超臨界流體萃取技術是近30年發展起來的一種新型分離技術，由于其具有操作方便、能耗低、無污染、分散能力高、制品純度高、無溶劑殘留等優點,被稱為“綠色分離技術”。可以作為超臨界萃取的介質很多，如二氧化碳、一氧化氮、六氟化硫、已烷、庚烷、氨、二氯二氟甲烷等，其中二氧化碳的超臨界溫度(Tc=31.3℃)接近室溫，且無色無毒、不燃燒爆炸、對大多數的物質不反應、不昂貴、易制成高純度的氣體，故而常做首 選的超臨界介質。近年來，超臨界流體萃取技術在美國、德國、日本等發達國家發展極為迅速，其應用領域有食品、醫藥、化妝品、化工等領域，特別是在食品工業中的應用發展尤為迅速，由于其選擇性強，特別適用于熱敏性、易氧化物質的提取和分離，因此，為天然食品原料的開發和應用開辟了廣闊的前景。

1.超臨界流體萃取技術概述

1.1超臨界流體萃取技術的概念

超臨界流體萃取技術，是指用超臨界流體為溶劑，從固體或液體中萃取可溶組分的傳質分離操作。

1.2超臨界流體萃取技術的原理

在一定的溫度（Tc＝31.3℃）和壓強（Pc＝7.158MPa）以上時，CO2將處于超臨界狀態，這時CO2的物理性質既不完全與液態相似也不完全與氣態相似，表現為：①具有與氣態時相當滲透力和低的粘度；②具有與液態相近的密度和優良的溶解能力；③對溶質的溶解能力取決于密度的大小，壓強或溫度的微小改變會引起密度發生明顯變化，從而導致溶解度發生變化。超臨界CO2萃取技術的分離原理就是控制操作壓力和溫度，使CO2在超臨界狀態下從食品原料中萃取并攜帶出目標組分，然后解除超臨界條件，CO2對目標組分的溶解能力立即消失，將目標組分釋放出來，從而達到分離的目的。

超臨界CO2流體萃取（SFE）分離過程的原理是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行的。在超臨界狀態下，將超臨界流體與待分離的物質接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分依次萃取出來。當然，對應各壓力范圍所得到的萃取物不可能是單一的，但可以控制條件得到最 佳比例的混合成分，然后借助減壓、升溫的方法使超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質則完全或基本析出，從而達到分離提純的目的，所以超臨界CO2流體萃取過程是由萃取和分離過程組合而成的。

1.3超臨界流體萃取技術的優點

（1）可以在接近室溫(35-40℃)及CO2氣體籠罩下進行提取，有效地防止了熱敏性物質的氧化和逸散。

（2）使用SFE是最干凈的提取方法，由于全過程不用有機溶劑，因此萃取物絕無殘留溶媒，同時也防止了提取過程對人體的毒害和對環境的污染，是100%的純天 然；

（3）萃取和分離合二為一，當飽含溶解物的CO2-SCF流經分離器時，由于壓力下降使得CO2與萃取物迅速成為兩相（氣液分離）而立即分開，不僅萃取效率高而且能耗較少，節約成本；

（4）CO2是一種不活潑的氣體，萃取過程不發生化學反應，且屬于不燃性氣體，無味、無臭、無毒，故安全性好；

（5）CO2價格便宜，純度高，容易取得，且在生產過程中循環使用，從而降低成本；

（6）壓力和溫度都可以成為調節萃取過程的參數。通過改變溫度或壓力達到萃取目的。壓力固定，改變溫度可將物質分離；反之溫度固定，降低壓力使萃取物分離，因此工藝簡單易掌握，而且萃取速度快。

1.4超臨界流體萃取技術的使用范圍

（1）萃取速度高與液體萃取，特別適合于固態物質的分離提取；

（2）在接近常溫的條件下操作，能耗低于一般精餾，適合于熱敏性物質和易氧化物質的分離；

（3）傳熱速率快，溫度易于控制；

（4）適合于揮發性物質的分離。

2.超臨界流體萃取技術在食品工業中的應用

2.1脫咖啡 因

迄今為止，超臨界CO2萃取最成功的工業化應用是脫咖 啡因和啤酒花萃取。咖 啡因是一種較強的中 樞神經系統興奮劑，富含于咖啡豆和茶葉中。因許多人飲用咖啡或茶時不喜歡咖 啡因含量過高，而且從植物中脫除的咖啡 因可做藥 用，常作為藥物中的摻合劑，因此從咖啡豆和茶葉中脫除咖啡 因的研究應運而生。脫除咖 啡因的傳統方法為溶劑萃取法，但這種方法存在產品純度低、工藝復雜繁瑣、提取率低、殘留溶劑等缺點。因為超臨界CO2對咖啡 因選擇性高，同時還有較大的溶解性、無毒、不燃、廉價易得等優點，因此格外受到人們的青睞。超臨界CO2法脫除咖啡 因的過程大致為：先用機械法清洗鮮咖啡豆，去除灰塵和雜質，然后加蒸汽和水預泡，提高其水分含量，再將其裝入萃取器中，不斷往萃取器中送入而將咖啡 因逐漸萃取出來。

2.2啤酒花有效成分的萃取

啤酒花也稱律草花或蛇麻，是雌性啤酒花成熟時在葉和枝之間生成的籽粒。

啤酒花中對釀酒有用的部分是揮發性油和軟樹脂中的律草酮。揮發油賦予啤酒特有的香氣，而律草酮是造成啤酒苦味的重要物質。早期采用啤酒花直接釀酒，存在于啤酒花中的律草酮只能利用25%，后來改進為二氯甲烷或甲酸等有機溶劑萃取法，可使其利用率提高到60%-80%，但萃取物還需進一步精制。采用超臨界CO2萃取技術，律草酮的萃取率可達95%以上，并能得到安全的高品質、富含啤酒花風味物的浸膏，因而成為最 早實現工業化生產的超臨界CO2萃取技術之一。采用超臨界CO2萃取法生產啤酒花浸膏時，首先把啤酒花磨成粉末狀，使之更易與接觸，然后裝入萃取器，密封后通入超臨界CO2進行萃取。達到萃取要求后，經節流降壓，萃出物隨一起被送至分離釜，得到黃綠色產品。

2.3植物油脂的萃取

植物種子富含油脂，傳統的提取采用壓榨法或溶劑萃取法。用壓榨法，油脂得率低；用有機溶劑萃取時，油脂的收率大大提高，但存在溶劑回收和產品中溶劑殘留等問題，且兩種方法都不能有效進行物質成分的選擇性萃取。超臨界CO2萃取對植物油脂的應用比較廣泛、成熟。大量研究表明，超臨界CO2萃取得到的油品，油收率高，雜質含量低，色澤淺，并且可省去后續的減壓蒸餾和脫臭等精制工序。與傳統方法相比，萃取油脂后的殘粕仍保留了原樣，可以很方便地用于提取蛋白質、摻入食品或用作飼料。因此，超臨界CO2萃取技術廣泛用于開發那些具有高附加值的保健油品上，如米糠油、小麥胚芽油、沙棘油、葡萄籽油等，并取得了工業應用成果。

2.4從魚油中分離提取高度不飽和脂肪酸

高度不飽和脂肪酸———二十碳五烯酸（EPA）和二十碳六烯酸（DHA）具有降血脂、防血栓、保護血管和增強血液流動的功能，被視為新一代心腦血管疾病藥物。天然的EPA和DHA主要存在于海洋動物和海洋浮游植物中，目前惟一的商業來源是海魚及其油。由于高度不飽和脂肪酸分子結構的特點，EPA和DHA極易被氧化，易受光熱破壞，傳統的分離方法很難解決高濃度的、EPA、DHA提取問題，因此用超臨界CO2分離EPA和DHA日益受到人們的重視，并取得良好的進展。

2.5磷脂的分離、提純

磷脂普遍存在于動植物的細胞中，是細胞膜、神經細胞及腦細胞的重要組成部分，也是生命的基礎物質之一。磷脂中含有高度不飽和脂肪酸，具有極高的醫用價值。同時由于其具有優良的乳化性能，在化工、輕工和食品工業中也具有廣泛的應用。磷脂主要有卵黃磷脂和大豆磷脂。天然卵磷脂富含于蛋黃中。為了去除蛋黃中較多的甘油三酯、膽固醇，傳統的方法有溶劑法和高溫煎煮法。溶劑法不僅會給卵磷脂和蛋白質帶來難以除盡的有機溶劑，而且會造成環境污染；高溫法易使卵磷脂分離，顏色加深，酸值升高。卵磷脂由甘油、脂肪酸、磷酸膽堿組成，通常不溶于超臨界CO2中。利用這一特性，采用超臨界CO2去除蛋黃粉中的非目的產物———蛋黃油，然后用一定比例的乙醇溶解出萃余物中的卵磷脂，經低溫干燥得到產品。

2.6辣椒紅色素和辣素的分離

辣椒紅色素是從成熟的辣椒果皮中提取出來的一種天然紅色素，由于它色調鮮艷、熱穩定性較好、對人體安全無毒，可廣泛用于食品、醫藥和化妝品的著色，是一種很有前途的著色劑。辣椒中呈辣味的物質是辣味素，不僅能促進食欲，幫助消化，而且還有溶解脂肪、減肥的作用，更可用為醫藥原料。由于辣椒色素與辣味素的理化性質相近，因此它們的分離難度很大。除辣不僅關系到辣紅色素的質量和使用范圍，而且還可得到高附加值的辣味素產品。

傳統的辣色素提取方法是油溶法和溶劑法。一般的工藝過程均采用兩步法：

先用有機溶劑對植物進行浸取，得到膏狀的粘稠液體（俗稱浸膏或油樹脂），再進行精制。采用有機溶劑浸取，植物中的可溶性成分均被溶解出來，除了有用的色素、香味成分外，還有各種雜質。精制是從浸膏或油樹脂中將異味除去，即脫臭。傳統的精制法是采用強堿、強酸或鹽類進行洗滌，這種方法流程長、成本高，而且易帶進重金屬離子，強堿還會使部分色素遭到破壞而影響色調。由溶劑法制得的辣椒油樹脂成分復雜且各成分有相似物性，同時還帶有溶劑殘余，采用超臨界CO2可除去樹脂中臭味、殘余溶劑，同時將辣椒色素分成紅、黃2種色素的目的，色素損失較少，與傳統的脫辣工藝相比，具有明顯的優勢。

3結語與展望

超臨界萃取作為一種新興的化工分離技術，盡管在應用過程中面臨設備一次性投資較大的問題，在操作成本上比傳統的水汽蒸餾法和有機溶劑萃取法都高，但因其具有純凈、安全、保持生物活性，不易受熱分解、穩定性強，色味純正及提取率高等優點而成為食品工業中一種具有相當發展潛力的高新提取分離方法。

欲將超臨界萃取技術廣泛應用于食品工業，必須加強有關基礎研究和應用研究。雖然超臨界萃取技術在我國食品工業的研究開發起步較晚，但隨著高新技術的發展和人們研究的不斷深入，超臨界萃取技術必將推動功能食品的研究開發向更高層次發展。