Сверхкритическая флюидная экстракция

Сверхкритическая флюидная экстракция (СФЭ) использует флюид, находящийся выше его критической температуры и давления, чаще всего диоксид углерода, в качестве экстракционного растворителя. Сверхкритический флюид сочетает газоподобную диффузионную способность и низкую вязкость с жидкоподобной растворяющей способностью, а его растворяющая сила может быть настроена путем регулировки давления и температуры. Поскольку сверхкритический диоксид углерода нетоксичен, не оставляет остатков растворителя и работает при температуре, близкой к комнатной, СФЭ является ведущей «зеленой» технологией для термолабильных природных продуктов.

Definition

Сверхкритическая флюидная экстракция — это экстракция типа «твердое тело-жидкость», в которой растворителем является флюид, поддерживаемый выше его критической температуры и давления, что придает ему промежуточные газо- и жидкоподобные свойства, растворяющая способность которых настраивается путем регулировки давления и температуры.

Scope

Статья охватывает сверхкритическое состояние и причины его пригодности для экстракции, настраиваемость растворяющей способности, преимущества диоксида углерода и место СФЭ среди современных альтернатив классической экстракции. Это методологический справочник, который не содержит протоколов процессов, дозировок или терапевтических инструкций.

Core questions

• Какие физические свойства сверхкритического флюида делают его эффективным, настраиваемым растворителем?
• Почему сверхкритический диоксид углерода является доминирующим выбором для природных продуктов?
• Как давление, температура и сорастворители используются для контроля селективности?
• Как СФЭ сравнивается с классическими и другими современными методами экстракции по выходу, селективности и остаткам растворителя?

Key concepts

• Сверхкритическое состояние и критическая точка
• Сверхкритический диоксид углерода
• Настраиваемая плотность и растворяющая способность
• Добавление сорастворителя (модификатора)
• Экстракты без растворителей
• Термолабильные компоненты
• Зеленая экстракция

Mechanisms

Выше критической температуры и давления флюид переходит в сверхкритическое состояние, где он обладает газоподобной диффузионной способностью и низкой вязкостью, но при этом жидкоподобной плотностью и растворяющей способностью, что позволяет ему легко проникать в матрицу и растворять целевые компоненты; поскольку плотность и, следовательно, растворяющая сила резко возрастают с давлением вблизи критической точки, селективность может быть настроена путем регулировки давления и температуры (Herrero et al., 2006; Reverchon & De Marco, 2006). Диоксид углерода является обычным флюидом: его доступная критическая точка позволяет работать при температурах, близких к комнатной, что защищает термолабильные соединения, он нетоксичен и негорюч, а при декомпрессии он испаряется, оставляя экстракт без растворителя (Herrero et al., 2006). Сам по себе диоксид углерода способствует экстракции липофильных компонентов, поэтому небольшое количество полярного сорастворителя, такого как этанол, часто добавляется для расширения диапазона до более полярных молекул, и то же оборудование может как фракционировать, так и экстрагировать (Reverchon & De Marco, 2006; Azmir et al., 2013).

Clinical relevance

СФЭ производит экстракты без растворителей и фракции, подобные эфирным маслам, используемые в фармацевтической, нутрицевтической и пищевой промышленности, поэтому понимание этого метода способствует критической оценке того, как производятся препараты природных продуктов без остатков. Это описательный методологический контекст, а не клиническое руководство; он не подразумевает никаких рекомендаций по использованию, дозировке или показаниям.

Evidence & guidelines

СФЭ документируется главным образом в методологических обзорах и первичных исследованиях, которые сравнивают ее с классической экстракцией и дистилляцией по селективности, термической мягкости и отсутствию остаточного органического растворителя (Herrero et al., 2006; Reverchon & De Marco, 2006; Azmir et al., 2013). Данная статья обобщает эту литературу на справочном уровне и не является нормативным или клиническим руководством.

History

Интерес к сверхкритическим растворителям восходит к наблюдениям XIX века об усилении растворяющей способности вблизи критической точки, но практическое применение для природных продуктов развивалось с конца XX века, когда сверхкритическая дефеинизация диоксидом углерода и экстракция хмеля стали одними из первых промышленных успехов, утвердивших СФЭ как «зеленую» альтернативу экстракции органическими растворителями (Herrero et al., 2006; Reverchon & De Marco, 2006).

Seminal works

• herrero-2006
• reverchon-2006

Frequently asked questions

Почему сверхкритический диоксид углерода так широко используется в СФЭ?

Его критическая точка достигается при умеренных условиях, поэтому экстракция может проводиться при температуре, близкой к комнатной, для защиты термочувствительных компонентов, а поскольку он нетоксичен и испаряется при декомпрессии, он оставляет экстракт без растворителя.

Как контролируется селективность СФЭ?

Путем регулировки давления и температуры, которые изменяют плотность флюида и, следовательно, его растворяющую способность, а также путем добавления небольшого количества полярного сорастворителя, такого как этанол, для расширения экстракции до более полярных соединений.