其原理主要是利用超声波在液体中的空化作用加速植物有效成份的浸出提取。另外,还利用其次效应,如机械振动,扩散,击碎等,使其加速被提取成份的扩散,释放。
超声波萃取中药材的优越性,是基于超声波的特殊物理性质。主要是主要通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固--液萃取分离。
优点
1、提取效率高:超声波独具的物理特性能促使植物细胞组织破壁或变形,使中药有效成分提取更充分,提取率比传统工艺显著提高达50—500%;
2、提取时间短:超声波强化中药提取通常在24—40分钟即可获得最佳提取率,提取时间较传统方法大大缩短2/3以上, 药材原材料处理量大;
3、提取温度低:超声提取中药材的最佳温度在40—60℃,对遇热不稳定、易水解或氧化的药材中有效成分具有保护作用,同时大大节能能耗;
以上内容参考:百度百科-超声波提取
超声波萃取技术
超声波提取(也称为超声波萃取)以其提取温度低、提取率高、提取时间短的独特优势被具有创新意识者应用于中药材和各种动、植物有效含量的提取,是替代传统剪切工艺方法实现高效、节能、环保式提取的现代技术手段。
超声波提取有两层含义:超声技术的应用和药物中化学成分的提取。即利用超声波所产生的的空化等特殊作用,将药物中所含化学成分快速高效地提取出来的一项新的提取技术。
原理
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。
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。
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。
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。
优 点
1.提取效率高:超声波独具的物理特性能促使植物细胞组织破壁或变形,使中药有效成分提取更充分,提取率比传统工艺显著提高达50—500%;
2.提取时间短:超声波强化中药提取通常在24—40分钟即可获得最佳提取率,提取时间较传统方法大大缩短2/3以上, 药材原材料处理量大;
3.取温度低:超声提取中药材的最佳温度在40—60℃,对遇热不稳定、易水解或氧化的药材中有效成分具有保护作用,同时大大节能能耗;
4.适应性广:超声提取中药材不受成分极性、分子量大小的限制,适用于绝大多数种类中药材和各类成分的提取;
5.提取药液杂质少,有效成分易于分离、纯化;
6.提取工艺运行成本低,综合经济效益显著;
7.操作简单易行,设备维护、保养方便。
用 途
1.可作生物和植物细胞破碎;
2.可作生物和植物有效成分萃取;
3.可作中草药有效成分的低温提取;
4.可作BCR元素形态萃取;
5.低能量状态可激活细菌;
6.高能量状态可杀死活细菌;
7.可用于DNA提取和DNA剪切;
8.可用于基因导入;
9.可用于原酒的催陈处理;
10.可用于打破植物种子的休眠状态,以提高出芽率和早熟期;
11.可用于两项不同质的溶液聚合。
超声波在中药和天然药物提取中的应用
在容器中加入提取溶媒(水、乙醇或其他有机溶剂等),将中药材根据需要粉碎或切成颗粒状,放入提取溶媒中;容器的外壁粘接换能器振子或将振子密封于不锈钢盒中投入容器中;开启超声波发生器,振子向提取溶媒中发出超声波,超声波在提取溶媒中产生的‘空化效应’和机械作用一方面可有效地破碎药材的细胞壁,使有效成分呈游离状态并溶入提取溶媒中,另一方面可加速提取溶媒的分子运动,使得提取溶媒和药材中的有效成分快速解除,相互融合、混合。在低温下迅速提取出药材或天然植物的有效成分。
超声波是指频率为20千赫~50兆赫左右的电磁波,它是一种机械波,需要能量载体—介质—来进行传播。超声波在传递过程中存在着的正负压强交变周期,在正相位时,对介质分子产生挤压,增加介质原来的密度;负相位时,介质分子稀疏、离散,介质密度减小。也就是说,超声波并不能使样品内的分子产生极化,而是在溶剂和样品之间产生声波空化作用,导致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩,从而使固体样品分散,增大样品与萃取溶剂之间的接触面积,提高目标物从固相转移到液相的传质速率。在工业应用方面,利用超声波进行清洗、干燥、杀菌、雾化及无损检测等,是一种非常成熟且有广泛应用的技术。
超声波萃取的原理
超声波萃取中药材的优越性,是基于超声波的特殊物理性质。主要是主要通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固--液萃取分离。 (1)加速介质质点运动。高于20 KHz声波频率的超声波的连续介质(例如水)中传播时,根据惠更斯波动原理,在其传播的波阵面上将引起介质质点(包括药材重要效成分的质点)的运动,使介质质点运动获行巨大的加速度和动能。质点的加速度经计算一般可达重力加速度的二千倍以上。由于介质质点将超声波能量作用于药材中药效成分质点上而使之获得巨大的加速度和动能,迅速逸出药材基体而游离于水中。 (2)空化作用。超声波在液体介质中传播产生特殊的“空化效应”,“空化效应”不断产生无数内部压力达到上千个大气压的微气穴并不断“爆破”产生微观上的强大冲击波作用在中药材上,使其中药材成分物质被“轰击”逸出,并使得药材基体被不断剥蚀,其中不属于植物结构的药效成分不断被分离出来。加速植物有效成份的浸出提取。 (3)超声波的振动匀化(Sonication)使样品介质内各点受到的作用一致,使整个样品萃取更均匀。
综上所述,中药材中的药效物质在超声波场作用下不但作为介质质点获得自身的巨大加速度和动能,而且通过“空化效应”获得强大的外力冲击,所以能高效率并充分分离出来。
超声波萃取的特点
适用于中药材有效成份的萃取,是中药制药彻底改变传统的水煮醇沉萃取方法的新方法、新工艺。与水煮、醇沉工艺相比,超声波萃取具有如下突出特点:
(1)无需高温。在40℃-50℃水温F超声波强化萃取,无水煮高温,不破坏中药材中某些具有热不稳定,易水解或氧化特性的药效成份。超声波能促使植物细胞地破壁,提高中药的疗效。(2)常压萃取,安全性好,操作简单易行,维护保养方便。 (3)萃取效率高。超声波强化萃取20~40分钟即可获最佳提取率,萃取时间仅为水煮、醇沉法的三分之一或更少。萃取充分,萃取量是传统方法的二倍以上。据统计,超声波在65~70ºC工作效率非常高。而温度在65ºC度内中草药植物的有效成份基本没有受到破坏。加入超声波后(在65度条件下),植物有效成份提取时间约40分钟。而蒸煮法的蒸煮时 间往往需要两到三小时,是超声波提取时间的3倍以上时间。每罐提取3次,基本上可提取有效成份的90%以上。 (4)具有广谱性。适用性广,绝大多数的中药材各类成份均可超声萃取。(5)超声波萃取对溶剂和目标萃取物的性质(如极性)关系不大。因此,可供选择的萃取溶剂种类多、目标萃取物范围广泛。(6)减少能耗。由于超声萃取无需加热或加热温度低,萃取时间短,因此大大降低能耗。 (7)药材原料处理量大,成倍或数倍提高,且杂质少,有效成分易于分离、净化。 (8)萃取工艺成本低,综合经济效益显著。
其原理主要是利用超声波在液体中的空化作用加速植物有效成份的浸出提取。另外,还利用其次效应,如机械振动,扩散,击碎等,使其加速被提取成份的扩散,释放.