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[摘 要]超声波技术是科技不断发展的产物,将其应用在中药提取过程中,可以提高工作的效率以及质量。本文对超声波技术应用在中药提取中的基本原理、方法以及范围进行了简单的介绍,需要可以促进超声波技术在医药行业的推广,并提高医药产品的生产效率以及药效,从而为社会做出更大的贡献。
[关键词]超声波技术 中药提取 原理 成分 应用
中图分类号:TB 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)05-0312-01
传统中药提取的方法主要有:煎煮法、水蒸馏法、溶剂浸提法等等,这种方式花费的时间比较长,而且效率不高。超声波技术是科技不断发展的产物,其操作比较简单,而且应用的范围比较广,将其应用在中药提取中,可以提高工作的效率。超声波技术在应用的过程中,会产生强烈的振动,而且会出现空化效应,利用搅拌等措施,可以加速药物的溶解性,也可以提高提取率,有效的节约了工作的时间,还降低了高温对提取准确性的影响。
一、超声波应用在中药提取过程中的原理
超声波的传播范围比较广,其利用特殊的媒介,可以使煤质进入振动的状态,而且加速了溶质的扩散。超声波在传播质点的过程中,质点会吸收大量的能量,而且会转化为热能,质点的温度不断升高,这也是超声波热学机制。利用超声波技术,会产生空化现象,即超声波使质点分裂,并形成空穴,空穴在闭合的过程中,产生了大量的压力。
在超声场中,中药提取物的介质中含有大量的溶解气体,而且还有少量的杂质,其在中药提取物的周围,为超声波技术的应用创造了较好的条件。空气中有一定的压力,其可以使生物的细胞壁破裂,这一过程在瞬间即可完成。超声波击碎生物细胞壁属于物理过程,由于浸提中不产生化学反应,所以,被浸提的生物活性细胞在短时间内不会发生变化,即生物活性不变。超声波技术提取的效率比较高,其击碎细胞壁的时间很短,所以,在中药提取中具有积极推广的价值。超声波技术也具有较强的凝聚力,通过实验发现,超声波可以将悬浮于气体或者液体中的微粒凝聚成较大的颗粒,而且会使颗粒沉淀。在利用超声波技术对芦丁分子进行提取时发现,在超声波的影响下,芦丁分子经过碰撞凝聚成了大颗粒,而且颗粒的沉淀后更易提取。
影响超声波技术提取效果的因素很多,其中超声波强度以及频率的影响比较大,另外,被破碎物的结构也与提取效果有较大关系。通过实验发现,在水中,超声波辐射面的强度大于3000W/m?时,就会产生空化反应,而且气泡在瞬间就会闭合,所以产生的压力也比较大,有时会形成较大的冲击波,这会加剧生物体细胞壁的破裂程度。通过分析被破碎物在一定介质下,气泡破碎的大小,就可以分析出超声波的频率。在提取介质时,由于气泡尺寸不统一,所以,相关人员通过分析气泡尺寸大小的范围,即可确定超声波频率范围。
二、超声波技术在中药提取过程中的应用
1、植物有效成分的提取
植物是中药的构成之一,在提取植物的有效成分时,比较耗费时间,而且具有较大的难度,所以,工作效率不高,将超声波技术应用在植物有效成分提取中,收到了显著的效果。通过实验发现,利用超声波技术,可以缩短提取的时间,而且提取样品的质量比较高。通过对比发现,用传统方法对植物有效成分进行提取时,浸渍花费的时间是8h,而用超声波技术进行提取,指花费了15min,这极大的缩短了提取的时间,而且简化了提取的操作流程,可以为实验人员节省大量精力与财力。
应用超声波从大黄中提取蒽醌类成分的研究表明:超声处理10arin,总提取率町达95.52%,而煎煮3h,总提取率仅为63.27%;超声提取20min,提取率可达99.82%;用纸层析及HPLC对两种方法提取产物进行分析,表明超声处理对产物结构无影响。某研究人员在研究从黄连根茎中提取黄连素时,分别对超声波处理时间、超声波频率及硫酸浓度等进行了考察。结果表明用20kHz超声波提取30rain与浸泡24h提取率相同(8.12%),用核磁共振波谱仪对提取产物进行研究,说明超波对黄连素结构无影响。工作人员选用SBC一300超声波中药处理机,对红药贴膏等三种膏剂进行超声处理,与药典法相比,超声法明显省时、省溶剂,操作简单,一般超声提取3次,每次20min即可。而按药典浸渍法,频繁振摇,更换乙醚浸渍次数,则提取完全的时间一般为48h,耗时且溶剂用量大。从天麻中提取天麻素和天麻苷元,用超声提取2h同索氏提取6h的含量相同;用超声波提取10min比冷浸泡法提取48h的天麻素量还高。
2、用于海洋藻类植物的提取
藻胆体是某些藻类的捕光色素,研究藻胆体的光谱性质必须得到完整的藻胆体。在采用化学及机械破碎方法均不能从龙须藻中获得理想的藻胆体时,采用频率为20~50kHz,电压为60v超声提取10min就得到完整的藻胆体f。路德明等在20~C条件下分别采用超声波为30kHz,150V;46kHz,105V;46.4kHz,107V;48.2kHz,109V对盐藻进行破碎,通过显微镜观察计数得到盐藻的完全破碎可达87%,使B一胡萝卜素能够快速、高效的进入水溶液等提取介质,同时可避免因采用化学粉碎方法造成的被提取物结构性质变化而失去活性等。
3、超声波技术在中药其他中药提取中的应用
研究表明,超声波作用可激活某些酶与细胞参与的生理生化过程,从而提高酶的活性,加速细胞新陈代谢过程。超声波用于降解壳多糖,速度快、成本低,氨基酸含量不变;用于提取真菌多糖,如虫草多糖、香菇多糖、猴头多糖等,与传统工艺相比,提取率高,反应过程无物料损失和副反应。把超声技术应用在中药有效成分的提取上,是近年来才被逐渐发现与重视的,超声提取法目前虽已进行了一些研究,但仅在实验室的很小规模上,针对某些单个具体提取对象进行简单的工艺条件实验。由于超声波这种强化提取法需增加产生超声波的动力消耗实际生产使用是否经济有待进行放大实验研究。因此,在超声波用于植物天然成分提取时,应对其作用机制进行深入研究,以便建立一套较为通用的模式,为不同提取对象操作条件提供依据。同时还应注重有关工程问题研究,解决超声提取工程放大问题。
三、结语
超声波技术在应用在中药提取过程中后,收到了较好的效果,其与传统提取技术相比,具有明显的优势,而且可以节省提取的时间与精力,可以提高中药生产的效率,有助于优化中药生产的工艺流程,其优良的特性得到了中药提取人员的青睐,值得在中药生产行业中积极推广。超声波技术目前只在实验室这种规模较小的环境中应用比较多,其对工艺条件有着一定要求,所以,在应用的过程中,还需要对超声波技术不断的改进,这样才能扩大其应用的范围。
参考文献
[1] 王胜男,徐源梅,李红玉.超声循环提取黄芩中黄芩苷的工艺研究[J].中华中医药学刊.2008(06).
[2] 郭孝武,张福成,林书玉,陈战国,秦秀琴.超声提取对黄连素提出率的影响[J].中国中药杂志.1995(11).
[3] 冯若,赵逸云,李化茂,王进.超声在生物技术中应用的研究进展[J].生物化学与生物物理进展.1994(06).
[关键词]超声波技术 中药提取 原理 成分 应用
中图分类号:TB 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)05-0312-01
传统中药提取的方法主要有:煎煮法、水蒸馏法、溶剂浸提法等等,这种方式花费的时间比较长,而且效率不高。超声波技术是科技不断发展的产物,其操作比较简单,而且应用的范围比较广,将其应用在中药提取中,可以提高工作的效率。超声波技术在应用的过程中,会产生强烈的振动,而且会出现空化效应,利用搅拌等措施,可以加速药物的溶解性,也可以提高提取率,有效的节约了工作的时间,还降低了高温对提取准确性的影响。
一、超声波应用在中药提取过程中的原理
超声波的传播范围比较广,其利用特殊的媒介,可以使煤质进入振动的状态,而且加速了溶质的扩散。超声波在传播质点的过程中,质点会吸收大量的能量,而且会转化为热能,质点的温度不断升高,这也是超声波热学机制。利用超声波技术,会产生空化现象,即超声波使质点分裂,并形成空穴,空穴在闭合的过程中,产生了大量的压力。
在超声场中,中药提取物的介质中含有大量的溶解气体,而且还有少量的杂质,其在中药提取物的周围,为超声波技术的应用创造了较好的条件。空气中有一定的压力,其可以使生物的细胞壁破裂,这一过程在瞬间即可完成。超声波击碎生物细胞壁属于物理过程,由于浸提中不产生化学反应,所以,被浸提的生物活性细胞在短时间内不会发生变化,即生物活性不变。超声波技术提取的效率比较高,其击碎细胞壁的时间很短,所以,在中药提取中具有积极推广的价值。超声波技术也具有较强的凝聚力,通过实验发现,超声波可以将悬浮于气体或者液体中的微粒凝聚成较大的颗粒,而且会使颗粒沉淀。在利用超声波技术对芦丁分子进行提取时发现,在超声波的影响下,芦丁分子经过碰撞凝聚成了大颗粒,而且颗粒的沉淀后更易提取。
影响超声波技术提取效果的因素很多,其中超声波强度以及频率的影响比较大,另外,被破碎物的结构也与提取效果有较大关系。通过实验发现,在水中,超声波辐射面的强度大于3000W/m?时,就会产生空化反应,而且气泡在瞬间就会闭合,所以产生的压力也比较大,有时会形成较大的冲击波,这会加剧生物体细胞壁的破裂程度。通过分析被破碎物在一定介质下,气泡破碎的大小,就可以分析出超声波的频率。在提取介质时,由于气泡尺寸不统一,所以,相关人员通过分析气泡尺寸大小的范围,即可确定超声波频率范围。
二、超声波技术在中药提取过程中的应用
1、植物有效成分的提取
植物是中药的构成之一,在提取植物的有效成分时,比较耗费时间,而且具有较大的难度,所以,工作效率不高,将超声波技术应用在植物有效成分提取中,收到了显著的效果。通过实验发现,利用超声波技术,可以缩短提取的时间,而且提取样品的质量比较高。通过对比发现,用传统方法对植物有效成分进行提取时,浸渍花费的时间是8h,而用超声波技术进行提取,指花费了15min,这极大的缩短了提取的时间,而且简化了提取的操作流程,可以为实验人员节省大量精力与财力。
应用超声波从大黄中提取蒽醌类成分的研究表明:超声处理10arin,总提取率町达95.52%,而煎煮3h,总提取率仅为63.27%;超声提取20min,提取率可达99.82%;用纸层析及HPLC对两种方法提取产物进行分析,表明超声处理对产物结构无影响。某研究人员在研究从黄连根茎中提取黄连素时,分别对超声波处理时间、超声波频率及硫酸浓度等进行了考察。结果表明用20kHz超声波提取30rain与浸泡24h提取率相同(8.12%),用核磁共振波谱仪对提取产物进行研究,说明超波对黄连素结构无影响。工作人员选用SBC一300超声波中药处理机,对红药贴膏等三种膏剂进行超声处理,与药典法相比,超声法明显省时、省溶剂,操作简单,一般超声提取3次,每次20min即可。而按药典浸渍法,频繁振摇,更换乙醚浸渍次数,则提取完全的时间一般为48h,耗时且溶剂用量大。从天麻中提取天麻素和天麻苷元,用超声提取2h同索氏提取6h的含量相同;用超声波提取10min比冷浸泡法提取48h的天麻素量还高。
2、用于海洋藻类植物的提取
藻胆体是某些藻类的捕光色素,研究藻胆体的光谱性质必须得到完整的藻胆体。在采用化学及机械破碎方法均不能从龙须藻中获得理想的藻胆体时,采用频率为20~50kHz,电压为60v超声提取10min就得到完整的藻胆体f。路德明等在20~C条件下分别采用超声波为30kHz,150V;46kHz,105V;46.4kHz,107V;48.2kHz,109V对盐藻进行破碎,通过显微镜观察计数得到盐藻的完全破碎可达87%,使B一胡萝卜素能够快速、高效的进入水溶液等提取介质,同时可避免因采用化学粉碎方法造成的被提取物结构性质变化而失去活性等。
3、超声波技术在中药其他中药提取中的应用
研究表明,超声波作用可激活某些酶与细胞参与的生理生化过程,从而提高酶的活性,加速细胞新陈代谢过程。超声波用于降解壳多糖,速度快、成本低,氨基酸含量不变;用于提取真菌多糖,如虫草多糖、香菇多糖、猴头多糖等,与传统工艺相比,提取率高,反应过程无物料损失和副反应。把超声技术应用在中药有效成分的提取上,是近年来才被逐渐发现与重视的,超声提取法目前虽已进行了一些研究,但仅在实验室的很小规模上,针对某些单个具体提取对象进行简单的工艺条件实验。由于超声波这种强化提取法需增加产生超声波的动力消耗实际生产使用是否经济有待进行放大实验研究。因此,在超声波用于植物天然成分提取时,应对其作用机制进行深入研究,以便建立一套较为通用的模式,为不同提取对象操作条件提供依据。同时还应注重有关工程问题研究,解决超声提取工程放大问题。
三、结语
超声波技术在应用在中药提取过程中后,收到了较好的效果,其与传统提取技术相比,具有明显的优势,而且可以节省提取的时间与精力,可以提高中药生产的效率,有助于优化中药生产的工艺流程,其优良的特性得到了中药提取人员的青睐,值得在中药生产行业中积极推广。超声波技术目前只在实验室这种规模较小的环境中应用比较多,其对工艺条件有着一定要求,所以,在应用的过程中,还需要对超声波技术不断的改进,这样才能扩大其应用的范围。
参考文献
[1] 王胜男,徐源梅,李红玉.超声循环提取黄芩中黄芩苷的工艺研究[J].中华中医药学刊.2008(06).
[2] 郭孝武,张福成,林书玉,陈战国,秦秀琴.超声提取对黄连素提出率的影响[J].中国中药杂志.1995(11).
[3] 冯若,赵逸云,李化茂,王进.超声在生物技术中应用的研究进展[J].生物化学与生物物理进展.1994(06).