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超声波萃取1、原理2、组成部件3、超声波萃取的技术特点4、应用5、注意的问题超声波是频率在20KHz以上的声波,它不能引起人的听觉,是一种机械振动在媒质中的传播过程,具有聚束、定向、反射、透射等特性,它在媒质中主要产生两种形式的振动即横波和纵波,前者只能在固体中产生,而后者可在固、液、气体中产生。作为一种物理能量形式,超声波广泛应用于金属探伤、水下定位、医学诊断与治疗、药学、工业、化学与化工过程、环境保护、食品工业、生物工程等方面。1、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、组成部件3、超声波萃取的技术特点（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。4、超声波萃取在植物中的应用4.1超声波提取技术在提取皂甙类成份中的应用皂甙类成份常用水煎煮法或有机溶剂浸泡提取，超声波提取可大大缩短提取时间，提高提取率，例如：从党参中提取党参皂甙以浸渍法对照，超声波提取40分钟党参皂甙的提出率高出浸渍法（乙醇冷浸48H）1倍多，且超声波提取的党参皂甙得到的粗品量是常规提取方法的近2倍，纯度也高。从穿山龙根茎中提取薯蓣皂甙以70%乙醇浸泡48小时作对照，超声波提取30分钟，提出率是乙醇浸泡的12倍，并且可大大节约药材（23%以上）。从肉苁蓉提取肉苁蓉甙甲醇提取时，超声波提取30分钟与常规浸提24小时和80℃回流5小时肉苁蓉提取率相当4.2超声波提取技术在提取生物碱中的应用常规法提取生物碱一般采用水溶液或碱性水溶液浸泡、煎煮，但是提取时间长，收率低；用超声波提取时间短，提出率高，例如：从黄柏中提取小檗碱超声波提取30分钟的提出率比用饱和石灰水浸泡24小时的提出率高18.26%。从黄连根茎中提取黄连素超声波提取30分钟，提出率可达到8.12%，与用浸泡法提取24小时提出率相同。从曼佗罗叶中提取曼佗罗碱以煎煮法作对照，超声波提取30分钟，比常规煎煮提取3小时的提前样品含碱量高9%。从萝芙木跟中提取生物碱用常规浸渍需要8小时才能将其中的生物碱全部提出，超声波提取只需15分钟就可把生物碱全部提出。4.3超声波提取技术在提取黄铜类成份中的应用黄铜类成份提取常用水煎煮法、碱提酸沉法或乙醇、甲醇浸泡提取，用超声波提取方法可缩短提取时间，提高提取率，例如：从黄芩根茎中提取黄芩甙以水煎煮法对照，超声波提取10分钟所得到的提出率就高于水煎煮提取3小时的提出率。超声波提取40分钟，其提出率可达22.53%，是目前大生产得率的1.7～2倍，节约药材30～40%。4.4超声波提取技术在提取蒽醌类成份中的应用蒽衍生物在植物体内存在形式复杂，常规都采用乙醇或稀碱性水溶液提取，长时间受热会破坏其中的有效成份，影响成品药的疗效；使用超声波提取技术，在提高提出率的同时，还可避免蒽醌类物质因久煎破坏有效成份而失效（如何首乌，大黄，番污叶等），例如：从大黄中提取大黄蒽醌类成份以常规烈煮法对照，超声波提取10分钟比煎煮法提取3小时的提出率还高，提出的有效成份结构没有改变.4.5超声波提取技术在提取有机酸类成份中的应用有机酸广泛存在于植物各部位，使用超声波提取技术可以得到较好的效果。如用当归制备当归浸膏时，同传统制备方法相比较，使用超声制备不仅提高了制备效率，还提高了总固体含量，有效成份阿魏酸的含量也得到了提高。4.6超声波提取技术萜类、酯类物质提取分析萜类和酯类物质常用溶剂提取，提取时间往往很长，而提取率较低。青蒿素是我国具有自主知识产权，并得到国际承认的抗疟特效药，是世界卫生组织推荐药品，它是一种含过氧基团的倍半萜内酯，由于过氧基团预热易分解，从而使青蒿素失去药性，因此一般在50℃以下采用的石油醚冷浸或搅拌提取，提取率一般在60%左右，提取时间一般在24—48小时；而采用循环超声波提取，青蒿素提取率可达到90%，较常规提取法青蒿素回收率提高25%以上，提取时间缩短为30min。石油醚回收率达到90%，较常规提取方法显著降低。5、超声提取植物有效成分中应注意的问题5.1超声提取植物有效成分的参数选择超声提取植物有效成分的效果主要取决于超声波的强度、频率和时间,因此考虑的参数主要有频率、强度和提取时间。在超声提取实验中发现,提取不同的植物有效成分,选择不同的参数会出现不同的结果;即使是提取同一植物有效成分,也会因参数的不同而得到不同的实验结果。5.2超声提取植物有效成分的溶剂选择超声提取植物有效成分时,溶剂种类及其浓度也是影响提出率的关键5.3超声提取植物有效成分的温度选择温度对超声提取植物有效成分的提出率也有影响。如从总黄芩中超声提取总黄酮,在5℃-25℃内,随着温度的降低,提出率上升。5.4超声提取植物有效成分中酶的特殊作用许多研究发现适宜的低强度超声波会使植物细胞产生胞内微声流,提高细胞膜和细胞壁穿透性,从而提高细胞的代谢功能、酶的生物活性,加速酶的催化反应,但不会破坏细胞的完整结构;而高强度的超声波能破碎细胞或使酶失活。由于超声波提取工程放大难题的解决，大大拓宽了超声波提取的应用范围。循环超声波提取设备不但适用于陆地、海洋各种天然产物提取，而且还可以用于超声分散、乳化制备、缓解药物超微胶囊和纳米胶囊制备等。