中药提取第三章 超声协助提取技术_第1页
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文档简介

1、第三章超声协助提取技术第三章超声协助提取技术 第一节第一节 概述概述 一、超声波的概念一、超声波的概念 物体每秒钟物体每秒钟振动振动的次数称为声音的的次数称为声音的频率频率,我们人,我们人 类类耳朵耳朵能听到的声波频率为能听到的声波频率为20Hz20000Hz。 超声波超声波提取天然药物的简易方法和机理提取天然药物的简易方法和机理 方法:方法: 在容器中加入提取溶媒(水、乙醇在容器中加入提取溶媒(水、乙醇 或其他有机溶剂等),将中药材根据需或其他有机溶剂等),将中药材根据需 要粉碎或切成颗粒状,放入提取溶媒中;要粉碎或切成颗粒状,放入提取溶媒中; 容器的外壁粘接换能器振子或将振子密容器的外壁粘

2、接换能器振子或将振子密 封于不锈钢盒中投入容器中;封于不锈钢盒中投入容器中; 开启超声波发生器,振子向提取溶媒开启超声波发生器,振子向提取溶媒 中发出超声波,中发出超声波,利用超声波具有的机用超声波具有的机 械效应、空化效应及热效应。械效应、空化效应及热效应。 一方面可有效地破碎药材的细胞壁,一方面可有效地破碎药材的细胞壁, 使有效成分呈游离状态并溶入提取溶使有效成分呈游离状态并溶入提取溶 媒中,另一方面可加速提取溶媒的分媒中,另一方面可加速提取溶媒的分 子运动,使得提取溶媒和药材中的有子运动,使得提取溶媒和药材中的有 效成分快速接触,相互溶合、混合。效成分快速接触,相互溶合、混合。 超声波方

3、向性好,穿透能力强,易于获得超声波方向性好,穿透能力强,易于获得 较集中的较集中的声能声能,在水中传播距离远,可用,在水中传播距离远,可用 于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌 消毒等。在医学、军事、工业、农业上有消毒等。在医学、军事、工业、农业上有 很多的应用。超声波因其频率下限大约等很多的应用。超声波因其频率下限大约等 于人的听觉上限而得名。于人的听觉上限而得名。 4、提取原理、提取原理 1)机械效应:超声波在介质中的传)机械效应:超声波在介质中的传 播可以使介质质点在其传播空间播可以使介质质点在其传播空间 内产振动,从而强化介质的扩散、内产振动,从而强

4、化介质的扩散、 传质。传质。 2)热效应:超声波在介质中传播过程热效应:超声波在介质中传播过程 是一个能量的传播和扩散过程,即是一个能量的传播和扩散过程,即 超声波在溶剂传播过程中,其超声波在溶剂传播过程中,其声能声能 可以不断被可以不断被溶剂的质点吸收溶剂的质点吸收,溶剂,溶剂 将所吸收能量的将所吸收能量的全部全部或或大部分大部分转变转变 成成热能热能,从而使溶剂本身和药材组,从而使溶剂本身和药材组 织温度的升高,增大了药物有效成织温度的升高,增大了药物有效成 分的溶解度分的溶解度。(瞬时性。(瞬时性) 3)空化效应:溶剂内都或多或空化效应:溶剂内都或多或 少地溶解了一些微气泡,气泡少地溶解

5、了一些微气泡,气泡 在超声波的作用下产生振动,在超声波的作用下产生振动, 当声压达到一定值时,气泡由当声压达到一定值时,气泡由 于定向扩散而增大,形成共振于定向扩散而增大,形成共振 腔,然后突然闭合,这就是超腔,然后突然闭合,这就是超 声波的空化效应。声波的空化效应。 增大的气泡在闭合时会在其周增大的气泡在闭合时会在其周 围产生高达几千个大气压的压力,围产生高达几千个大气压的压力, 形成微激波,它可造成植物细胞形成微激波,它可造成植物细胞 壁及整个生物体的破裂,而且整壁及整个生物体的破裂,而且整 个破裂过程在瞬间完成,有利于个破裂过程在瞬间完成,有利于 有效成分的溶出。有效成分的溶出。 5、提

6、取特点、提取特点 1)提取不需加热;)提取不需加热; 1 4)超声提取是物理过程,不影响大)超声提取是物理过程,不影响大 多数药物有效成分多数药物有效成分 2)提高了药物有效成分提取率;)提高了药物有效成分提取率; 3)溶剂用量少;)溶剂用量少; 第二节 影响超声提取的因素 , 1、超声强度对提取效果的影响 2、超声频率对提取效果的影响 3、提取时间的影响 4、溶剂的选择和浓度、用量的影响。 5、温度对提取效果的影响 1.超声功率的影响 2. 超声频率的影响超声频率的影响 (1)益母草()益母草(2)甘草酸)甘草酸 超声频 率(KHZ) 粗黄芩 苷重(g) 吸光度 测得值 (mg) 含量(%)

7、 纯黄芩 苷得量 (g) 提出率 (%) 201.84450.6350.236294.471.74253.4850 8001.74980.5820.217186.841.51953.0390 11001.46880.5710.213185.261.25232.5045 分三种情况分三种情况 产率提高产率提高 先提高而后趋于饱和先提高而后趋于饱和 先提高后下降先提高后下降 3.提取时间的影响 提取时间的影响 超声提取时间与黄芩苷提出率的关系 提取时间(h)吸收度测得值(mg)含量(%)提出率(%) 100.5570.207282.891.9799 200.6120.228191.262.9288

8、 400.6330.236194.453.4844 600.5890.219487.763.4911 800.5850.217987.153.5181 1000.5800.216086.393.5498 3、溶剂的选择和浓度、用量 4.温度的影响 5.粒度的影响 6.酶的影响 利用超声提取黄芩中的黄芩苷,在提取时,利用超声提取黄芩中的黄芩苷,在提取时, 应设法使酶失活,以避免黄芩苷被酶化,应设法使酶失活,以避免黄芩苷被酶化, 影响黄芩苷提出率。其原因是用超声提取影响黄芩苷提出率。其原因是用超声提取 无需加热,会使黄芩根中的黄芩苷易被酶无需加热,会使黄芩根中的黄芩苷易被酶 解而变成水不溶性的黄芩

9、素,通过氧化而解而变成水不溶性的黄芩素,通过氧化而 变成绿色,以影响黄芩苷的提取变成绿色,以影响黄芩苷的提取。 第三节超声提取设备 超声提取设备构成 一一 二 一一 1.超声波电源(即超声功率发生器)超声波电源(即超声功率发生器) 2.超声换能器(将电源提供的能原转成超声波)超声换能器(将电源提供的能原转成超声波) 3.提取容器提取容器 第三节超声提取设备 第三节超声提取设备 2.多级逆流浸取多级逆流浸取 gi 任一级浸出器浸渍后排出的溶液中所含溶质量 Si 进入任一级浸出器中固药材内所含溶质量 i =1时Si-1 =X 第三节超声提取设备 http:/- F%B5%C1%D0&id=245逆

10、流超声提取设备华泰 http:/ 超声棒 http:/ http:/ http:/ 多功能超声波提取设备多功能超声波提取设备 http:/ d=81超声提取成套设备 第四节 在中药提取方面的应用 1、植物中苷类成分 2、生物碱类成分 3、蒽醌类成分(大黄) 4、多糖类成分(金针菇多糖) 5、皂苷类成分(西洋参总皂苷) 6、有机酸提取 7、其他物质(如 海藻类成分提取) 提取工艺 例1.超声提取青蒿多糖的工艺优化 在单因素实验的基础上在单因素实验的基础上(最优条件为最优条件为:温度温度 60,功率功率80W,固液比固液比1:30,提取时间提取时间30min), 按表按表1影响因子及水平进行实验影

11、响因子及水平进行实验,测定结果见测定结果见 表表2。 超声提取青蒿多糖因素水平表 ABCD 由极差分析可得各影响因素影响力的由极差分析可得各影响因素影响力的 大小顺序为大小顺序为:功率功率温度温度固液比固液比时间时间,即即 功率对提出率的影响最大功率对提出率的影响最大,温度次之温度次之,时间时间 的影响最小的影响最小,由极差分析可得正交实验的由极差分析可得正交实验的 最优条件为最优条件为:温度温度70,超声功率超声功率90W,时间时间 40min,固液比固液比1:50。 例2 水替代有机溶剂作为提取剂,利用超声技 术提取余甘树皮中单宁的最佳条件。研 究结果表明:当超声频率为40kHz,功率为

12、100W,作用时间为1520min,固液比为 1:24时,可一次性提取得到含量较高的缩 合型单宁,同时达到节约有机提取剂和减 少污染的双重效果。 一、不同提取工艺对比 从植物曼陀罗叶中提取曼陀罗碱,用超声 波提取比用常规煎煮法提取 的样品含碱量高。从罗芙木属植物 的根中将其生物碱全部提出,用常规法浸 渍需,而用超声波提取法只需 min。从吐根中提取生物碱,用超声波提 取比用索氏法提取的碱量还多。 超声波用于从黄连中提取小檗碱,30min 所得到的小檗碱提取率比碱性浸泡24h高 50%以上。 用于海洋藻类植物的提取 藻胆体藻胆体是某些是某些藻类藻类的捕光色素,研究藻胆体的光的捕光色素,研究藻胆体

13、的光 谱性质必须得到完整的藻胆体。在谱性质必须得到完整的藻胆体。在采用化学采用化学及机及机 械破碎械破碎方法均不能从龙须藻中获得理想的藻胆体方法均不能从龙须藻中获得理想的藻胆体 时,采用频率为时,采用频率为20-50KHz,电压为,电压为60V超声提取超声提取 10min就得到完整的藻胆体。路德明等在就得到完整的藻胆体。路德明等在20条件条件 下分别采用超声波为下分别采用超声波为30KHz,150V;40KHz,105V, 46.4KHz,107V;48.2KHz,109V,对,对盐藻进行破碎盐藻进行破碎, 通过显微镜观察计数得到盐藻的通过显微镜观察计数得到盐藻的完全破碎完全破碎可达可达 87%,使,使! 胡萝卜素能够快速、高效的进入水溶胡萝卜素能够快速、高效的进

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