亚临界水萃取技术

和其他技术的联用
目前，亚临界水萃取技术与其他方法的联用主要体 现在亚临界水萃取技术与色谱分析技术以及与固相 微萃取技术和液相微萃取技术的联用。
例如：邓春辉等利用高压热水-固相微萃取技术-气 质联用(PME-GC-MS)对砂仁中的挥发油进行 了提取和分析：提取时间仅需20min(PHWE 5 min,SPME 15 min)，大大低于蒸汽蒸馏时间(6 h), 样品需求量也少，并且没有有机溶剂的残留；
在其他相关领域的应用
目前，国内外已有将亚临界水萃取技术应用于 粮食、水果、蔬菜、肉制品中农药残留提取的 报道，如国内王耀等成功研制了可用于现场快 速测定的便携式亚临界水萃取装置，并进行了 亚临界水萃取肉制品中亚硝酸盐的研究，建立 了肉制品中亚硝酸盐的亚临界水萃取预处理技 术，萃取率及精密度均好于现有的国标方法。
亚临界状态下流体微观结构的氢键、离子水 合、离子缔合、簇状结构等发生了变化，因此亚 临界水的物理、化学特性与常温常压下的水在性 质上有较大差别。 常温常压下水的极性较强，亚临界状态下， 随着温度的升高，亚临界水的氢键被打开或减弱， 水在 250℃时介电常数为 27（表1），介于常温 常压下乙醇(ε =24)和甲醇(ε =33)之间，这表 明亚临界水应对中极性和非极性有机物具有一定 的溶解能力。
亚 临 界 水 萃 取 技 术 优 点
亚临界水萃取技术是一种近十几年发 展起来的较新的不使用或少使用有机溶剂 的绿色萃取技术。
优点 ①设备简单、易于操作。 ②时间短、提取效率高、能耗低。 ③选择性好。通过改变萃取温度，就可以 改变水的极性，从而可以选择性的萃取样 品基体中的不同极性的有机化合物。 ④清洁。采用纯水取剂，不用或很少用有 机溶剂， 因此它对环境没有污染或污染 很少。
影响因素
水的流速：水的流速对萃取效果的影响非常 有限，一般来说，提高水的流速能使传质加 速，大部分化合物的提取量都会随着流速的 增加而有所增加，但较高的流速却增加了最 终提取物的体积，致使浓度过低。 因此，在选择最佳流速时要考虑2个重要因 素：萃取时间和提取物的浓度。
总的来讲，在亚临界水萃取过程中，应该根 据实验的最终目的选择适当的萃取参数。
工艺流程及萃取方式
工艺流程：在蓄水池中装满水 打开氮 气罐的阀门 将氮气通入到蓄水池中 用氮气除去水中溶解的氧气 将粉碎到 一定粒度的物料放进萃取罐中 通过压 力泵将水输送到预加热器中进行预加热 当温度达到所需的温度后 将热水输送 到萃取罐中 物料在一定的压力和温度 下用水萃取 萃取一定时间后萃取液由 萃取罐的底部流出 经管道流入冷却器 中进行冷却 冷却至常温即可被放出进 行收集。
影响因素
②萃取时间：萃取时间也是重要的因素之一，由于 一些成分因萃取时间太长会引起降解而导致最终的 提取量降低，因此实际操作中萃取时间也不能太长。 亚临界水萃取过程中萃取时间一般都比较短，大多 在1 h以内，对于有些原料萃取时间仅需要15min， 例如从牛至叶中提取挥发油。 ③萃取压力：萃取压力在亚临界水萃取过程中相 对是比较次要的因素，对萃取效果的影响很小， 它的大小只要能使水处于液体状态下即可，压力 大小一般在1~6MPa。
应用
亚临界水萃取技术是近10几年来刚刚发展起来的 新型技术，该技术最早应用于土壤、沉积物、淤 泥等环境样品中有机污染物的萃取。 1998年，英国的Basile等第一次用超加热水提取 迷迭香叶子中的挥发油，随后，该技术逐步被应 用于其他天然产物及食品的萃取中。由于技术优 势明显，该技术很快作为从天然产物中萃取有效 成分的新方法而得以迅速发展。目前，亚临界水 萃取技术在天然产物领域的应用主要集中在挥发 油及活性成分的提取上。
参考文献
[1]吴仁铭. 亚临界水萃取在分析化学中的应用[J]. 化学进 展,2002,01:32-36. [2]郭娟,丘泰球,杨日福,范晓丹. 亚临界水萃取技术在天然 产物提取中的研究进展[J]. 现代化工,2007,12:19-24. [3]高荫榆,赵强,张彬. 亚临界水萃取技术应用于中药挥发油 提取的研究[J]. 食品科学,2008,01:379-382. [4]李新莹,刘兴利,冯豫川,杨学军,于睿鹏. 亚临界水萃取在 天然产物有效成分提取中的研究新进展[J]. 食品工业科 技,2012,23:414-418.
[5]王荣春,卢卫红,马莺. 亚临界水的特性及其技术应用[J]. 食品工业科技,2013,08:373-377.
与超临界CO2萃取相比的优点
相比于超临界 CO2萃取装置，亚临界水萃取更便：
①易于处理湿物料。由于水不溶于CO2，因而超临界CO2萃 取过程常需将原料预先干燥，额外增加了成本。
②水较 CO2易于操作，CO2需要制冷液化。 ③CO2具有非极性和相对分子质量小的特点，使得对某些物 质的溶解度较低、选择性不高而使提取效果并不理想，实 际操作中往往要通过添加夹带剂来提高萃取率，萃取结束 后，必须设法除去挥发油中的夹带剂，这势必导致工艺的 复杂及易挥发成分的损失及氧化。
图1
亚临界水的定义
而从 100℃至临界温度 374.4℃这一温 度范围内，通过施加压力使得水保持液体的 状态（既为这一温度范围内蒸气压曲线以上 的部分的状态）见图2，这样的水被称为亚临 界水（subcritical water）。
亚临界水又称超加热水、高压热水或热 液态水。
亚临界水萃取技术的基本原理
分离纯化新技术
亚临界水萃取技术
12化学制药技术2班 许梓博 112512102038
亚临界水的定义
水为地表富含最多物质，与其他物质一样， 它具固、液、气三态。水的状态随着温度和压 力的改变而改变，水的三相图（图1）上，在临 界点 (Tc=374.4℃, Pc＝22.2MPa) 以下，蒸 气压曲线将液相和气相分割开来。 当压力和温度接近临界点时，液相水和气 相水的特性逐渐变得相似，直至达到或超过临 界点，液相水和气相水变为一样。
表2列出了不同温度下苯并[a]芘、百菌清和丙唑嗪 在水中的溶解度, 可以看到, 当温度从室温增加到 250℃时, 这些有机化合物的溶解度成万倍地增加。
亚临界水萃取技术的基本原理
因此通过对亚临界水温度和压力的控制可 以改变水的极性、表面张力和黏度，温度升高， 极性降低，水由强极性渐变为非极性，其性质 更类似于有机溶剂，可将溶质按极性由高到低 萃取出来。 这样就可以通过控制亚临界水的温度和压 力，使水的极性在较大范围内变化，从而实现 被分离物中有效成分从水溶性成分到脂溶性成 分的连续提取，并可实现选择性提取。
亚临界水萃取设备
如图1所示, 主要由压力泵、恒温炉、不锈钢预加热器、 不锈钢萃取罐、冷却器及收集器等组成。
设 备 各 部 分 的 作 用 与 目 的
①萃取剂水为去离子水，为了防止水中的氧气对 萃取罐及萃取效果的影响，可用氮气除去水中的 氧气； ②压力泵用来将脱氧的去离子水以一定的压力输 送到预加热器中，通过预加热器将水预热至所需 的温度，而后再被输送到萃取罐中； ③恒温炉用来保证萃取系统处于恒温状态； ④为了避免因高温丧失挥发性成分，冷却器用来 迅速冷却流出的萃取液； ⑤冷却器和收集器之间安装有压力调节器，用于 维持萃取罐中的水处于液体状态。
②动态提取多为连续式萃取是指原料加入萃取器后，水 用泵连续通入萃取器中，在固定的温度或连续变化的温 度条件下进行萃取。此种方式不但加速了传质效率，缩 短了提取时间，还可实现选择性连续萃取。
影响因素
对于亚临界水萃取来讲，影响萃取效果的因 素主要有萃取温度、萃取压力、萃取时间及 水的流速等。 ①萃取温度：萃取温度是影响萃取效率的最重要的 因素，在亚临界水萃取过程中，萃取率一般会随着 温度的升高而提高，为了尽可能多地提取活性成分 并提高萃取效率，理论上萃取应该在较高的温度下 进行，但实际并非如此，温度太高会导致某些成分 的降解或某些化合物在高温条件下被氧化，反而降 低了萃取率。因此，最佳萃取温度应该根据不同的 原料及提取的目标物进行选择。
工艺流程及萃取方式
亚临界水萃取方式有2种: 静态萃取和动态提取。
①静态萃取是指水与被萃取原料在一定的温度和压力下， 静态作用一定时间后再进行分离的萃取方式，萃取过程 类似于加速溶剂萃取；（加速溶剂萃取是在较高的温度 （50~200℃）和压力（10.3~20.6MPa）下用溶剂萃取固 体或半固体样品的新颖样品前处理方法。）