摘要：采用正交实验法对超临界CO2 萃取苕叶细辛挥发油的条件进行了研究。考察了萃取温度、压力、CO2 流量等因素在不同水平下对苕叶细辛挥发油提取率的影响。得到了超临界CO2萃取苕叶细辛挥发油的最佳实验条件：萃取压力20 MPa，温度4O℃ ，CO2流量35 kg／h和萃取时间80 min，得率为1．72％ 。水蒸气蒸馏提取得率为0．24％ 。超临界CO2萃取的收率高，萃取时间短。
关键词：苕叶细辛；挥发油；超临界CO 萃取

中图分类号：TQ028．32 文献标识码：A 文章编号：1003—5214(2003)l1—0689一O3

Extraction of Volatile Oils from Asarum Insigne Diels with Supercritical Carbon Dioxide
QU Wan-yun，YU Ai-nong，WANG Shi-hao，XIANG Jia-gui，PENG Xu-hua
(School ofChemical and Environmental Engineering，Hubei Institutefor Nationalities，Enshi 445000，Hubei，China)
Abstract：Orthogonal design of 3 factors at 3 levels was applied for optimization of supercritical carbon dioxide fluid extraction conditions of Asarum insigne diels．The optimal extraction conditions were determined as pressure 20 MPa，temperature 40 ℃ ，carbon dioxide flow rate 35 kg／h and extraction time 80 min．Th e extraction rate of volatile oils was 1．72％ ．Compared with the extraction rate of 0．24％ by steam distillation，the supercritical CO2 extraction has higher extraction rate in shorter time．
Key words：Asarum insigne diels；volatile oils；supercritical carbon dioxide extraction
Foundation item ：Granted by fund for sign ificant item of the education department of Hubei province

    细辛(Herba Asari)在我国作为药用，具有悠久的历史。目前已报道的细辛属植物不仅可以作医疗保健用药，还可以提取精油，作日用化工原料。关于细辛挥发油的提取大多采用水蒸气蒸馏法、有机溶剂萃取法 等。这些方法的提取温度一般较高，所需时间较长，工艺流程复杂，易导致有效成分的分解、变化和损失，并且有机溶剂残留难以避免。研究得较多的是正品细辛，2000年版中国药典规定北细辛[Asarum heterotropoides Fr．vctr．mandshuriclLm(Maxim．)Kitag．]，汉城细辛[Asarum sieboldii Miq.var．sevtdense Nukui]和华细辛[Asarum sieboldii ．]为正品细辛。正品细辛药源短缺，而细辛属植物种类较多，故在各地均有土细辛被当做细辛收购和使用。据调查发现，在恩施地区市场上主要以苕叶细辛当成细辛人药。
    苕叶细辛为马兜铃科植物茨菇叶细辛(Asaruminsigne diels)的全株，又叫盘山草、山薯，土细辛。多年生草本，有特殊的辛香气，具有发汗、祛痰、止痛、消肿的功效，其主要药效成分为挥发油，在医药上主要用于治疗感冒头痛，咳喘痰多，牙痛，口舌生疮，跌打损伤等。对苕叶细辛挥发油的研究有过报道，但较粗略 J。为了扩大苕叶细辛在医药、精细化工领域中的应用，作者用正交实验法对超临界CO：萃取苕叶细辛根茎挥发油的条件进行了研究，得到了最佳实验条件，为苕叶细辛的开发和利用提供了参考。

1 实验
1．1 仪器与材料：苕叶细辛干燥根茎为湖北省利川市栽培植物(由湖北民族学院医学院中医系教授赵敬华鉴定)；CO2为食品级[ (CO2)I>99．9％]。HA221—50—01型超临界萃取装置(江苏南通华安超临界萃取有限公司)；药物粉碎机；电子天平FA2104S(上海天平仪器厂)；挥发油提取器。
1．2 方法
1．2．1 水蒸气蒸馏法：将苕叶细辛干燥根茎于50 ℃ 下恒温干燥15min，粉碎至10～30 目。称取260 g装入挥发油提取器中，加水蒸馏5．5 h，得挥发油0．6110 g，为棕黄色液体，具有特殊芳香气味，萃取率为0．24％ 。
1．2．2 超临界CO2萃取法：设定分离釜I的压力为7—8 MPa，温度为50℃ 。分离釜Ⅱ的压力为6～7 MPa，温度40℃ 。称取苕叶细辛(10～30目)100 g，装入1 L萃取罐内，按下列工艺流程萃取，收集分离釜I和分离釜Ⅱ的提取物，称其质量，计算萃取率(挥发油的质量／原料的质量)。
CO 钢瓶—一冷却系统—一高压泵— 一萃取釜— 一分离釜I— 一分离釜H(循环)。
1．2．3 超临界CO2萃取实验设计
    参考文献[6～10]，影响挥发油萃取率的因素有萃取压力、温度、CO2流量、萃取时间，分离釜的压力、温度等。其中萃取压力、温度、CO2流量是影响挥发油萃取率的主要因素。通常萃取大多数挥发油的较高压力为30 MPa，较高温度为45℃，CO2流量受萃取压力的影响。所以选定萃取压力、温度、CO2流量3个因素，设计三因素三水平正交实验，以挥发油的萃取率为考察指标。因素水平安排见表1。实验得到最佳条件后，再以此条件进行苕叶细辛挥发油提取实验，得出其最佳条件下的提取率。
2 结果与讨论
2．1 正交实验结果：正交实验结果，挥发油的最佳组合萃取条件为A2 B2 C1。，即萃取压力20 MPa、温度40℃ 、CO2流量35 kg／h；萃取压力、温度、CO2流量三因素的极差分别为0．20，0．30，0．24，表明萃取温度对挥发油萃取率的影响最显著，影响顺序为：萃取温度>CO 流量>萃取压力。在所选定的压力范围内，萃取压力对挥发油萃取率影响较小。
2．2 温度对萃取率的影响
    在超临界CO2萃取苕叶细辛挥发油时，萃取温度是影响萃取率的最主要因素。萃取温度对萃取效果具有双重影响。温度升高有利于溶质挥发性增加和提高物料的扩散系数，有利于苕叶细辛挥发油的萃出；另一方面又降低了CO2密度，溶解能力降低，对萃取不利。因此，根据实验结果，萃取温度选择40℃。
2．3 压力对萃取率的影响
    超临界CO2萃取压力也是影响萃取率的主要因素之一。压力增加，CO2密度增大，对溶质的溶解能力增强，有利于萃取。但压力过大，扩散系数减小，阻碍传质，并且压力增大流体流量会升高，减少了超临界流体在物料中的传质时间，萃取率会下降。在苕叶细辛挥发油萃取实验中，萃取压力为20 MPa时萃取率最佳。
2．4 CO2流量对萃取率的影响
    CO2流量是影响苕叶细辛挥发油萃取率的又一主要因素。CO2流量大，相当于萃取剂与被萃取物有较大的质量比，有利于被萃取物向超临界流体扩散，萃取率升高。由表2可知，CO2流量从35 kg／h增大到55 kg／h时，萃取率逐渐降低，可能是物料颗粒较大(10—3o目)，CO2流速过快与物料接触不充分所致，CO2流量大小又受压力的影响。综合考虑，本实验选用每100 g原料，CO2流量为35 ks／h。
2．5 最佳萃取条件的萃取效果
    为了进一步考察上述最佳萃取条件的萃取效果，将100 g苕叶细辛(10～30目)用上述最佳条件萃取2 h，得挥发油1．7211 g，收率1．72％ ，高于正交实验中的最高收率1．59％ 。
2．6 萃取时间对萃取率的影响
    随着萃取时间的增加萃取量会逐渐增大。在最佳萃取条件下进行苕叶细辛挥发油提取，每隔20 min取样1次，前3次取样得到较多的萃取物，第4次(80min)取样较少，以后几次取样更少，几乎无萃出物，为了提高效率，节省能源，萃取时间以80 min为宜。
2．7 原料的粉碎度对萃取率的影响
    原料的粉碎度对萃取率的影响很大。在最佳萃取条件下，分别提取了30～60目和60目以上的苕叶细辛挥发油，发现30～60目的苕叶细辛挥发油提取率达到3．88％ ，比1．72％ 高出一倍多，可见，原料粉碎得越细萃取率越高。但也并不是粉碎得越细越好，过细的粉末会严重堵塞筛孔，甚至会被CO2流体冲出，随CO 一起进入分离釜。因此，原料的粉碎度在50目左右最好。
2．8 不同提取方法对萃取率的影响
    由表3可知，超临界CO2萃取苕叶细辛挥发油无论在颜色、萃取率和萃取时间上都优于传统的水蒸气蒸馏法。

3 结论
    超临界CO2萃取苕叶细辛挥发油的正交实验中，萃取温度是影响萃取率的最主要因素，其次是CO2流量，萃取压力在选定的范围内(15—25 MPa)对萃取率的影响最小。最佳萃取条件：萃取压力20MPa，温度40℃ ，CO2流量35 kg／h，萃取时间80min。原料粉碎度在50目左右时，苕叶细辛挥发油萃取率可达3．88％ 。

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