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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,介質內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介質(例如水)中傳播時,根據惠更斯波動原理,在其傳播的波陣面上將引起介質質點(包括藥材重要效成分的質點)的運動,使介質質點運動獲行巨大的加速度和動能。質點的加速度經計算一般可達重力加速度的二千倍以上。由于介質質點將超聲波能量作用于藥材中藥效成分質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中的傳播可以使介質質點在其傳播空間內產生振動,從而強化介質的擴散、傳播。超聲波在傳播過程中產生一種輻射壓強,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,植物蛋白質變性;同時,它還可以給予介質和懸浮體以不同的加速度,且介質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,即超聲波在介質的傳播過程中,其聲能不斷被介質的質點吸收,介質將所吸收的能量全部或大部分轉變成熱能,從而導致介質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,適用于絕大多數種類中藥材和各類成分的提取;
5.提取藥液雜質少,有效成分易于分離、純化;
6.提取工藝運行成本低,綜合經濟效益顯著;
7.操作簡單易行,設備維護、保養方便。
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