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- 1,超聲波提取的原理
超聲波提取原理是基于其物理作用。超聲波的物理作用體現(xiàn)在其空化作用,加速作用,機械振動效應和其熱效應。
空化作用是超聲波提取得最主要推動力。超聲波的空化作用指通常情況下,介質(zhì)內(nèi)部或多或少地溶解了一些微氣泡,這些氣泡在超聲波的作用下產(chǎn)生振動,當聲壓達到一定值時,氣泡由于定向擴散而增大,形成共振腔,然后突然閉合,這就是超聲波的空化效應。這種氣泡在閉合時會在其周圍產(chǎn)生幾千個大氣壓的壓力,形成微激波,它可造成植物細胞壁及整個生物體破裂,而且整個破裂過程在瞬間完成,有利于有效成分的溶出。
超聲波的加速作用,其原理是高于20 KHz聲波頻率的超聲波的連續(xù)介質(zhì)(例如水)中傳播時,根據(jù)惠更斯波動原理,在其傳播的波陣面上將引起介質(zhì)質(zhì)點(包括藥材重要效成分的質(zhì)點)的運動,使介質(zhì)質(zhì)點運動獲行巨大的加速度和動能。質(zhì)點的加速度經(jīng)計算一般可達重力加速度的二千倍以上。由于介質(zhì)質(zhì)點將超聲波能量作用于藥材中藥效成分質(zhì)點上而使之獲得巨大的加速度和動能,迅速逸出藥材基體而游離于水中。
超聲波的機械效應是指超聲波在介質(zhì)中的傳播可以使介質(zhì)質(zhì)點在其傳播空間內(nèi)產(chǎn)生振動,從而強化介質(zhì)的擴散、傳播。超聲波在傳播過程中產(chǎn)生一種輻射壓強,沿聲波方向傳播,對物料有很強的破壞作用,可使細胞組織變形,植物蛋白質(zhì)變性;同時,它還可以給予介質(zhì)和懸浮體以不同的加速度,且介質(zhì)分子的運動速度遠大于懸浮體分子的運動速度。從而在兩者間產(chǎn)生摩擦,這種摩擦力可使生物分子解聚,使細胞壁上的有效成分更快地溶解于溶劑之中。
超聲波的熱效應是指和其它物理波一樣,超聲波在介質(zhì)中的傳播過程也是一個能量的傳播和擴散過程,即超聲波在介質(zhì)的傳播過程中,其聲能不斷被介質(zhì)的質(zhì)點吸收,介質(zhì)將所吸收的能量全部或大部分轉(zhuǎn)變成熱能,從而導致介質(zhì)本身和藥材組織溫度的升高,增大了藥物有效成分的溶解速度。由于這種吸收聲能引起的藥物組織內(nèi)部溫度的升高是瞬間的,因此可以使被提取的成分的生物活性保持不變。
超聲波的次級效應,超聲波作用時會產(chǎn)生乳化、擴散、擊碎、化學效應等,從而加速提取進程,縮短提取時間。
2,超聲波提取的優(yōu)點。
1.提取效率高:超聲波獨具的物理特性能促使植物細胞組織破壁或變形,使中藥有效成分提取更充分,提取率比傳
統(tǒng)工藝顯著提高達50—500%;
2.提取時間短:超聲波強化中藥提取通常在24—40分鐘即可獲得最佳提取率,提取時間較傳統(tǒng)方法大大縮短2/3以
上, 藥材原材料處理量大;
3.提取溫度低:超聲提取中藥材的最佳溫度在40—60℃,對遇熱不穩(wěn)定、易水解或氧化的藥材中有效成分具有保護
作用,同時大大節(jié)能能耗;
4.適應性廣:超聲提取中藥材不受成分極性、分子量大小的限制,適用于絕大多數(shù)種類中藥材和各類成分的提取;
5.提取藥液雜質(zhì)少,有效成分易于分離、純化;
6.提取工藝運行成本低,綜合經(jīng)濟效益顯著;
7.操作簡單易行,設備維護、保養(yǎng)方便。
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