超声波提取分离主要是依据物质中有效成分和有效成分群体的存在
状态、
极性、
溶解性等设计的一项学科。
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。
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。
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。
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。
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。
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;
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接触,相互溶合、混合。