超臨界流體技術(shù)應(yīng)用于中藥檢測中的情況探究,力學論文

超臨界流體技術(shù)應(yīng)用于中藥檢測中的情況探究,力學論文本篇論文目錄導航：【】【】【】超臨界流體技術(shù)應(yīng)用于中藥檢測中的情況探究【】【】工程流體力學論文范文：超臨界流體技術(shù)應(yīng)用于中藥檢測中的情況探究內(nèi)容摘要：超臨界流體是一種高于臨界溫度和臨界壓力以上的流體，多用于物質(zhì)的萃取、化學合成反響、催化及超臨界色譜技術(shù)等。因超臨界流體具有消耗時間少、提取效率高、無有毒有害溶劑殘留等優(yōu)點，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于中藥檢測中。本文主要介紹最近幾年來超臨界流體技術(shù)及其應(yīng)用于中藥檢測中的情況。本文關(guān)鍵詞語：超臨界流體；中藥；研究進展；SPE技術(shù)；作者簡介：李豐〔1985-〕，男，廣東人，碩士研究生，主要研究方向為檢驗檢測。；基金：廣州市科技計劃項目：基于熒光加強高光譜成像的中藥黃曲霉毒素快速檢測方式方法研究〔項目編號：202206010045〕；Abstract:Supercriticalfluidisakindoffluidwhichishigherthancriticaltemperatureandpressure.Itiswidelyusedinmaterialextraction,chemicalsynthesis,catalysisandsupercriticalchromatography.SupercriticalfluidiswidelyusedinthedetectionoftraditionalChinesemedicinebecauseithastheadvantagesoflesstimeconsumption,highextractionefficiencyandnotoxicandharmfulsolventresidues.ThispapermainlyintroducesthesupercriticalfluidtechnologyanditsapplicationinthedetectionoftraditionalChinesemedicineinrecentyears.Keyword:supercriticalfluid;traditionalChinesemedicine;researchprogress;SPETechnology;近年來，隨著人們對中醫(yī)中藥看法的改變，越來越多的科研工作者開場重視中醫(yī)中藥[1],尤其是在2020年新冠[2]疫情影響下，中醫(yī)中藥發(fā)揮了舉足輕重的作用，使得人們對中醫(yī)中藥重視程度得到了極大提高。現(xiàn)今對于中藥的研究分為多種，常規(guī)的分析[3]如成分檢測、藥物提純、雜質(zhì)去除及藥理研究等。而通過超臨界流體[4],將特定組分從液體或固體中萃取出來，已成為一種新型的分離技術(shù)，現(xiàn)正逐步應(yīng)用于中藥檢測領(lǐng)域中。本文主要從超臨界流體技術(shù)背景、研究進展、中藥檢測中的應(yīng)用及小結(jié)與瞻望共四部分進行介紹。1超臨界流體技術(shù)超臨界流體[5]是一種兼具液體和氣體雙重特性，且擁有與液體近似的密度，擁有與氣體近似的黏度及較高的擴散系數(shù)的流體。它具有非常優(yōu)異的溶解能力和流動能力。其位于臨界溫度和臨界壓力附近的密度僅僅與溫度和壓力呈函數(shù)關(guān)系，所以處于適當?shù)臏囟群蛪毫τ绊懴拢峁┝俗銐虻拿芏葋肀ＷC到達需要的溶解性。由于其對溫度和壓力的改變特別敏感，具備獨特的物理性質(zhì)[6],造成了黏度低、密度大、良好的流動、傳質(zhì)、傳熱和溶解等性能，因而被廣泛應(yīng)用于節(jié)能環(huán)保、萃取分離、聚合反響、超微粉和纖維的生產(chǎn)、噴料和涂料、催化和色譜等領(lǐng)域。2超臨界流體研究進展2.1超臨界萃取技術(shù)〔SFE〕超臨界流體萃取〔supercriticalfluidextraction,SFE〕[7]是將超臨界狀態(tài)下的流體用作萃取劑一種分離技術(shù)。SFE法與傳統(tǒng)的分離方式方法相比，能夠兼顧萃取與蒸餾兩個步驟，具有高效分離、短周期、快速、強力的浸透能力等優(yōu)點。近年來陸續(xù)開發(fā)出SFE技術(shù)與其它技術(shù)的在線耦合方式方法，如超臨界流體萃取-氣相色譜聯(lián)用技術(shù)、超臨界流體萃取-液相色譜聯(lián)用等，這些聯(lián)用技術(shù)使得萃取物萃取后不用轉(zhuǎn)移即可進行直接分析，將氣相色譜或液相色譜用作檢測手段，能夠充分發(fā)揮這些當代分析技術(shù)的優(yōu)點，對結(jié)果進行深切進入研究，進而進行準確的定量分析，結(jié)果以直觀的反響在色譜圖上。除此之外，還出現(xiàn)了超臨界流體萃取-紅外聯(lián)用、超臨界流體萃取-質(zhì)譜聯(lián)用等技術(shù)。SFE法還能夠與各種分離手段的聯(lián)用，出現(xiàn)了超聲強化SFE技術(shù)。這些聯(lián)用技術(shù)能夠解決單獨采用SFE法萃取中藥時[8],由于中藥成分復雜、近似化合物多、萃取物純度不高等問題。這些新技術(shù)對于促進超臨界萃取技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展具有重要意義，也是今后研究中草藥分析的發(fā)展方向之一。2.2超臨界噴涂技術(shù)空氣、水體等環(huán)境污染日益嚴重，影響的主要因素之一即是工業(yè)溶劑的使用量過大，而且還存在著毒性、易燃易爆等危害。超界流體技術(shù)具有較好的溶劑性能[9],在噴涂領(lǐng)域獲得了越來越多的應(yīng)用。以超臨界CO2為稀釋劑[10]〔濃度為10%至50%〕代替有機溶劑生產(chǎn)涂料，在商業(yè)化應(yīng)用上獲得了一定的進展。其適用于各類熱固性、熱塑性聚合物配的清漆等。超臨界噴涂設(shè)備一般使用改良型無氣噴涂系統(tǒng)，噴槍兼?zhèn)淞髁块y與壓力閥，以控制流量、壓力、噴射角度和速度。一般噴涂[11]溫度為40~70℃，噴涂壓力為8.5~11MPa.以丙烯三聚氰酰胺清漆為例，超臨界噴涂粘度可達2Pa·s,而壓縮空氣噴涂僅為0.1Pa·s,大液滴體積分數(shù)分別為1%、22%,小液滴體積分數(shù)則為11%與19%.總的來講，超臨界CO2噴涂技術(shù)，能夠到達節(jié)約涂料、節(jié)約勞動力。節(jié)約能量、降低成本及提高上漆率等經(jīng)濟效益，同時也兼具高性能涂層與環(huán)境保衛(wèi)等要求。2.3超臨界發(fā)泡技術(shù)超臨界發(fā)泡技術(shù)[12]是一種利用超臨界流體在特定的壓力與溫度下在特殊的塑化壓力容器中進行的物理性塑化反響的技術(shù)。主要為通過選用惰性氣體作為超臨界流體，利用增壓裝置及加熱裝置以到達要求的工藝條件。再使氣體與熔融的原材料混合后構(gòu)成混合物，導入模具或擠出，利用出口霎時產(chǎn)生的壓降，使析出經(jīng)過構(gòu)成大量氣泡核，最終獲得微孔發(fā)泡的制品的技術(shù)。超臨界發(fā)泡技術(shù)的明顯優(yōu)勢是綠色，環(huán)保，產(chǎn)品泡孔尺寸小，應(yīng)力構(gòu)造強，質(zhì)量輕等特點。余鵬、樊麗君等[13]研究了超臨界流體發(fā)泡技術(shù)制備開孔型微孔塑料技術(shù)，利用其在塑料基體中擁有較大溶解度的同時還具有無毒、環(huán)保、價格低廉、易于獲得等優(yōu)勢，使得超臨界流體發(fā)泡技術(shù)能夠應(yīng)用于制備開孔型微孔塑料方面，具有一定的應(yīng)用前景。2.4超臨界清洗技術(shù)清洗是工業(yè)生產(chǎn)重要環(huán)節(jié)之一。史妮、梅其政等[14]報道了某電廠超臨界運行機組熱力系統(tǒng)化學清洗工程實踐，介紹了化學清洗流程、清洗工藝及主要監(jiān)控數(shù)據(jù)；共享了化學清洗經(jīng)過中的經(jīng)歷體驗及建議。清洗結(jié)果表示清楚：除垢率大于95%,鈍化膜均勻、致密，各材質(zhì)平均腐蝕速率都小于1.00g/m2·h-1,總平均腐蝕總量遠小于80g/m2,無過洗現(xiàn)象和鍍銅現(xiàn)象，無殘留氧化物，整體效果評價優(yōu)良。為同類型機組熱力系統(tǒng)化學清洗提供了經(jīng)歷體驗。盧斌斌[15]根據(jù)瑞利空化理論，結(jié)合超臨界二氧化碳性質(zhì)，估算出超臨界二氧化碳流體中空化閾值約為107Pa,其壓力與超臨界二氧化碳靜壓力值相當。由于需要高壓系統(tǒng)，所以超臨界CO2清洗相對于其他溶劑清洗來講，設(shè)備投資相關(guān)產(chǎn)生的費用是比擬高的，但同時由于能耗的顯著下降，以及簡化的溶劑處理工序，使得操作費用仍相對較低。2.5超臨界聚合技術(shù)CO2是當前使用最為廣泛的超臨界流體，其作為聚合反響的介質(zhì)有眾多突出優(yōu)點[16],如來源廣、無毒無害、成本低、不安全無副反響、擴散能力強、傳熱，傳質(zhì)速率快效率高、產(chǎn)物易分離純化、反響速度可控、臨界狀態(tài)易實現(xiàn)〔31.1℃，7.39MPa〕等。正是由于以上眾多優(yōu)點，超臨界二氧化碳〔ScCO2〕被視為一種極好的聚合反響介質(zhì)。然而由于CO2內(nèi)聚能密度低，大多數(shù)聚合物均不溶于超臨界二氧化碳中，因而怎樣使反響體系很好地分散在超臨界CO2介質(zhì)中是合成中的關(guān)鍵。李慧、劉小偉等[17]通過稱重法、核磁法及高壓原位紅外光譜法對RAFT聚合反響動力學進行了研究，通過SEM和TEM對聚合產(chǎn)物形貌和構(gòu)造進行分析，表示清楚嵌段共聚物PFOA-b-PMMA-b-PFOA具有以PFOA鏈段為殼，PMMA鏈段為核的核殼構(gòu)造；結(jié)果還表示清楚，在超臨界CO2介質(zhì)中，含氟單體的聚合與制備含氟嵌段共聚物時的聚合經(jīng)過，是不同的，為均相聚合經(jīng)過及分散聚合經(jīng)過。3超臨界流體技術(shù)在中藥檢測中的應(yīng)用眾所周知，對于藥物制劑經(jīng)過來講，中藥有效成分的提取與分離，是必不可少的工藝步驟，是劑型改進、質(zhì)量提高、新品種的增加、市場競爭力提升等的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)意義來講，提取有效成分的方式方法往往工藝復雜、純度低，易殘留有害溶劑等。而超臨界流體萃取〔SFE〕技術(shù)提取效率高、純度好、操作簡單、能耗低，合適不穩(wěn)定、易氧化的揮發(fā)性成分以及脂溶性成分的提取與分離，更適用于中藥提取。葛云初等[18]研究了超臨界流體萃取技術(shù)在各類有效成分提取分離中的特點以及相對于傳統(tǒng)工藝的優(yōu)勢及作用，并從專利保衛(wèi)角度闡述了超臨界流體萃取技術(shù)的發(fā)展經(jīng)過，概述了超臨界流體萃取技術(shù)今后面臨的挑戰(zhàn)及其研究方向。王志鋒等[19]同樣對超臨界流體在中藥中的應(yīng)用做了具體的研究，結(jié)果均表示清楚，超臨界流體萃取技術(shù)在中藥提取分離領(lǐng)域和中藥當代化進程中具有良好的發(fā)展前景。如今，超臨界萃取法越來越遭到各國的重視，已廣泛的應(yīng)用于中草藥及其他天然產(chǎn)物的提取中，它與氣相色譜、質(zhì)譜等聯(lián)用構(gòu)成較為有效的分析技術(shù)。劉永靜等[20]研究了超臨界流體萃取法應(yīng)用于中藥領(lǐng)域，對于揮發(fā)油及揮發(fā)性成分、生物堿類、黃酮類、醌類、香豆素和木脂素類及皂苷類等的提取分離，并對在中藥材中農(nóng)藥殘留物檢測及去除重金屬現(xiàn)在狀況進行了分析。Selim等[21]于1993年初次建立采用超臨界流體萃取技術(shù)從糧食的粉塵中提取黃曲霉毒素，結(jié)果顯示，SFE比傳統(tǒng)的液相萃取技術(shù)更高層次效、更靈敏、更準確，檢測限可達1ng/g.同年，Taylor等[22]建立并優(yōu)化了采用超臨界流體萃取技術(shù)提取檢測玉米中黃曲霉毒素B1的方式方法，結(jié)果顯示，該方式方法可獲得高于90%的回收率。從研究范圍來看，SFE技術(shù)已非常廣泛。但是由于CO2的物理性質(zhì)的特點[23],使得該技術(shù)難以提取分離強極性和分子量較大的成分。所以超臨界技術(shù)要想應(yīng)用到工業(yè)化大生產(chǎn)中，還有大量的基礎(chǔ)研究和化學工程方面存在的問題亟需解決。4小結(jié)與瞻望由于超臨界流體所具有的特殊物理化學性質(zhì)，其所處應(yīng)用領(lǐng)域正不斷擴展。超臨界流體除了應(yīng)用于萃取外，還可用于噴涂噴料、生產(chǎn)制造、環(huán)境治理、化學反響和節(jié)能等方面。超臨界流體的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、工藝流程及裝置設(shè)備等方面的研究也不斷地進行著深切進入淺出的研究，但這對超臨界流體本身的認識還是不夠透徹的，化學反響、傳質(zhì)傳熱經(jīng)過等的理論還未達成共鳴，這些問題仍需深切進入研究，并且超臨界流體操作壓力需求較高，對設(shè)備要求則更高層次，使得一次性投資較大的問題得不到解決，這限制了工業(yè)化規(guī)模的應(yīng)用。隨著國內(nèi)外專家學者對超臨界流體更深切進入的研究，它的工業(yè)化將具有更好的應(yīng)用前景，給社會帶來更大的經(jīng)濟效益及環(huán)保效益。以下為參考文獻[1]翟雙慶，焦楠，閆永紅，等。疫情大考背景下對中醫(yī)藥高等教育的考慮[J].中國高教研究，2020〔04〕：28-32.[2]陳婧，王玟清，施春陽，等。新型冠狀病毒肺炎〔COVID-19〕中醫(yī)藥防治的考慮[J].中草藥，2020,51〔05〕：1106-1112.[3]馬百平，康利平，龐旭，等。中藥化學成分分析、分離技術(shù)及策略[J].國際藥學研究雜志，2021,42〔04〕：413-426.[4]劉永靜，劉巧，于麗麗，等。超臨界流體萃取技術(shù)在中藥分離分析中的應(yīng)用進展[J].福建中醫(yī)學院學報，2008〔02〕：60-62.[5]管荷蘭，徐吉成，蔡笑笑，元強。超臨界技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)在狀況與前景瞻望[J].污染防治技術(shù)，2008〔02〕：30-34.[6]EduardoLGOliveira.,ArmandoJDSilvestre,CarlosMSilva.Reviewofkineticmodelsforsupercriticalfluidextraction[J].ChemicalEngineeringResearchandDesign,2018,89〔7〕。[7]齊悅?cè)?，卞志家。中藥超臨界流體萃取技術(shù)專利分析[J].山東化工，2021,50〔03〕：89-92.[8]鄧巧玉，江姍，陳譽丹，等。超臨界二氧化碳萃取技術(shù)在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用進展[J].中國藥業(yè)，2020,29〔17〕：1-5.[9]林春綿。超臨界CO2在涂料及噴涂工藝中的應(yīng)用[J].浙江工業(yè)大學學報，1995〔03〕：242-247.[10]吳允苗。超臨界CO2噴涂的流動特性研究[D].福州大學，2018.[1]魏子棟，君，殷菲。超臨界CO2涂料及涂裝技術(shù)[J].電鍍與精飾，2000〔02〕：1-5+15.[12]王博，馮東。超臨界發(fā)泡法制備高性能熱塑性高分子微/納孔泡沫材料研究進展[J/OL].化工進展：1-20.[13]余鵬，樊麗君，楊永潮，等?；诔R界流體發(fā)泡技術(shù)制備開孔型微孔塑料的研究進展[J].分子材料科學與工程，2020,36〔10〕：160-169.[14]史妮，梅其政，曾小義，等。超臨界運行機組熱力系統(tǒng)分段化學清洗[J].廣州化工，2020,48〔22〕：160-164.[15]盧斌斌。超聲強化超臨界：二氧化碳復合清洗研究[D].華南理工大學，2020.[16]UttiyaSengupta,HassanNemati,BendiksJBoersma,etal.FullyCompressibleLow-MachNumberSimulationsofCarbon-dioxideatSupercriticalPressuresandTrans-criticalTemperatures[J].Flow,TurbulenceandCombustion,2021,99〔3-4〕。[17]李慧，劉小偉，程龍，等。超臨界CO2中RAFT聚合的研究[A].中國化學會高分子學科委員會。2020年全國高分子學術(shù)論文報告會論文內(nèi)容摘要集--主題A:分子合成[C].中國化學會高分子學科委員會：中國化學會，2020:1.[18]葛云初，黎陽。超臨界流體萃取技術(shù)及其在中藥提取中的應(yīng)用[J].當代藥