超声波提取技术应用

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1、超声波辅助提取技术的应用摘要：综述了超声波提取技术的原理、特点，全面总结了有关超声波技术在活性成分提取中的应用，为进一步研究超声波提取技术提供参考。关键词：超声波提取技术；活性成分超声波是一种在水等介质和人体中具有良好穿透性的、以震动波的形式传播的一种机械能量。超声波辅助提取技术主要是依据物质中有效成分的存在状态、极性、溶解性等在超声波作用下快速地进入溶剂中，得到多成分混合的提取液，再将提取液以适当方法分开、精制、纯化处理，最后得到所需单体化学成分的一项新技术。超声辅助提取技术已经广泛应用于天然药物中各种有效成分的提取分离，并取得了很好的效果。本文就超声波提取技

2、术及其应用进行综述。1超声提取的原理1.1空化效应　空化效应是超声提取的主要动力。液体中往往存在一些真空或含有少量气体或蒸汽的小泡，当一定频率的大量超声波作用在液体时，尺寸适宜的小泡能产生共振现象，它们在声波的稀疏阶段迅速胀大，在声波的压缩阶段又被绝热压缩，直至湮灭。小泡在湮灭过程中，能够产生几千摄氏度的高温和几千个大气压的高压冲击波，这就是空化现象。这种强烈的冲击作用能使物料破碎，也能造成生物细胞壁及整个生物体破裂从而加速细胞内物质的释放、扩散及溶解。1.2机械效应　超声在传播过程中，会引起介质质点交替的压缩与伸张，构成了压力的变化，这种压力的变化将引起机械效

3、应。对于中药提取过程，这种机械效应包括简单的骚动效应和溶剂与药材组织之间的摩擦。这种骚动效应可使蛋白质变性，细胞组织变形；而超声波引起的介质质点的加速度与超声波振动频率的平方成正比，有时超过重力加速度的数万倍，由于溶剂和药材组织获得的加速度不同，即溶剂分子的速度远大于药材组织的速度，从而使它们之间产生摩擦，这种力量足以断开两碳原子之键，使生物分子解聚，使中药材中的有效成分溶解于溶剂之中。1.3热效应　由于介质吸收超声波以及介质内摩擦的消耗，分子产生剧烈振动，超声能转化为介质的内能，引起溶剂和药物组织温度升高，超声波在穿透溶剂和药物组织分界面时，温度上升更快，这是

4、因为分界面上特性阻抗不同，产生反射形成驻波，引起分子间的相对摩擦而发热，因此，控制超声强度，可使药物组织内部温度瞬间升高，加速有效成分溶出。除了以上效应外，超声波还有许多次级效应，如击碎、乳化、扩散等效应，也都有利于植物中有效成分的转移。此外MaricelaToma等[1]人通过对50多种中药有效成分的超声提取研究发现，超声波在促进传质的同时还能促进水合，这也有助于中药有效成分的提取。2超声波提取的特点2.1速度快超声波强化提取较传统提取方法时间大大缩短，通常在24～40min即可获得用传统提取方法提取数小时才能获得的产率。黄东亮等[2]分别采用超声波技术和传统

5、渗漉法提取颠茄草中有效成分莨菪碱，比较两种方法的莨菪碱得率及提取时间，结果当两种方法得率相当时超声波法提取时间仅为20min，比渗漉法的提取时间10h大大缩短。江发寿等[3]研究了超声法提取沙枣多糖的工艺，将经烘干处理的沙枣用80%的乙醇液处理后，以水为溶剂于45kHz超声提取2次共40min，得率为6.81%，比相同得率下的常规提取方法时间大大缩短。2.2提取率高超声波所具有的空化效应、机械振动作用、热效应等使天然物质中的有效成分提取更为充分，提取率比传统工艺显著提高。李大婧等[4]用超声波辅助提取万寿菊中的叶黄素，结果提取率可达97%以上。谢明杰等[5]在提

6、取脱脂豆粕中的大豆异黄酮时发现，用20kHz的超声波提取30min得率即可达到0.452，比用传统加热回流法提取120min才能获得的得率0.310还要高，说明超声波提取法是名副其实的高效率提取方法2.3节约溶剂超声波提取技术与一般的提取方法相比，可以减少溶剂的使用量，节约溶剂。谢明杰等[5]对比研究了乙醇加热回流法与超声波辅助提取法在大豆异黄酮提取中的应用，研究发现运用传统加热回流法提取时，溶剂乙醇的用量总共为200mL，而运用超声波法提取仅需100mL即可达到相同的效果。2.4低温超声提取的最佳温度一般在40～60℃，对热不稳定、易水解或氧化的有效成分具有保

7、护作用，同时也大大减少了能耗。AthanasiosCKimbaris等[6]同时用水蒸馏提取法、微波辅助水蒸馏提取法和超声提取法提取大蒜中的挥发油，发现3种方法所得挥发油的得率和性质不尽相同，但超声提取法提取温度低，减少了对热敏性化合物的破坏，能源消耗少。2.5应用广泛超声提取法不受成分极性、分子量大小的限制，适用于绝大多数有效成分的提取。当然，超声提取除了以上五项特点之外，还有操作简单易行、综合经济效益显著、提取料液杂质少、有效成分易于分离纯化等特点。超声波提取是一种替代传统浸取，实现高效、快速、环保、节能的现代高新技术之一。3超声波提取技术的应用目前，超声波

8、提取法在提取生物有效成分