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摘 要 多糖是一种重要的生物活性物质，本文在简要介绍亚临界水及亚临界水提取的基础上，大致分析了提取过程中的影响因素，并列举了近年来亚临界提取技术在多糖类化合物提取方面取得的进展，最后展望了该研究可能进行的方向，为其进一步发展提供参考。
关键词 亚临界水提取技术（SCWE） 多糖类化合物 提取
多糖，一类具有免疫调节、降血脂、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、抗炎等众多生理功效和临床作用的生物活性物质，在药物开发、疾病治疗、身体保健等方面具有众多的应用实例和广阔的应用前景。[1]因此，在多糖类生物活性物质的提取方面取得了一定的成就，但传统的溶剂浸提、水提醇沉等方法多使用有机溶剂、且提取周期长、操作繁琐、产物收率低、后处理麻烦，既不符合绿色化学的理念，提取效率也有待提高。继而发展出众多新型提取手段，其中亚临界水提取技术凭借众多优势，广泛应用于多糖类生物活性物质的提取方面，取得了众多进展，为其后续研究、生产提供了新的选择。
一、亚临界水提取技术
亚临界水（Sub-critical water，SCW），水的一种特殊存在状态，即当温度控制在水沸点至水临界温度间（100℃～374℃），压力小于水临界压力（≤22.05MPa）时，仍然保持液体的一种特殊状态。亚临界水提取（Sub-critical Water Extraction，SCWE）技术，是以亚临界水为提取溶剂，控制相应的影响因素，对原料中目标成分进行提取的新型提取技术。
水为提取溶剂，与传统提取方法相比，具有少或无溶剂杂质残留、对环境无污染、后处理简单等优点，更加符合绿色化学的理念。且在亚临界这种特殊的状态下，水的微观结构会发生一些相应的变化，从而使亚临界水提取技术具有一些独特的提取原理及应用优势。例如，在亚临界状态下升高温度，水的介电常数逐渐减小，极性逐渐减弱，溶剂的表面张力及粘度降低，水的电离程度也会增加，产生的H 、OH-浓度也比正常温度下要高，从而可扩展用于不同极性溶质的提取，也有利于溶质分子的扩散，提高扩散系数，从而加快提取速度，缩短相应溶质的提取时间，提高生产效率，并且增加的H 、OH-可作为体系中酸、碱催化剂，减少反应中强酸强碱等传统化学催化剂的使用。是一种提取率高，耗时短，无有机溶剂残留，环境友好的绿色、高效的提取技术。
二、亚临界水提取技术的影响因素及优化
（一）提取温度
通常是亚临界水提取技术的主要影响因素，多数情况下，随着温度的升高，溶质的溶解度及扩散速率等相应增大，并且亚临界状态下溶剂水粘度降低，因而多体现出提取率随温度升高而增加的结果，而当温度过高时，多糖类化合物会发生焦糖化，分解等反应，溶剂的极性、承载力、密度也会减小，可能并不适合相应多糖溶质的提取，因而多出现一定温度后提取率不同程度减小的变化趋势。
（二）提取料液比
提取率随着料液比的升高而多呈现先增后减或先增加后趋平的变化趋势，可能是因为最初料液比过低时，多糖类目标产物浓度梯度较小，不利于扩散，而当料液比过高时又可能导致提取液过于稀释，使得可分解多糖部分水解，并且不利于后期浓缩、纯化等操作。
（三）提取时间
提取时间延长，其对提取率的影响同样多呈现先增后减或先增加后趋平的变化趋势。时间过短，有可能造成原料提取不充分，从而提取率过低的问题。当时间延长，多糖类化合物从原料中充分提取，则提取率不再增加，若多糖类化合物可部分分解，则在亚临界温度下长时间高温提取，可能会造成部分水解，从而导致提取率下降。
（四）提取压力
由于在水保持液态的亚临界状态下，提取压力对提取率的影响较弱，多呈现平稳或较微弱增长后平稳。提取率微弱提高的原因可能是压力升高，溶剂水密度略微增加，有利于渗入被提取物中，并且溶解能力可能有一定的提升，从而加速了多糖类化合物的提取。
通常，方案优化是在单因素实验结果的基础上，通过正交法、响应面法等分析方法进行参数优化选择。
上述为大多数学者在探究提取条件时选择的考察参数及大致变化规律和分析方法，除此之外，在多糖类化合物甚至在生物活性物质提取方面还有学者选择了pH、粒径、水流流速、提取次数等因素作为影响因素进行研究。对于所研究的参数对象及范围、以及最终确定的最优工艺条件，应根据不同原料及目标提取物的性质，配合所使用的仪器设配，综合考虑实验、生产实际要求，提取效率，能源消耗，环境保护等反面进行选择。
三、亚临界水提取技术的在多糖类化合物提取方面的应用
（一）提取技术应用实例
（二）提取技术辅助强化
杜易平[2]等人采用微波辅助亚临界水提取技术提取杨黄多糖，经过四因素三水平的正交实验确定最佳提取条件为料液比1∶20，提取时间8 min，微波功率400 W，提取压强1.0 MPa，不仅缩短时间，对应19.68%的杨黄粗多糖得率也高于传统加热回流提取法8.64%的多糖得率，适合于杨黄多糖的提取。
闵志玲[3]利用超声耦合亚临界水提取方法提取香菇多糖，在实验的基础上通过响应曲面法确定了最佳工艺条件：提取温度187℃，提取时间40min，料液比1∶30，提取壓力5MPa，超声电功率200W。通过实验证明，在最优条件下，不仅提取得率最高，而且多糖抗氧化能力也是最强。并且通过实验与模型分析，证明超声对于亚临界水提取技术的增强作用原理是超声空化效应及机械效应。为亚临界水提取技术的实际应用及理论研究做出贡献。
亚临界水提取技术以纯水为溶剂，而加入适当的小分子无机化合物或少量有机溶剂，可以进一步增加相应物质的提取能力。常用夹带剂有硫酸、氢氧化钠、乙醇等。例如韩业辉[4]在提取豆渣多糖时加入盐酸，并将盐酸添加量也作为一个考察因素，经过五因素四水平的正交试验确定提取温度140℃，料液比1∶30，提取时间7 min，压力1.2 MPa，盐酸用量为6 ml，为最佳提取工艺，还原糖得率达到57.2%，高于传统提取手段。
此外在其他生物活性物质提取方面取得一定进展的酶辅助法[5]等也应可用于某些特殊多糖类化合物的提取，但目前少有报道。
四、展望
亚临界水提取技术，凭借收率高、用时短、无有机溶剂残留、后处理简单、环境友好等优势，广泛地应用于不同原料，尤其是中药、食品以及残渣废弃物中多糖类有效成分的提取，取得了众多进展，为其后续研究、生产提供了新的选择，是一种前景广阔的新型提取手段。除了现阶段在多糖类化合物提取方面取得的成就外，在（一）确定更多原料来源所含多糖类生物活性物质的提取工艺条件，提高相关原料附加值；（二）与强化辅助手段相结合，进一步提高产率；（三）与相关反应结合，对更高活性、更高价值的反应产物进行一步提取，缩短工艺路线；（四）亚临界中、大规模提取设备及针对性工艺路线的开发等方面可能可以进行更加深入的研究。
参考文献：
[1]杨日福.亚临界水提取香菇多糖的研究[A].中国国际科技促进会、国家级安阳高新技术产业开发区管委会、河南省亚临界萃取设备工程技术研究中心.首届中国亚临界生物萃取技术发展论坛论文集[C].中国国际科技促进会、国家级安阳高新技术产业开发区管委会、河南省亚临界萃取设备工程技术研究中心：北京城建联企业管理咨询中心，2016：9.
[2]杜易平，张亚婕，李艳，夏国华，解冰.微波辅助亚临界水提取杨黄多糖[J].实用药物与临床，2017，20（12）：1407- 1409.
[3]闵志玲.超声耦合亚临界水提取香菇多糖的研究[D].华南理工大学，2015.
[4]韩业辉.亚临界水水解豆渣多糖工艺条件的研究[J].安徽农业科学，2015，43（35）：151- 152 175.
[5]卢薇，丁简，官燕华，王金梅，杨晓泉.酶辅助亚临界水提取高温豆粕蛋白及其性质研究[J].现代食品科技，2015，31（01）：126- 130 95.
关键词 亚临界水提取技术（SCWE） 多糖类化合物 提取
多糖，一类具有免疫调节、降血脂、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、抗炎等众多生理功效和临床作用的生物活性物质，在药物开发、疾病治疗、身体保健等方面具有众多的应用实例和广阔的应用前景。[1]因此，在多糖类生物活性物质的提取方面取得了一定的成就，但传统的溶剂浸提、水提醇沉等方法多使用有机溶剂、且提取周期长、操作繁琐、产物收率低、后处理麻烦，既不符合绿色化学的理念，提取效率也有待提高。继而发展出众多新型提取手段，其中亚临界水提取技术凭借众多优势，广泛应用于多糖类生物活性物质的提取方面，取得了众多进展，为其后续研究、生产提供了新的选择。
一、亚临界水提取技术
亚临界水（Sub-critical water，SCW），水的一种特殊存在状态，即当温度控制在水沸点至水临界温度间（100℃～374℃），压力小于水临界压力（≤22.05MPa）时，仍然保持液体的一种特殊状态。亚临界水提取（Sub-critical Water Extraction，SCWE）技术，是以亚临界水为提取溶剂，控制相应的影响因素，对原料中目标成分进行提取的新型提取技术。
水为提取溶剂，与传统提取方法相比，具有少或无溶剂杂质残留、对环境无污染、后处理简单等优点，更加符合绿色化学的理念。且在亚临界这种特殊的状态下，水的微观结构会发生一些相应的变化，从而使亚临界水提取技术具有一些独特的提取原理及应用优势。例如，在亚临界状态下升高温度，水的介电常数逐渐减小，极性逐渐减弱，溶剂的表面张力及粘度降低，水的电离程度也会增加，产生的H 、OH-浓度也比正常温度下要高，从而可扩展用于不同极性溶质的提取，也有利于溶质分子的扩散，提高扩散系数，从而加快提取速度，缩短相应溶质的提取时间，提高生产效率，并且增加的H 、OH-可作为体系中酸、碱催化剂，减少反应中强酸强碱等传统化学催化剂的使用。是一种提取率高，耗时短，无有机溶剂残留，环境友好的绿色、高效的提取技术。
二、亚临界水提取技术的影响因素及优化
（一）提取温度
通常是亚临界水提取技术的主要影响因素，多数情况下，随着温度的升高，溶质的溶解度及扩散速率等相应增大，并且亚临界状态下溶剂水粘度降低，因而多体现出提取率随温度升高而增加的结果，而当温度过高时，多糖类化合物会发生焦糖化，分解等反应，溶剂的极性、承载力、密度也会减小，可能并不适合相应多糖溶质的提取，因而多出现一定温度后提取率不同程度减小的变化趋势。
（二）提取料液比
提取率随着料液比的升高而多呈现先增后减或先增加后趋平的变化趋势，可能是因为最初料液比过低时，多糖类目标产物浓度梯度较小，不利于扩散，而当料液比过高时又可能导致提取液过于稀释，使得可分解多糖部分水解，并且不利于后期浓缩、纯化等操作。
（三）提取时间
提取时间延长，其对提取率的影响同样多呈现先增后减或先增加后趋平的变化趋势。时间过短，有可能造成原料提取不充分，从而提取率过低的问题。当时间延长，多糖类化合物从原料中充分提取，则提取率不再增加，若多糖类化合物可部分分解，则在亚临界温度下长时间高温提取，可能会造成部分水解，从而导致提取率下降。
（四）提取压力
由于在水保持液态的亚临界状态下，提取压力对提取率的影响较弱，多呈现平稳或较微弱增长后平稳。提取率微弱提高的原因可能是压力升高，溶剂水密度略微增加，有利于渗入被提取物中，并且溶解能力可能有一定的提升，从而加速了多糖类化合物的提取。
通常，方案优化是在单因素实验结果的基础上，通过正交法、响应面法等分析方法进行参数优化选择。
上述为大多数学者在探究提取条件时选择的考察参数及大致变化规律和分析方法，除此之外，在多糖类化合物甚至在生物活性物质提取方面还有学者选择了pH、粒径、水流流速、提取次数等因素作为影响因素进行研究。对于所研究的参数对象及范围、以及最终确定的最优工艺条件，应根据不同原料及目标提取物的性质，配合所使用的仪器设配，综合考虑实验、生产实际要求，提取效率，能源消耗，环境保护等反面进行选择。
三、亚临界水提取技术的在多糖类化合物提取方面的应用
（一）提取技术应用实例
（二）提取技术辅助强化
杜易平[2]等人采用微波辅助亚临界水提取技术提取杨黄多糖，经过四因素三水平的正交实验确定最佳提取条件为料液比1∶20，提取时间8 min，微波功率400 W，提取压强1.0 MPa，不仅缩短时间，对应19.68%的杨黄粗多糖得率也高于传统加热回流提取法8.64%的多糖得率，适合于杨黄多糖的提取。
闵志玲[3]利用超声耦合亚临界水提取方法提取香菇多糖，在实验的基础上通过响应曲面法确定了最佳工艺条件：提取温度187℃，提取时间40min，料液比1∶30，提取壓力5MPa，超声电功率200W。通过实验证明，在最优条件下，不仅提取得率最高，而且多糖抗氧化能力也是最强。并且通过实验与模型分析，证明超声对于亚临界水提取技术的增强作用原理是超声空化效应及机械效应。为亚临界水提取技术的实际应用及理论研究做出贡献。
亚临界水提取技术以纯水为溶剂，而加入适当的小分子无机化合物或少量有机溶剂，可以进一步增加相应物质的提取能力。常用夹带剂有硫酸、氢氧化钠、乙醇等。例如韩业辉[4]在提取豆渣多糖时加入盐酸，并将盐酸添加量也作为一个考察因素，经过五因素四水平的正交试验确定提取温度140℃，料液比1∶30，提取时间7 min，压力1.2 MPa，盐酸用量为6 ml，为最佳提取工艺，还原糖得率达到57.2%，高于传统提取手段。
此外在其他生物活性物质提取方面取得一定进展的酶辅助法[5]等也应可用于某些特殊多糖类化合物的提取，但目前少有报道。
四、展望
亚临界水提取技术，凭借收率高、用时短、无有机溶剂残留、后处理简单、环境友好等优势，广泛地应用于不同原料，尤其是中药、食品以及残渣废弃物中多糖类有效成分的提取，取得了众多进展，为其后续研究、生产提供了新的选择，是一种前景广阔的新型提取手段。除了现阶段在多糖类化合物提取方面取得的成就外，在（一）确定更多原料来源所含多糖类生物活性物质的提取工艺条件，提高相关原料附加值；（二）与强化辅助手段相结合，进一步提高产率；（三）与相关反应结合，对更高活性、更高价值的反应产物进行一步提取，缩短工艺路线；（四）亚临界中、大规模提取设备及针对性工艺路线的开发等方面可能可以进行更加深入的研究。
参考文献：
[1]杨日福.亚临界水提取香菇多糖的研究[A].中国国际科技促进会、国家级安阳高新技术产业开发区管委会、河南省亚临界萃取设备工程技术研究中心.首届中国亚临界生物萃取技术发展论坛论文集[C].中国国际科技促进会、国家级安阳高新技术产业开发区管委会、河南省亚临界萃取设备工程技术研究中心：北京城建联企业管理咨询中心，2016：9.
[2]杜易平，张亚婕，李艳，夏国华，解冰.微波辅助亚临界水提取杨黄多糖[J].实用药物与临床，2017，20（12）：1407- 1409.
[3]闵志玲.超声耦合亚临界水提取香菇多糖的研究[D].华南理工大学，2015.
[4]韩业辉.亚临界水水解豆渣多糖工艺条件的研究[J].安徽农业科学，2015，43（35）：151- 152 175.
[5]卢薇，丁简，官燕华，王金梅，杨晓泉.酶辅助亚临界水提取高温豆粕蛋白及其性质研究[J].现代食品科技，2015，31（01）：126- 130 95.