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超声波中药提取原理与应用

 

超声波指频率高于20KHz,人的听觉阈以外的声波。

超声波提取在中药制剂质量检测中(药检系统)已广泛应用。《中华人民共和国药典》中,应用超声波处理的有232个品种,且呈日渐增多的趋势。

近年来,超声波技术在中药制剂提取工艺中的应用越来越受到关注。超声波技术用于天然产物有效成分的提取是一种非常有效的方法和手段。作为中药制剂取工艺的一种新技术,超声波提取具有广阔的前景。

超声波提取是利用超声波具有的机械效应,空化效应和热效应,通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取生物有效成分。

1、提取原理

1)机械效应  超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动,从而强化介质的扩散、传播,这就是超声波的机械效应。超声波在传播过程中产生一种辐射压强,沿声波方向传播,对物料有很强的破坏作用,可使细胞组织变形,植物蛋白质变性;同时,它还可以给予介质和悬浮体以不同的加速度,且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度。从而在两者间产生摩擦,这种摩擦力可使生物分子解聚,使细胞壁上的有效成分更快地溶解于溶剂之中。

2)空化效应  通常情况下,介质内部或多或少地溶解了一些微气泡,这些气泡在超声波的作用下产生振动,当声压达到一定值时,气泡由于定向扩散(rectieddiffvsion)而增大,形成共振腔,然后突然闭合,这就是超声波的空化效应。这种气泡在闭合时会在其周围产生几千个大气压的压力,形成微激波,它可造成植物细胞壁及整个生物体破裂,而且整个破裂过程在瞬间完成,有利于有效成分的溶出。

3)热效应  和其它物理波一样,超声波在介质中的传播过程也是一个能量的传播和扩散过程,即超声波在介质的传播过程中,其声能不断被介质的质点吸收,介质将所吸收的能量全部或大部分转变成热能,从而导致介质本身和药材组织温度的升高,增大了药物有效成分的溶解速度。由于这种吸收声能引起的药物组织内部温度的升高是瞬间的,因此可以使被提取的成分的生物活性保持不变。

此外,超声波还可以产生许多次级效应,如乳化、扩散、击碎、化学效应等,这些作用也促进了植物体中有效成分的溶解,促使药物有效成分进入介质,并于介质充分混合,加快了提取过程的进行,并提高了药物有效成分的提取率。

2、超声波提取的特点

1)超声波提取时不需加热,避免了中药常规煎煮法、回流法长时间加热对有效成分的不良影响,适用于对热敏物质的提取;同时,由于其不需加热,因而也节省了能源。

2)超声波提取提高了药物有效成分的提取率,节省了原料药材,有利于中药资源的充分利用,提高了经济效益。

3)溶剂用量少,节约了溶剂。

4)超声波提取是一个物理过程,在整个浸提过程中无化学反应发生,不影响大多数药物有效成分的生理活性。

5)提取物有效成分含量高,有利于进一步精制。

3、超声波技术在天然产物提取方面的应用

与水煎煮法对比,采用超声波法对黄芩的提取结果表明,超声波法提取与常规煎煮法相比,提取时间明显缩短,黄芩苷的提取率升高;超声波提取10204060min均比煎煮法提取3h的提取率高。

应用超声波法对槐米中主要有效成分芦丁的提取结果表明,超声波处理槐米30min所得芦丁的提取率比热碱法提取率高47.56%,与浸泡法相比,超声波提取40min,芦丁得率为22.53%,而浸泡48h得率只有12.23%。超声波提取植物中的苷类成分是一种有效的方法,可节省原料的3040%

从萝芙木属植物的根中提取生物碱,常规浸渍法需43h,而超声波法只需15min,且可将生物碱全部提出。常规法从金鸡纳树皮中提取生物碱需5h,超声波法至多30min就可完成。常规法提取曼陀罗叶中的曼陀罗碱需3h,超声波法只需30min。煎煮法提取大黄中的蒽醌类成分需3h,超声波法只需10min,且得率高。

总之,超声波提取具有节时、节能、节料、得率高的特点。
[来源:原创] [作者:国创电气] [日期:08-10-28]
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