用于核桃油中γ-生育酚回收的超临界流体萃取技术和加压溶剂萃取技术的比较

用于核桃油中γ-生育酚回收的超临界流体萃取技术（SFE）和加压溶剂萃取技术（PSE）的比较
Jeff Wright and Thomas DePhillipo 
Waters Corporation, Milford, MA, U.S.
应用效益
超临界流体为不适用于反相的化合物提供了强大的解决方案。这两种技术都被认为是绿色技术，因为它们比其它竞争性的技术需要更少的溶剂。尽管被认为是一种温室气体，CO2或者是现有流程的一种副产品，或者是从SFE/SFC流程的应用环境中获取并返回到环境当中；因此，它对形成温室效应不起作用。其他效益包括但不限于：更快的分析时间、更有选择性的萃取、更少的干燥时间和更低的运行成本；所有这些效益都会大大提高实验室的通量。
沃特世解决方案
Method Station SFC系统、SFE100萃取系统、2998光电二极管阵列（PDA）检测器、SunFire™ Prep Silica色谱柱、Empower™ 软件
关键词
SFE、PSE、SFC、生育酚、绿色技术、核桃油
引言
γ-生育酚是人类饮食（如植物籽和坚果）中摄取的维生素E的主要形式。过去，一些营养补充公司都将重点放在了α-生育酚的健康效益上。然而，最近的各项研究表明，与α-生育酚不同，γ-生育酚具有抗发炎的特性。¹事实上，一些人类与动物研究表明，γ-生育酚的血浆浓度与心血管疾病和前列腺癌的发病率成反比关系。¹现在，研究人员已经认识到，γ-生育酚可能具备以前没有考虑到的药物性能。¹
超临界二氧化碳与油的兼容性本身就适于超临界二氧化碳萃取技术。超临界流体萃取（SFE）比其他碳氢化合物萃取技术具有许多显著优势，包括：
■ 萃取时间更快
■ 萃取选择性更多
■ 溶剂用量减少（90%～100%）
■ 溶剂处理成本降低
 
另外，SFE对于在分析之前无干燥时间或无萃取后处理。SFE非常适合从天然产品中萃取油。在其临界点以上，CO2表现出像液体一样的密度，同时保留像气体一样的扩散性、表面张力和粘度。这些特性导致很高的质量传递，对多孔固体的穿透力更大，同时保留了类似于液体的溶剂强度。
 
压力溶剂萃取技术（PS E）在理论上与S F E技术相似，只有一个主要的区别：PSE技术中采用的溶剂通常是己烷或一些其他碳氢化合物溶剂。在PSE过程中，和SFE一样，将样本放入一个压力容器中，在给定的温度、压力和流速下处理，以萃取目标分析物。
 
由于其水溶性有限，从坚果中提取油更适于正相流体色谱法（NPLC）。超临界流体色谱法（SFC）是NPLC的一项非常有利的替代方法。超临界CO2的低粘度和强扩散性加快了分析时间，同时消耗少量的溶剂。另外，与质谱仪连用时，SFC就不需要使用己烷或庚烷等溶剂。
 
本应用文献说明了SFE及其竞争技术PSE的使用，使用相同的通用仪器去除核桃中的γ- 生育酚。对这两种技术的比较，重点是比较总处理时间、总碳氢基溶剂需量和总γ- 生育酚萃取量。然后，SFC会用于将γ- 生育酚与其他具有相似极性的基质组分分开。
试验
采用沃特世Method Station SFC系统对本试验中进行的所有萃取进行分析。采用沃特世SFE100萃取系统来执行PSE和SFE萃取。
标准品处理
γ-生育酚标准品通过Sigma Aldrich（货号：T1782-100mg）取得并在己烷中稀释（J. T. Baker，HPLC级)，得到浓度为1 毫克/毫升的溶液。然后进行连续稀释，形成校正曲线。
样品处理
将38克核桃放入一个食品加工机中弄碎，并放入一个带过滤器的100 cc用手指拧紧的容器组合件中。SFE和PSE技术的基本萃取条件如下：
SFE的条件
SFE系统：                                          SFE100C10
流速：                                             7 毫升／分钟
压力：                                             450巴
SFE修饰剂：                                       乙醇（J. T. Baker，HPLC级）
萃取容器：                                        100 cc
萃取温度：                                        50 ˚C
共溶剂：                                          0.5 mL 乙醇
萃取时间：                                        在上述条件下动态萃取40分钟
PSE的条件
SFE系统：                                       SFE100C10
流速：                                          7 毫升／分钟
萃取容器：                                      100 cc
萃取温度：                                      50℃
压力：                                          250 巴
萃取温度：                                      50℃
PSE溶剂：                                       100%己烷
PSE净化溶剂：                                   CO2
萃取时间：                                      动态萃取40分钟；CO2净化/干燥5分钟
SFC的条件
SFC系统：                                          Method Station
流速：                                             3 毫升／分钟
进样量：                                           40 μL
检测：                                             2998 PDA检测器（扫描范围210至320纳米），λmax：295纳米，吸光度补偿
色谱柱：                                          SunFire Prep Silica，5 μm，4.6 x 250 mm
柱温：                                             40℃
共溶剂：                                          甲醇
梯度：                                 时间（分钟）                %共溶剂
                                   0.0 至 6.0                           5
                                   6.0 至 7.0                          5 至 40
                                   7.0 至 10.0                           40
                                   10.0 至 10.1                          5
                                   10.1 至 13.1                          5
反压：                              120 巴
数据管理
Empower 软件
结果和讨论
从核桃中萃取油以后，收集溶剂（SFE和PSE分别为20mL和280mL）被去掉，然后测试剩余油中的γ-生育酚。图1 所示为γ-生育酚标准品在SunFire Prep Silica色谱上的梯度洗脱（根据上述条件）及其相应的PDA光谱。通过SFC质谱实现了良好的鉴定，采用APCI+ 模式在417.5（γ-生育酚的中波 = 416.69）这一点上产生了强信号（数据未显示）。

 
图2和图3分别为核桃油萃取物的典型色谱图和SFE和PSE的PDA光谱。
 
  
 
表1 显示了对于每种技术γ-生育酚的定量结果。对照校正曲线分析时，SFE萃取了0.096 mg/mL，而PSE萃取了0.032 mg/mL。


 
SFE和PSE都是在相同的温度和处理时间下运行。SFE技术使用的溶液总量明显比PSE要少，这就意味着节省了大量时间。
由于干燥时间减少和溶剂处理成本降低，SF E法还节约了其他方面的成本。相比PSE技术要蒸发280毫升溶剂，SFE技术只需蒸发20毫升溶剂，需时较少。对于两者中任一流程，分析之前基本不需要任何样品处理，同时分析也简单、快速（40分钟）。图4 显示的是在SFE萃取前和萃取后核桃的情况。颜色变化是由于在萃取过程中去掉了油的原因。


结论
实验结果反映了SFE和PSE技术可以成功地在相同的仪器上执行。将CO2作为γ-生育酚的萃取和分析的主要溶剂的优势在于，提供了一种简单、快速和绿色技术的强大组合，同时与PSE和其他碳氢基替代方法相比，最大限度地减少了溶剂使用量和降低了处理成本。由于其具备可升级性，SFE是适于从核桃以及其他天然产品中萃取γ-生育酚的可行的试用/生产工艺。
 
参考文献
[1] AM J Clin Nutr.2001年12月；74(6): 714-22.
 
关于沃特世公司 (www.waters.com)
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