时不会结冰，这给生命科学家留下了许多想象的空间。目前更现实的是用超临界CO2处理人体骨骼及血液，可解决骨移植和输血安全性问题。再者是用超临界CO2循环处理人体血液，对血液进行脱脂、灭杀血液中的病毒及寄生虫卵，可用于治疗一些疑难重病及不治之症。此外在目前已掌握的超临界多元流体的应用技术，已可用于研制止痛止血手术刀，这也是很现实的。

优点与前景

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CO2超临界萃取的优点：

提高产量

提高成本效益

提高稳定性和保质期

提高治疗效果

无热降解或人工制品

无溶剂残留物或污染物

改善口感，更清洁，更强烈

改善香气，更清洁，更强烈

增加的成分范围-最接近新鲜植物

可以根据最终应用定制成分的提取

CO2超临界萃取物的产品应用：

化妆品/香水

自然疗法产品

天然色素、食品调味

芳香疗法配方

药妆品/保健品

环保工程

生命科学

与蒸汽蒸馏和低温萃取相比，超临界流体萃取通常具有较低的能量消耗。在过去二十年中，作为传统溶剂萃取天然产物的替代品，已出现的一种主要技术是CO2超临界流体萃取技术。它使用的溶剂媒介二氧化碳，具有清洁、安全、廉价、不易燃、无毒、环保、无污染的特点。此外，与这种新型萃取技术相关的能源成本低于传统溶剂萃取方法的成本。因此，超临界流体萃取技术越来越重视传统的天然产物提取技术。

–Mukhopadhyay教授（）

国际专家视频分享

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马克-韦伯（MarkWebb）是芳香疗法中二氧化碳萃取物领域的杰出专家，在临床芳香疗法，药妆和营养品配方，二氧化碳生产商和设备制造商的生产顾问，芳香疗法的研究生教育和科学课程方面拥有数十年的经验。以下专访，马克老师给出更多精彩的分享。

马克-韦伯（MarkWebb）专访视频

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