超聲波提取原理解析

    超聲波提取技術(shù)是近年來應(yīng)用在中藥材有效成分提取方面的一種較為成熟的手段。超聲波是一種彈性機(jī)械振動(dòng)波，能破壞中藥材的細(xì)胞，使溶媒滲透到中藥材細(xì)胞中，從而加速中藥材有效成分溶解，以提高其浸出率。超聲波提取主要依據(jù)其三大效應(yīng)：空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)。濟(jì)寧恒碩超聲機(jī)械近年來取得了不菲成就，希望能與廣大的制藥廠客戶共同研究探討一下超聲波提取的改進(jìn)技術(shù)，共同為中國的超聲波中藥提取事業(yè)做一份貢獻(xiàn)！

1空化效應(yīng)

超聲波在液體中傳播時(shí)，使液體介質(zhì)不斷受到壓縮和拉伸，而液體耐壓而不耐拉，液體若受不住這種拉力，就會(huì)斷裂而形成暫時(shí)的近似真空的空洞（尤其在含有雜質(zhì)、氣泡的地方），而到壓縮階段，這些空洞發(fā)生崩潰。崩潰時(shí)空洞內(nèi)部zui高瞬間壓可達(dá)到幾萬個(gè)大氣壓，同時(shí)還將產(chǎn)生局部高溫以及放電現(xiàn)象等，這就是空化作用。

在中藥提取過程中，隨藥材在藥劑中受到超聲作用而產(chǎn)生空化效應(yīng)的過程，使溶劑在超聲瞬間產(chǎn)生的空化泡的崩潰，隨空化泡的爆破，而形成巨大的射流沖向植物固體表面，使其溶劑很快滲透到物質(zhì)內(nèi)部細(xì)胞中，借以空化泡的爆破的沖擊力打破細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)化學(xué)成分在超聲作用下直接和藥材接觸，加速了溶劑和藥材中的有效成分相互滲透，并快速地向溶劑中溶解，使細(xì)胞外出現(xiàn)濃度差促使化學(xué)成分由高濃度溶液向低濃度溶液中擴(kuò)散，大大地加速了提取過程，細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)成分迅速轉(zhuǎn)入溶劑，在細(xì)胞被破碎的瞬間生物活性保持不變，破碎速度和提出率均可得到提高。

2機(jī)械效應(yīng)

機(jī)械效應(yīng)是超聲波在液體內(nèi)傳播過程中，傳播的機(jī)械能使液體質(zhì)點(diǎn)在其傳播空間內(nèi)發(fā)生振動(dòng)，從而強(qiáng)化液體的擴(kuò)散、傳質(zhì)。

機(jī)械效應(yīng)伴隨著空化效應(yīng)的產(chǎn)生而產(chǎn)生，主要由輻射壓強(qiáng)和超聲壓強(qiáng)引起。輻射壓強(qiáng)可能引起兩種效應(yīng)，其一是簡單的騷動(dòng)效應(yīng)，其二是在溶劑和藥材組織之間出現(xiàn)摩擦。這種騷動(dòng)可使蛋白質(zhì)變性，細(xì)胞組織變形。而超聲壓強(qiáng)將給予溶劑和藥材組織以不同的加速度，即溶劑分子的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于藥材組織的速度，從而在它們之間產(chǎn)生摩擦，這力量足以斷開兩碳原子之鍵，使生物分子解聚。使細(xì)胞壁上的有效成分溶解于溶劑之中。

3熱效應(yīng)

超聲波在液體中傳播時(shí)，其機(jī)械能被介質(zhì)吸收而轉(zhuǎn)化為熱能，使介質(zhì)自身溫度升高，進(jìn)而對液體引發(fā)各種作用，稱為超聲的熱效應(yīng)。

熱效應(yīng)伴隨著空化效應(yīng)的產(chǎn)生而產(chǎn)生。產(chǎn)生熱能的多少主要決定于介質(zhì)對超聲能的吸收，所吸收能量的大部分或全部將轉(zhuǎn)化為熱能，從而導(dǎo)致藥材組織溫度升高。這種吸收聲能而引起的溫度升高是穩(wěn)定的。所以超聲波可以使藥材組織內(nèi)部的溫度瞬時(shí)升高，加速有效成分的溶解。

此外，超聲波還可以產(chǎn)生許多次級效應(yīng)，如乳化、擴(kuò)散、擊碎、化學(xué)效應(yīng)等。這些作用也促進(jìn)了植物體中有效成分的溶解，促使藥物有效成分進(jìn)入介質(zhì)，并與介質(zhì)充分混合。

總之，超聲提取分離中藥材化學(xué)成分的過程，是超聲在液-固提取分離過程中產(chǎn)生的空化效應(yīng)及伴隨的各種次級效應(yīng)的作用，而促進(jìn)了物質(zhì)中成分向液體的溶解，從而加快提取分離過程的進(jìn)行，以提高藥材中成分的提取率。