超临界CO2 /甲醇体系中黄芩素与汉黄芩素的吸附平衡及扩散系数研究：为SF-SMB绿色分离技术提供数据支撑

本研究针对黄芩素(baicalein)与汉黄芩素(wogonin)结构相似导致的分离难题，采用超临界流体色谱(SFC)结合模拟移动床(SF-SMB)技术，通过特征点洗脱法(ECP)测定其在ZorBax SB-CN柱上的吸附平衡数据（最大吸附量分别达70.10 kg/m3 和45.25 kg/m3 ），并利用Taylor-Aris峰展宽法获得扩散系数，为开发绿色高效的工业化分离平台奠定理论基础。

　　

黄芩素和汉黄芩素作为黄芩中两种重要的黄酮类活性成分，因其卓越的抗氧化、抗炎和抗癌活性备受关注。然而，这两种化合物结构高度相似，传统分离方法如溶剂萃取和高速逆流色谱存在耗时长、溶剂消耗大等问题。超临界流体模拟移动床色谱(SF-SMB)技术结合了超临界流体色谱(SFC)的环保特性和模拟移动床(SMB)的连续生产优势，但该技术的开发亟需基础物性数据支撑。

为解决这一瓶颈问题，国内研究人员通过特征点洗脱法(ECP)测定了两种成分在ZorBax SB-CN色谱柱上的吸附平衡数据，发现其符合Langmuir模型，且在低温(308.15 K)和低密度条件下吸附量最大。同时采用Taylor-Aris峰展宽法测定扩散系数，发现该系数随压力升高或温度降低而减小。这些数据为SF-SMB工艺参数优化提供了关键依据，相关成果发表于《The Journal of Supercritical Fluids》。

关键技术方法包括：1) 使用含0.2 wt.%磷酸的甲醇作为改性剂；2) 通过ECP法建立Langmuir吸附模型；3) 采用Taylor-Aris法计算扩散系数；4) 在308.15-318.15 K、12-16 MPa条件下系统考察温度、压力和密度的影响。

【吸附平衡数据】
研究发现：

• 黄芩素最大吸附量(70.10 kg/m³
  )显著高于汉黄芩素(45.25 kg/m³
  )
• 吸附量随温度升高而降低，318.15 K时两种成分吸附量较308.15 K分别下降约15%和18%
• 密度每增加0.1 g/cm³
  ，吸附量平均降低8-12%

【扩散系数】
关键发现：

• 扩散系数与温度呈正相关，308.15 K时扩散系数较318.15 K低20-25%
• 压力从12 MPa升至16 MPa导致扩散系数下降30-35%
• 密度增加0.1 g/cm³
  使扩散系数降低约15%

结论与讨论：
该研究首次系统测定了超临界CO₂
/甲醇体系中黄芩素与汉黄芩素的基础物性参数。Mingyu Yan等建立的吸附模型能准确预测过载洗脱行为，而扩散系数数据为传质过程模拟提供了关键输入。这些发现不仅解决了SF-SMB工艺开发的数据缺失问题，更为重要的是：1) 证实通过调节温度(308.15 K最佳)和密度(0.8 g/cm³
左右)可实现选择性调控；2) 为其他黄酮类化合物的绿色分离提供了方法学参考；3) 推动中药活性成分分离技术向连续化、智能化方向发展。该研究标志着超临界流体色谱技术在天然产物分离领域从分析级向制备级的重大跨越。