超臨界萃?。⊿FE）是近年來發(fā)展很快、應(yīng)用很廣的一種新的樣品前處理技術(shù)，它克服了傳統(tǒng)的索氏提?。ㄒ后w溶劑提取）費(fèi)時費(fèi)力、回收率低、重現(xiàn)性差、污染嚴(yán)重等弊端，使樣品的提取過程更加快速簡便，特別是基本消除了有機(jī)溶劑對人體和環(huán)境的危害。本文闡述了分析型超臨界萃取的現(xiàn)代技術(shù)、原理、性能及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用。

一、 超臨界萃取的基本原理

超臨界萃取裝置所用的萃取劑為超臨界流體，超臨界流體是介于氣液之間的一種既非氣態(tài)又非液態(tài)的物態(tài)，這種物質(zhì)只能在其溫度和壓力超過臨界點(diǎn)時才能存在。超臨界流體的密度較大，與液體相仿，而它的粘度又較接近于氣體。因此超臨界流體是一種十分理想的萃取劑。

超臨界流體的溶劑強(qiáng)度取決于萃取的溫度和壓力。利用這種特性，只需改變萃取劑流體的壓力和溫度，就可以把樣品中的不同組分按在流體中溶解度的大小，先后萃取出來，在低壓下弱極性的物質(zhì)先萃取，隨著壓力的增加，極性較大和大分子量的物質(zhì)與基本性質(zhì)，所以在程序升壓下進(jìn)行超臨界萃取不同萃取組分，同時還可以起到分離的作用。 　　溫度的變化體現(xiàn)在影響萃取劑的密度與溶質(zhì)的蒸汽壓兩個因素，在低溫區(qū)（仍在臨界溫度以上），溫度升高降低流體密度，而溶質(zhì)蒸汽壓增加不多，因此，萃取劑的溶解能力時的升溫可以使溶質(zhì)從流體萃取劑中析出，溫度進(jìn)一步升高到高溫區(qū)時，雖然萃取劑的密度進(jìn)一步降低，但溶質(zhì)蒸汽壓增加，揮發(fā)度提高，萃取率不但不會減少反而有增大的趨勢。

除壓力與溫度外，在超臨界流體中加入少量其他溶劑也可改變它對溶質(zhì)的溶解能力。其作用機(jī)理至今尚未完全清楚。通常加入量不超過10％，且以極性溶劑甲醇、異丙醇等居多。加入少量的極性溶劑，可以使超臨界萃取技術(shù)的適用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大到極性較大化合物。

二、 超臨界萃取的實(shí)驗(yàn)裝置與萃取方式

2．1 超臨界萃取的實(shí)驗(yàn)裝置

超臨界流體萃取的流程如附圖所示，它包括：

（1）超臨界流體發(fā)生源，由萃取劑儲瓶、高壓泵及其他附屬裝置組成，其功能是將萃取劑由常溫壓態(tài)轉(zhuǎn)化為超臨界流體；

（2）超臨界流體萃取部分，由樣品萃取管及附屬裝置組成，處于超臨界態(tài)的萃取劑在這里將被萃取的溶質(zhì)從樣品基質(zhì)中溶解出來，隨著流體的流動，使含被萃取溶質(zhì)的流體與樣品基體分開。

（3）溶質(zhì)減壓吸附分離部分，由噴口及吸收管組成，萃取出來的溶質(zhì)及流體，需要由超臨界態(tài)經(jīng)噴口減壓降溫轉(zhuǎn)化學(xué)常溫常壓態(tài)，此時流體揮發(fā)逸出，而溶質(zhì)在吸收管內(nèi)多孔填料表面，用合適溶劑洗吸收管，就可把溶質(zhì)洗脫收集備用。 高壓泵-- 萃取管-- 吸收管-- 收集器--超臨界流體鋼瓶--溶劑洗脫泵

2．2 超臨界萃取的方式

超臨界流體萃取的方式可分為動態(tài)和靜態(tài)兩種，動態(tài)法簡單、方便、快速，特別適合于萃取在超臨界流體萃取劑中溶解度很大的物質(zhì)，而且樣品基體又很容易被超臨界流體滲透的場合。靜態(tài)法適合于萃取與樣品基體較難分離或在萃取劑流體內(nèi)溶解度下大的物質(zhì)，也適合于樣品基體較為致密、超臨界流體不易滲透的場合，但萃取速度較慢。

三、 超臨界流體及萃取條件的選擇

3．1 超臨界流體的選擇

CO2是目前用得多的超臨界流體，用于萃取低極性和非極性的化合物，從溶劑強(qiáng)度考慮，超臨界氨氣是適合的選擇，但氨很易與其他物質(zhì)反應(yīng)，對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，而且日常使用太危險。超臨界甲醇也是很好的溶劑，但由于它的臨界溫度很高，在室溫條件下是液體，提取后還需要復(fù)雜的濃縮步驟而無法采用，低烴類物質(zhì)因可燃易爆，也不如CO2那樣使用廣泛。

3．2 萃取條件的選擇

萃取條件的選擇有幾種情況：一是用同一種流體選擇不同的壓力來改變提取條件，從而提取出不同類型的化合物；二是根據(jù)提取物在不同條件下，在超臨界流體中的溶解性來選擇合適的提取條件；三是將分析物沉積在吸附劑上，用超臨界流體洗脫，以達(dá)到分類選擇提取的目的；四是對極性較大的組分，可直接將甲醇加入樣品中，用超臨界CO2提取，或者用另一個泵按一定比例泵入甲醇與超臨界CO2，來達(dá)到增加萃取劑強(qiáng)度的目的。

影響萃取效率的因素除了萃取劑流體的壓力、組成、萃取溫度外，萃取過程的時間及吸收管的溫度出會影響到萃取及收集的效率，萃取時間取決于兩個因素：一是被萃取物在流體中的溶解度，溶解度越大，萃取效率越高，速度也越快；二是被萃取物質(zhì)在基體中的傳質(zhì)速率越大，萃取越完全，效率也越高。收集器或吸收管的溫度也會影響到回收率，降低溫度有利于提高回收率。

超臨界流體減壓后，用于收集提取物的方法主要有兩類--離線SFE及在線SFE或聯(lián)機(jī)SFE，離線SFE本身操作簡單，只需要了解提取步驟，樣品提取物可用其他合適的方法分析。在線SFE不僅需要了解SFE，還要了解色譜條件，而且樣品提取物不適用于其他方法分析，其優(yōu)點(diǎn)主要是消除了提取和色譜分析之間的樣品處理過程，并且由于是直接將提取物轉(zhuǎn)移到色譜柱中而有可能達(dá)到更大的靈敏度。

四、 超臨界萃取技術(shù)在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用

超臨界萃取裝置以其效率高、快速、后處理簡單的特點(diǎn)，近年來已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，它既有從原料中提取和純化少量有效成分的功能，又能從粗制品中除去少量雜質(zhì)，達(dá)到深度純化的效果。由于農(nóng)業(yè)樣品涉及范圍廣，組成復(fù)雜，而且有些組分含量很低，從10－4到10－9級，甚至10－12級，特別是農(nóng)產(chǎn)品中微量農(nóng)藥殘留物和土壤中有害化學(xué)污染物的提取，常常需要采用多種有機(jī)溶劑和多個萃取步驟，才能獲得大體積的含有目標(biāo)分析物的稀澤液，蒸發(fā)濃縮后方可進(jìn)行定性定量分析，這一過程不僅費(fèi)時，還消耗了大量的有機(jī)溶劑，有時還常常要使用含有鹵素的有機(jī)溶劑，即對人體健康產(chǎn)生一定的影響，還會造成環(huán)境污染。更重要的是由于提取步驟繁多，使樣品的回收率降低，重現(xiàn)性較差，影響了測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。自從超臨界萃取儀商品化以來，超臨界萃取技術(shù)在美國和其他一些西方國家獲得了快速的推廣，越來越多成熟的超臨界萃取樣品前處理方法被國家標(biāo)準(zhǔn)局采用作為標(biāo)準(zhǔn)方法。附表列出了超臨界流體在農(nóng)業(yè)上具有代表性的應(yīng)用實(shí)例。這些實(shí)驗(yàn)大多數(shù)在1小時內(nèi)完成，溶劑的用量僅幾毫升；而要達(dá)到同樣的提取效果，溶劑萃取至少需要8小時至幾天的時間、溶劑用量達(dá)幾百毫升。

在我國超臨界萃取技術(shù)才剛剛進(jìn)入實(shí)用階段，商檢部門和公安部門已成功將超臨界萃取技術(shù)運(yùn)用于糧食中農(nóng)藥殘留的提取和毒品中有效成分的提取，我們也對辣椒粉和銀杏葉的提取進(jìn)行了嘗試，取得了較好的效果。雖然目前超臨界萃取儀價格比較昂貴，但從長遠(yuǎn)考慮還是值得的。

五、 結(jié)束語

超臨界流體由于密度大、粘度低、擴(kuò)散率高等固有的特點(diǎn)，使超臨界流體萃取作為樣品制備與前處理的技術(shù)具有其他經(jīng)典方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，它可以縮短處理時間1－2個數(shù)量級，避免使用大量有毒溶劑，降低了產(chǎn)生污染的可能性。超臨界萃取與其他方法聯(lián)用，避免了樣品轉(zhuǎn)移的損失，對減少人為誤差，提高方法的靈敏度和準(zhǔn)確性具有重要意義。

目前，超臨界流體萃取技術(shù)應(yīng)用對象多數(shù)是非極性或低極性物質(zhì)，對極性較大的物質(zhì)仍有許多困難，雖然可在萃取劑中加入改性劑來提高萃取劑的強(qiáng)度，但應(yīng)用范圍仍然有限。如何將其從弱極性物質(zhì)擴(kuò)大到極性甚至離子性物質(zhì)將是超臨界萃取技術(shù)今后發(fā)展的方向之一。