超声波提取技术

4、多糖
用45kHz超声波从新疆枸杞中提取多糖, 超声提取25min的提出率为91.83%。
比索氏提取2h高30%以上,提取时间则 缩短5倍以上。
5、有机酸
庞荣丽,张巧莲,郭琳琳,方金豹,谢汉忠,李君,罗静,吴丰魁. 水果及其制品 中果胶含量的比色法测定条件优化[J]. 果树学报. 2012(02)
➢ 空化现象可造成植物细胞壁及整个生物体瞬间 破裂，使溶液能渗透到药材的细胞中，从而加 速药材中的有效成分溶解于溶剂。
➢ 超声波破碎过程是一个物理过程,浸提过程中 无化学反应发生。
➢ 超声波的振动作用提高了破碎速度,缩短了破 碎时间,促进了化学成分向溶剂中溶解。
➢ 用超声波提取化学成分可大大地缩短提取时 间,提高提出率,得到的化学成分结构和性质 也不会改变。
缩短提取时间，可大大提高产品收率及资源利 用率、缩短生产周期、节省原料、提高经济效 益。且提取物中有效成分含量高，有利于进一 步的分离。
➢ ② 无需加热，避免了因加热时间过长对物料 中热敏性强的成分造成破坏，而影响所提成分 的质量。
➢ ③ 不改变所提取成分的化学结构，能保证有 效成分及产品质量的稳定性，提高产品品质。
力强等特点。
➢还可引起空化作用 ➢可以产生一系列的特殊效应，如力学效应、
热学效应、化学效应和生物效应等。
➢ 超声波提取技术 Ultrasonic Extraction Technology 是 将超声波产生的空化、 振动、粉碎、搅拌等综合 效应应用到天然产物成分提取工艺中，通过破坏细 胞壁，增加溶剂穿透力，从而提高提取率和缩短提 取时间，达到高效、快速提取细胞内容物的技术。
超声波提取条件的选择
1、参数的选择
➢主要考虑超声波的频率、强度和时间。不同 的植物成分所需的参数不同。
➢有些植物在超声波频率越低，有效成分提取 率越高。例如用不同频率超声波从黄芩根中 提取黄芩甙，20kHz时提取率最高。
➢ 而又有某些植物超声提取使用的频率越高, 有效成分提取率却越高。例如用频率20kHz、 800kHz、1000 kHz超声处理穿山龙,1000kHz 条件下薯蓣皂甙的提取率最高。
超声提取时间对天然产物提取率和对其有效成 分有影响：
① 一些有效成分提取率,随超声作用时间增加 而增大; ② 提取率随超声时间的增加逐渐增高,一定时 间后,超声时间再延长,提取率增加缓慢; ③ 提取率随超声作用时间增加,在某一时刻达 到一个极限值后,提取率反而减小。
2、溶剂的选择
➢ 结合有效成分的理化性质进行筛选。 ➢ 例如在提取皂甙、多糖类成分, 可利用它们的
水溶性特性选择水作提取溶剂; ➢ 需要用一定溶剂将药材浸渍一段时间, 再进行
超声处理, 这样可以增加有效成分在溶剂中的 溶解度, 提高提取率。 ➢ 溶剂的浓度也是影响提取率的关键。
3、对酶的特殊性选择 ➢ 低强度的超声波可以提高酶的活性,促进酶
的催化反应。 ➢ Stephen 等研究超声水浴作用下,α-淀粉酶
2、苷类
苷类常与能水解苷的酶共存于植物 细胞中,因此在提取苷时,必须设法抑制和 破坏酶的活性。
3、挥发油
用超声波处理代替回流提取的结果与标准规定的 一致：
回流时间 超声时间
六味地黄丸中的丹皮 酚
60 min
15 min
逍遥丸中的当归
30 min
香砂养胃丸中的木香、 厚朴酚
30 min
15 min 15 min
用10%乙醇溶液在超声波提取器中提取30min，再 加入 1 mL 0.5 mol/L硫酸溶液，然后用10%乙醇溶液 定容，混匀后离心过滤，取部分滤液用0.22μm水性 滤膜针头过滤器过滤，能同时用离子色谱法测定水果 果实中主要有机酸组分。
经方法学验证，各种有机酸组分精密度、 准确度高，重现性好，该提取方法快速、简 便，适合水果中主要有机酸组分含量的测定。 超声提取法操作简单、提出率高、低耗高效。
超声波提取技术
目录
➢ 一、简介 ➢ 二、超声波提取的原理 ➢ 三、超声波提取的优点 ➢ 四、应用
一、简介
➢ 1830年，Savart首次用一大齿轮产生超声波。 ➢ 超声波是一种机械波， 有效频率一般在 20-
50kHz 范围。 ➢ 不能引起听觉，是一种机械振动在媒介中的传
播过程。 ➢ 其频率高、波长短，有方向好，功率大、穿透
超声波提取设备 超声波提取设备主要由提取槽、超声波发生器 和电源等部分组成。
超声波发生器是关键部件，作用是将电能转化 成机械能，又称换能器。
磁力换能器 换能器
压电换能器
右图是国产HF型超声波提取设备 的外形图，有多种型号：
HF-2.5B 型适用于实验 室中小试 研究 HF-50B 型适用于中试研究 HF-500B 型适用于工业规模的提 取
和糖化酶对淀粉和糖原水解活性的变化情况 时,发现超声使酶的催化活性速率和转化酶 对蔗糖水解活性显著升高。 ➢ 利用超声波对酶的双向作用,解决由酶引起 的种种问题,有待于今后进一步的研究。
三、超声波提取的优点
超声波提取技术广泛用于医药、食品、油脂、化 工等各个领域，与传统的提取技术相比，它具有 众多优点： ➢ ① 超声波提取技术能增加所提取成分的产率，
➢ ④ 操作方便、提取完全，能充分利用中药资 源。节约资源，环保。
➢ ⑤ 工艺流程简单。
四、应用
1、生物碱 用20kHz超声波处理茶叶10min，茶多酚源自文库儿茶酚
的总量均比水提法提取30min的提高40%以上,所得茶 多酚样品的性状无差异也不改变茶多酚及儿茶酚各组 分的结构。
从曼陀罗、萝芙木、吐根、耶仆兰胡椒、金鸡纳、 天麻、颠茄、罂粟、马钱、益母草、北草乌、延胡索、 人工冬草等植物中提取各种生物碱。
实验室用超声波中药提取机
HSCT-Z 中式中草药超声波提取机
多用途恒温超声波提取机
超声波提取工艺路程图
二、超声波提取的原理
超声波对媒质主要产生空化作用、热力学作用和机械作用。
1、超声波空化作用机理
➢ 空化现象是指：超声波作用于液体介质引起介 质的振动，当振动处于稀疏状态在介质中可以 形成许多近似真空的空洞。这些空洞的瞬间闭 合可以引起高压，同时还将产生局部的高温以 及放电现象。
展望：
总之，超声波在天然产物成分提取中的应 用已显示出明显的优势, 并已逐步被人们所注 意，对超声波作用机制应进行深入研究, 以便 建立一套较为通用的模型, 为不同提取对象操 作条件提供依据,相信这一物理技术在天然产 物成分的提取中将发挥他应有的作用。
谢谢大家！
2、超声波热力学机理
➢ 介质吸收超声波以及内摩擦消耗,分子产生剧烈振动,超声 波的机械能转化为介质的内能,引起介质温度升高。
➢ 所吸收能量大部分或全部将转化为热能。 ➢ 在瞬间使内部温度升高, 加速有效成分的溶解,并且不改变
成分的性质。
3、超声波机械作用机理
➢ 超声波在媒质中传播可使媒质质点在其传播空间内 进入振动状态，强化溶质扩散、传质。
➢ 超声波的机械作用主要是辐射压强和超声压强引起 的。其一是简单的骚动效应,其二是在溶剂和悬浮体 之间出现摩擦。
➢ 骚动可使蛋白质变性,细胞组织变形。而超声压使溶 剂分子的速度远远大于悬浮体的速度,从而在他们之 间产生摩擦,这力量足以断开两碳原子之健,使生物 分子解体,使细胞壁上的有效成分溶解于溶剂中。