超聲波提取的應用前景

隨著人們生活水平的提高，在崇尚自然的今天，人們對*植物活性成分的需求越來越大，而*植物活性成分大多是細胞產物，提取時往往需要破碎植物細胞?，F有的機械破碎方法難以有效破碎細胞，化學破碎方法容易導致被提取物結構性質的變化，失去活性，難以達到理想的效果。超聲波用于提取植物的活性成分，操作簡單快捷，無需加熱，提取率高，速度快，提取物結構未破壞，效果好，優勢明顯。近一二十年來，中、美、日、英等20多個國家的學者在這方面進行了有效的研究，**了重要進展。本文簡要總結了超聲波功能的基本原理、超聲波在植物活性成分提取中的應用、研究進展和應用中應注意的問題，展望了其應用前景。

超聲波提取法是利用超聲波強化提取植物的有效成分，是一種物理破碎過程。超聲波主要對媒體產生*特的機械振動和空化作用。當超聲波振動產生并傳遞強大的能量時，媒體質量點以高速和加速進入振動狀態，改變媒體結構，促進有效成分進入溶劑分進入溶劑；在液體中產生空化作用，即在相當大的破壞應力下在液體中形成空化氣泡。水中超聲波輻射表面的強度達到0.3W/cm2空化會發生。根據空化氣泡的變化，超聲空化分為穩態空化和瞬態空化。這兩種空化現象幾乎同時存在于液體中，穩態空化可以在一定條件下轉化為瞬態空化。穩態空化是指聲強小于10W/cm2時產生的空化,有規律而緩和。瞬態空化是指聲強度大于10W/cm2空化時，短而劇烈；空化氣泡在瞬間迅速生長和破裂。破裂時，在很短的時間和很小的空間內釋放吸收的聲場能量，形成高溫高壓的環境，伴隨著強烈的沖擊波和微聲流，破壞細胞壁結構。使其瞬間破裂，植物細胞中的活性成分可以釋放，直接進入溶劑并充分混合，從而提高提出率。此外，熱效應、乳化、擴散、破碎、化學效應、生物效應、凝聚效應等多種超聲波二次效應也可以加速溶劑中植物活性成分的擴散和釋放，促進植物活性成分與溶劑的充分混合，有利于提取。如果在提取和沉淀兩個階段使用超聲波處理，蘆丁大分子可以地聚合成大顆粒沉淀，促進*完整的沉淀，只要20-30min可以，這是一種凝聚效應，即超聲波可以使懸浮在氣體或液體中的顆粒聚集成大顆粒并沉淀。

超聲提取植物活性成分的效果主要取決于超聲的強度、頻率和時間，因此考慮的參數主要包括頻率、強度和提取時間。在超聲提取實驗中，發現不同的植物活性成分在選擇不同的參數時會產生不同的結果；即使提取相同的植物活性成分，由于參數不同，也會得到不同的實驗結果。益母草中的益母草總堿分別以95%乙醇為溶劑，用不同頻率和時間的超聲提取1100KHz超聲波處理40min當超聲提取黃連素時，高頻超聲波(1100KHz)提出率**低頻超聲波(20KHz)明顯降低1.33同時，隨著提取時間的延長，%30min峰值出現，隨著時間的推移，提出率逐漸下降。在測量產復康顆粒劑中鹽酸水蘇堿的含量時，用兩個不同功率和頻率的超聲波儀提取，同時提取(30min)提取效果相差甚遠。20KHz,強度分別0.5、5、10、50W/cm2超聲10min提取大黃啉成分的提取率也不同，以聲強度為0.5W/cm2時間較高。在相同的提取時間內，不同頻率的超聲提取黃芩苷和蕓香苷的提取率也不同。在測量婦康寧片中芍藥苷含量時，用25%乙醇超聲提取30min比超聲提出率20min提出*完整。因此，在超聲提取植物的有效成分中，找到合適的參數是提高提取率的關鍵。只有選擇合理的參數，較大限度地空化液體，才能達到良好的提取效果。

當超聲提取植物活性成分的溶劑選擇超聲提取植物活性成分時，溶劑的種類和濃度也是影響提出率的關鍵。超聲提取劑分別使用95%、75%和50%乙醇40min提取黃芩苷取率相差甚遠；甲醇、乙醇醇、醋酸乙酯為溶劑，超聲波1h甲醇提取率較高；甲醇和乙醇分別作為溶劑超聲提取30min,五味沙棘膠囊總黃酮含量采用分光光度法測定，甲醇提出率(0.669%)比乙醇提出率高(0.455%)高。超聲提取不需要加熱，所以在選擇提取溶劑時，較好結合植物有效成分的物理化學性質進行篩選。例如，在提取皂苷和多糖成分時，可以利用其水溶性特性選擇水作為溶劑；在提出生物堿成分時，酸浸法可以與酸反應成鹽。超聲提取植物有效成分的溫度選擇溫度也會影響超聲提取植物有效成分的提取率。例如，從總黃芩中超聲提取總黃酮，在-5℃-25℃許多研究發現，適當的低強度超聲波會使植物細胞產生細胞微聲流，提高細胞膜和細胞壁的滲透性，從而提高細胞的代謝功能和酶的生物活性，加速酶的催化反應，但不會破壞細胞的完整結構；高強度超聲可以破壞細胞或使酶失活。在研究淀粉和糖化酶的變化時，發現低強度超聲顯著提高了蔗糖的催化反應速率和轉化酶的水解活性；高強度超聲會抑制酶的活性，甚至使酶失活。因此，在植物活性成分的提取中，如何利用超聲對酶的雙向作用來解決酶引起的各種問題需要進一步研究。

當然，其他因素，如超聲分布是否均勻、提取瓶的放置位置、提取瓶壁的厚度、超聲植物的顆粒大小、有機溶劑隨介質和提取液溫度的升高而揮發等，也會影響超聲提取植物活性成分的效果。例如，在測量通心絡膠囊中牡丹苷的含量時，將樣品添加到溶劑中，放置過夜，然后超聲波30min結果不穩定，造成這種現象的主要原因是提取瓶離振心不同，提取瓶厚度不同。此外，為了提高提出效果，超聲提取還可以優化與冷浸、熱浸等傳統操作方法的結合。

目前，地球上大約有50萬種植物含有各種不同的化學成分，這是一個巨大的*寶庫。如何在短時間內從植物細胞中較大限度地提取**的特定成分已成為一個亟待解決的問題。在植物有效成分提取領域使用超聲波將具有廣闊的應用前景，并將為人類的利益顯示出巨大的力量。