超临界流体( Supercritical Fluid，即SCF) 是指温度和压力都处于临界点以上的流体，可同时表现出液体与气体的特点，具有特殊的物理性质和热力学性质。超临界流体萃取技术( Supercritical Fluid Extraction，即SFE) 正是一种利用超临界流体的该特殊性质进行萃取的高效、清洁的新兴分离、提取手段。
1 超临界流体萃取技术
1. 1 超临界流体萃取技术的基本原理
超临界流体萃取的溶质与溶剂分离过程是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。超临界状态下的流体具有很高的渗透能力和溶解能力，在较高压力条件下，将溶质溶解在流体中; 当流体的压力降低或者温度升高时，流体的密度变小、溶解能力减弱，导致流体中的溶质析出，从而实现萃取的目的。
1. 2 超临界流体萃取技术的发展过程
超临界流体的应用型研究在近些年才初有成效，但其学术研究起步比较早，可追溯到19 世纪。1822 年，Cagniard 首次报道了物质的临界现象。1850 年，英国女王学院的ThomasAndrews 博士首先对CO2的超临界现象进行了研究，并在1869年的英国皇家学术会议上发表了超临界实验装置和超临界现象观察的论文。1879 年，就发现了超临界状态下的流体具有极强的溶解能力，这为超临界流体的发展和应提供了理论依据。但在此后相当长的一段时间里，超临界流体的研究进展缓慢。一直到1955 年，Todd 和Elgin 首次指出了超临界状态下的流体对类似于固体的不挥发性物质的溶解特性，这为超临界流体用于分离过程提供了可行性。20 世纪70 年代初，成功利用超临界CO2萃取咖啡豆中的咖啡因，自此超临界流体的发展及其应用进入了一个新的阶段。1979 年联邦德国的HAG 公司首先建成了用超临界流体萃取技术除去咖啡中咖啡碱的生产线。日本开发的一种耐高压的螺旋进样系统，在一定程度上解决了固相原料的进料问题以及固相残渣的出料问题，从而实现了固相物料的连续萃取。虽然国内对超临界流体的研究起步较晚，但发展迅速，目前已经有一部分技术初步实现了工业化应用。
1. 3 超临界流体萃取技术的特点
超临界流体的密度接近于液体，粘度却接近于普通气体，而扩散能力又比液体大100 ～ 1000 倍，因此超临界流体具有很高的溶解能力和很好的流动性以及传质性能。物质的溶解能力与溶剂的密度直接相关。研究人员可通过调节超临界流体的温度和压力来快速调整流体的密度，进而调整其对目标提取物的溶解度，实现选择性地提取目标成份。
CO2是大自然里最常见的气体之一，不仅不可燃、安全无毒、来源丰富，而且其临界温度较低，接近常温，因此可利用超临界CO2在低温条件下对热敏性物质和易被氧化成分进行分离、纯化。超临界CO2等作为萃取溶剂，可通过调节萃取条件( 如萃取温度、萃取压力) 来减弱流体的溶解能力，从而使目标成分从流体中分离出来; 而且分离回收溶剂的过程不会发生相变，能耗也较低。
2 超临界流体萃取技术的应用
2. 1 超临界流体萃取技术在食品工业中的应用
超临界流体萃取技术在食品工业中的应用已有相当长的历史，而且发展迅速，并取得了一定成效。目前在植物油脂的萃取( 大豆、可可豆、咖啡) 、动物油脂的萃取( 鱼油、肝油) 、天然香精香料以及色素的提取、烟草尼古丁的脱除及食品安全监测等方面的研究及应用都取得了显著成效，甚至其中一部分技术已经应用到了工业生产当中。
通过单因素实验和正交实验，得到超临界CO2萃取大豆油的最优工艺条件: 温度45 ℃、压力25 MPa、颗粒度50 目、萃取时间60 min，大豆中油的萃取率可高达21. 48%。利用超临界CO2萃取了杨梅核仁油脂，萃取条件为: 温度52. 20 ℃、压力35. 03 MPa、时间29. 68 min，并对杨梅核仁油脂的组成和抗氧化活性进行了研究。以小米糠为原料，采用超临界CO2萃取技术提取小米糠油，研究了萃取压力、萃取温度、萃取时间等因素对小米糠油萃取率的影响，在最优工艺下的的萃取率高达91. 5%，且产品在风味、色泽、外观状态以及亚油酸含量等方面均表现良好，而且后期无需对其进行脱胶脱色脱臭处理。通过单因素试验和响应面试验，研究了超临界CO2萃取花椒精油的工艺条件，研究结果表明萃取压力对精油萃取率的影响最大，萃取时间次之，萃取温度的影响最小，最佳萃取工艺条件为萃取压力26. 3 MPa、萃取时间为2. 53 h、萃取温度为49. 9395 ℃、萃取CO2流量为21 L/h、萃取样品粒径为60 目，此时花椒精油的萃取率为11. 15%。采用超临界流体萃取烟叶中农残马来酰肼，用高效液
相色谱检测马来酰肼残留量。
2. 2 超临界流体萃取技术在制药工业中的应用
与传统的有机溶剂提取技术相比较，超临界流体萃取技术具有提取速率高，选择性强、操作温度低、无毒、无溶剂残留、溶剂可循环使用，以及对天然植物中活性成分和热敏性成分破坏少等优点，已成为一种理想的天然药物提取手段，在挥发油、黄酮类、皂苷类、多糖类和生物碱等天然药用成分提取方面应用较多。
采用超临界萃取法从安徽野生菊科植物艾草中提取挥发油，通过气相色谱—质谱法对其化学成分进行分析，分离鉴定出了50 个成分。研究了不同提取方法对艾叶挥发油成分的影响，结果表明超临界流体CO2萃取所得挥发油的化学成分较复杂，且极性较小的成分含量较高; 而水蒸汽蒸馏法所得挥发油的化学成分主要集中在极性较大的醇类，极性较小的挥发成分较少。研究了超临界CO2流体萃取浙贝母花生物碱的提取工艺，通过单因素试验和正交试验优化，确定了最佳萃取工艺参数，在此工艺条件下总生物碱的理论提取率为( 3. 52 ± 0. 15) mg /g。利用超临界CO2提取甘草多糖，通过试验确定了最佳萃取工艺，并研究了最佳工艺条件下所得多糖的抗氧化活性。
2. 3 超临界流体萃取技术在天然香料工业中的应用
传统的天然香料提取方法有水蒸气蒸馏法、浸提法、压榨法、吸收法等，这些方法或多或少会有加热操作，不可避免地会导致天然香料中的热敏性成分和化学性质不稳定物质遭受一定程度的破坏，从而丧失其部分特有的香气与味道。超临界流体萃取技术凭借其本身的独特优势，在天然香料工业领域的研究非常活跃。
研究了压力、温度以及时间等萃取条件对超临界CO2萃取沉香精油的影响，并确定了最佳的萃取工艺条件。通过超临界CO2萃取法对薄荷油的有效成分进行了提取，并与传统提取方法进行了对比，研究结果表明超临界CO2萃取法的提取率要高于传统提取方法的提取率。采用超临界CO2萃取法分别提取不同产地的薰衣草干花精油，并通过GC － MS 分析两种精油的化学成分，研究结果表明两种精油中的主要成分含量都符合国标要求，且品质较好。
2. 4 超临界流体萃取技术在环境保护领域中的应用
超临界流体萃取法有萃取和蒸馏的双重作用，可用于有机物的分离、精制。PAHs 是弱极性的有机物，是近年来常用超临界流体萃取技术处理的有机污染物。通过采用超临界流体萃取技术，选用CO2为流体介质，较好地处理了包括PAHs 在内的石油烃污染物，萃取效率达80% 以上。用超临界流体萃取沉积物和土壤中的PAHs，在最佳条件下测得PAHs 的加标回收率超过90%。成功利用超临界流体对土壤和海底沉淀物中的伐灭磷、甲基对硫磷、对硫磷等七种有机磷农药进行萃取，并建立了相应的方法，而且此方法已成功用于实测土壤和海底沉积物中有机磷农药的测定。
超临界CO2流体是一种非极性溶剂，一般情况下金属成分很难溶解在其中。因此，早期的研究者认为利用超临界CO2流体处理土壤中的金属离子是不可行的。随着研究的深入，有研究者发现超临界流体体系中加入合适的络合剂或螯合剂，与金属离子作用，将其转换成电中性配合物，能够促使这些物质在超临界CO2流体中溶解。现在，超临界流体萃取技术已被应用于去除核废料中的放射性金属离子。
3 结语
作为一种绿色环保技术，超临界流体萃取技术已经在食品、制药、天然香料和环境保护等领域内得到了广泛的应用和深入的研究。但是，目前这项技术的应用过程中还有很多问题有待解决，离工业化还有很大的距离。相信随着国内外专家对超临界流体萃取技术研究的不断深入，它在各个领域的发展会越来越往规模化、产业化方向进行，其应用将会更加深入和广泛。