中药复方是中医治病的主要临床应用形式,复方中的化学成分是中药发挥药效作用的物质基础。由于中药及复方成分复杂,因此怎样尽量多地提取有效成分,同时又最大限度地除去杂质,是提取工艺研究的核心；同时又是减少剂量、创新剂型、提高临床疗效的基本前提。故中药复方提取的新技术、新工艺日益受到重视。中药复方作为我国传统中药的最主要部分和独特之处,传统落后的工艺制约了其发展,从而影响了整个中药产业。单味中药的超声强化超临界CO2萃取已经进行了大量的研究,证明具有很多的优势。目前使用超声强化超临界CO2萃取技术对中药复方进行萃取工艺的研究及新药开发还是一个空白。如何采用超声强化超临界CO2萃取技术进行中药复方的研究开发及产业化,加速中药现代化进程,真正改变传统落后的中药生产工艺,具有十分重要的意义。 本文以复方丁香肉桂为萃取对象,以挥发油得率为指标,通过单因素实验,响应曲面实验和正交实验系统地对超临界CO2萃取和超声强化超临界CO2萃取复方丁香肉桂挥发油的工艺进行了深入的研究和探讨。考察了萃取温度、萃取压力、萃取时间、CO2流量、原料颗粒度、超声频率、超声功率密度、超声辐照方式等对挥发油得率的影响,并确定了最佳萃取工艺参数。实验结果表明：超临界CO2萃取复方丁香肉桂挥发油的最优工艺参数为萃取温度49.7℃、萃取压力25MPa、萃取时间4.0 h、CO2流量3.0 L/h,此时挥发油得率为11.17％；超声强化超临界CO2萃取复方丁香肉桂挥发油的最优工艺参数为萃取压力25 MPa、萃取时间4.0 h、CO2流量3.0 L/h、超声功率密度60 W/L,此时挥发油得率为11.60％；超声强化超临界CO2萃取复方丁香肉桂挥发油时,可以提高挥发油得率。 超声强化正己烷提取过程：使提取时间缩短,挥发油得率提高；超声能够对超临界CO2萃取过程也具有强化作用：降低萃取压力、缩短萃取时间,而且挥发油得率也明显提高。在水蒸气蒸馏提取、正己烷回流提取、超声强化正己烷提取、超临界CO2萃取和超声强化超临界CO2萃取五种不同的提取方法所得到的挥发油中,Cinnamaldehyde,Eugenol,Caryophyllene和Eugenol acetate都是萃取物的主要成分,在正己烷提取或超临界CO2萃取中加入超声波后,没有改变正己烷或超临界CO2流体对溶质的选择性和挥发油各主要成分的结构。正己烷回流提取和超声强化正己烷提取的复方丁香肉桂挥发油物理性质基本相同,超临界CO2萃取和超声强化超临界CO2萃取的复方丁香肉桂挥发油物理性质也相近。采用超声强化正己烷提取或超临界CO2萃取,对复方丁香肉桂挥发油的品质不会产生影响。但是,前两种方法和后两种方法相比,前两种方法提取的挥发油含有有机溶剂且色泽较深,而且后两种方法提取的挥发油不含有机溶剂且色泽较浅。相对于水蒸气蒸馏法,超临界CO_2萃取和超声强化超临界CO_2萃取的挥发油得率明显提高,但色泽没有明显差异。根据质量衡算微分模型,运甩Fick第一定律,分别建立了超临界CO_2萃取和超声强化超临界CO2萃取复方丁香肉桂挥发油的动力学模型Y=13.10×(1-e~(-0.3921×t))和Y=13.39×(1-e~(-0.4706×t))。这两个模型都能够较好的拟合各个萃取的实验数据,同时从模型模拟SCE和USCE所得到的不同Y∞和K可以说明,超声对超临界CO_2萃取具有强化作用,模型对萃取过程的工业放大也具有重要的指导意义。 在丁香挥发油、肉桂挥发油和复方丁香肉桂挥发油的萃取过程中,复方实际值大于单方加和值,挥发油得率增加量随着萃取时间的增加先增加后降低。其动力学萃取过程能够用ΔY=13.39×(1-e~(-0.4706×t))-11.285×(1-e~(-0.4045×t))-1.935×(1-e~(-0.4465×t))进行很好的模拟。萃取了的丁香酚与以肉桂醛为代表的单味药肉桂综合作用的结果是使其自身在超临界CO_2流体的溶解度增强,同理,对肉桂醛也一样,这是复方实际值大于单方加和值的一个最主要原因；同时,合提时丁香和肉桂的某些成分之间发生了相互作用,导致更多的复方丁香肉桂中其它成分向超临界CO_2流体中传递,例如：α-Cadinol和2,4,6-Trimethox-yacetophenone等这些都是在分提时没有发现的,这是复方实际值大于单方加和值的一个次要原因,所有这些都可以使复方实际值大于单方加和值。合提时β-石竹烯和乙酰丁香酚的质量含量却降低,但从全局看不占主导作用。复方实际值大于单方加和值是上述原因综合作用的结果。 本文从实验和理论两个方面系统地研究了超声强化正己烷和超声强化超临界CO_2流体萃取复方丁香肉桂挥发油的机理。锡薄纸实验和超声在正己烷中空化阈值的基本计算说明超声在正己烷中产生了空化现象。超声强化正己烷提取的机理主要归结于超声的空化效应。超声在正己烷中具有破碎效应,物料被破碎,粒径变小,削弱其对细胞内有效成分溶出细胞的阻碍作用,并且与提取溶剂正己烷的接触面积增大；超声可以使细胞溶胀指数明显提高,促进细胞溶胀；另外,超声作用促进了溶质的扩散,提高了传质系数,增大了传质界面积,使传质推动力变大,从而从整体上对正己烷提取过程产生强化效应。锡薄纸实验和超声在超临界CO_2流体中空化阈值的基本计算说明超声在超临界CO2流体中不产生空化现象(提取过程中温度固定,这样热效应就可以忽略不计)。由超声引起的机械作用力以极快速变化的质点振动,一方面对颗粒外部的CO2流体造成湍动作用,破坏颗粒表面滞留层,减薄传质边界层,增大传质系数,促进颗粒外部的传质过程；另一方面,它可有效地波及到颗粒内部,对颗粒内表面进行“冲刷”、“更新”表面,对微孔内的超临界CO2流体实行“微搅拌”,从而减小内扩散阻力,加速内扩散,强化物料内部的传质；同时,超声能的传递可使溶质活化,降低过程的能垒,增大溶质分子的运动,加速其溶解。因此,超声能从整体上对超临界CO2萃取过程起强化作用。由于萃取过程中一直保持恒温,不考虑热效应。所以,超声强化超临界CO2流体萃取的机理不是源于超声空化效应和热效应,而是超声波的机械效应。超声强化超临界CO2萃取复方丁香肉桂所得挥发油在小鼠热板实验和醋酸扭体实验中镇痛效果确切,能够明显有效延长小鼠疼痛反应潜伏期,减少小鼠因醋酸所致扭体反应次数,在给药剂量为0.250 g(原生药)/kg或0.500 g(原生药)/kg时,该挥发油均具有明显的镇痛效果,且有一定的量效关系,以中剂量和大剂量镇痛效果较好,并且和SD挥发油中剂量组镇痛效果相当或比其更好。这些为该挥发油在临床上的镇痛作用提供了一定的药理学依据。 结合现有的24 L超临界CO2萃取设备的特点,设计了可用于强化24 L超临界CO2萃取的超声强化装置。然后以复方丁香肉桂为萃取对象,以挥发油得率为指标,对无超声强化和有超声强化的24 L超临界CO2萃取的效果、有超声强化的24 L超临界CO2合提与分提复方丁香肉桂挥发油的效果进行了对比,实验结果表明：当萃取时间为3.0 h时,相对于24 L超临界CO2萃取,有超声强化的24 L超临界CO2萃取复方丁香肉桂时,挥发油得率提高了6.93％；相对于复方丁香肉桂分提,合提时挥发油得率提高了6.03％。