超声波教学讲解课件.ppt

1、超声波萃取1、原理2、组成部件3、超声波萃取的技术特点4、应用5、注意的问题 超声波是频率在20KHz 以上的声波,它不能引起人的听觉,是一种机械振动在媒质中的传播过程,具有聚束、定向、反射、透射等特性,它在媒质中主要产生两种形式的振动即横波和纵波,前者只能在固体中产生,而后者可在固、液、气体中产生。作为一种物理能量形式,超声波广泛应用于金属探伤、水下定位、医学诊断与治疗、药学、工业、化学与化工过程、环境保护、食品工业、生物工程等方面。1、原理（1）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内产生振动，从而强化介质的扩散、传播，这就是超声波的机械效应。超声波在传播过程中产生一种辐

2、射压强，沿声波方向传播，对物料有很强的破坏作用，可使细胞组织变形，植物蛋白质变性；同时，它还可以给予介质和悬浮体以不同的加速度，且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度。从而在两者间产生摩擦，这种摩擦力可使生物分子解聚，使细胞壁上的有效成分更快地溶解于溶剂之中。（2）空化效应 通常情况下，介质内部或多或少地溶解了一些微气泡，这些气泡在超声波的作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡由于定向扩散（rectieddiffvsion）而增大，形成共振腔，然后突然闭合，这就是超声波的空化效应。这种气泡在闭合时会在其周围产生几千个大气压的压力，形成微激波，它可造成植物细胞壁及整个生物体破裂，而且整

3、个破裂过程在瞬间完成，有利于有效成分的溶出。（3）热效应 和其它物理波一样，超声波在介质中的传播过程也是一个能量的传播和扩散过程，即超声波在介质的传播过程中，其声能不断被介质的质点吸收，介质将所吸收的能量全部或大部分转变成热能，从而导致介质本身和药材组织温度的升高，增大了药物有效成分的溶解速度。由于这种吸收声能引起的药物组织内部温度的升高是瞬间的，因此可以使被提取的成分的生物活性保持不变。此外，超声波还可以产生许多次级效应，如乳化、扩散、击碎、化学效应等，这些作用也促进了植物体中有效成分的溶解，促使药物有效成分进入介质，并于介质充分混合，加快了提取过程的进行，并提高了药物有效成分的提取率。2、

4、组成部件3、超声波萃取的技术特点（1）超声波提取时不需加热，避免了中药常规煎煮法、回流法长时间加热对有效成分的不良影响，适用于对热敏物质的提取；同时，由于其不需加热，因而也节省了能源。（2）超声波提取提高了药物有效成分的提取率，节省了原料药材，有利于中药资源的充分利用，提高了经济效益。（3）溶剂用量少，节约了溶剂。（4）超声波提取是一个物理过程，在整个浸提过程中无化学反应发生，不影响大多数药物有效成分的生理活性。（5）提取物有效成分含量高，有利于进一步精制。4、超声波萃取在植物中的应用4.1超声波提取技术在提取皂甙类成份中的应用 皂甙类成份常用水煎煮法或有机溶剂浸泡提取，超声波提取可大大缩短提

5、取时间，提高提取率，例如：从党参中提取党参皂甙 以浸渍法对照，超声波提取40分钟党参皂甙的提出率高出浸渍法（乙醇冷浸48H）1倍多，且超声波提取的党参皂甙得到的粗品量是常规提取方法的近2倍，纯度也高。从穿山龙根茎中提取薯蓣皂甙 以70%乙醇浸泡48小时作对照，超声波提取30分钟，提出率是乙醇浸泡的12倍，并且可大大节约药材（23%以上）。从肉苁蓉提取肉苁蓉甙 甲醇提取时，超声波提取30分钟与常规浸提24小时和80回流5小时肉苁蓉提取率相当4.2超声波提取技术在提取生物碱中的应用 常规法提取生物碱一般采用水溶液或碱性水溶液浸泡、煎煮，但是提取时间长，收率低；用超声波提取时间短，提出率高，例如：从

6、黄柏中提取小檗碱 超声波提取30分钟的提出率比用饱和石灰水浸泡24小时的提出率高18.26%。从黄连根茎中提取黄连素 超声波提取30分钟，提出率可达到8.12%，与用浸泡法提取24小时提出率相同。从曼佗罗叶中提取曼佗罗碱 以煎煮法作对照，超声波提取30分钟，比常规煎煮提取3小时的提前样品含碱量高9%。从萝芙木跟中提取生物碱 用常规浸渍需要8小时才能将其中的生物碱全部提出，超声波提取只需15分钟就可把生物碱全部提出。4.3超声波提取技术在提取黄铜类成份中的应用 黄铜类成份提取常用水煎煮法、碱提酸沉法或乙醇、甲醇浸泡提取，用超声波提取方法可缩短提取时间，提高提取率，例如：从黄芩根茎中提取黄芩甙 以

7、水煎煮法对照，超声波提取10分钟所得到的提出率就高于水煎煮提取3小时的提出率。超声波提取40分钟，其提出率可达22.53%，是目前大生产得率的1.72倍，节约药材3040%。4.4超声波提取技术在提取蒽醌类成份中的应用 蒽衍生物在植物体内存在形式复杂，常规都采用乙醇或稀碱性水溶液提取，长时间受热会破坏其中的有效成份，影响成品药的疗效；使用超声波提取技术，在提高提出率的同时，还可避免蒽醌类物质因久煎破坏有效成份而失效（如何首乌，大黄，番污叶等），例如：从大黄中提取大黄蒽醌类成份 以常规烈煮法对照，超声波提取10分钟比煎煮法提取3小时的提出率还高，提出的有效成份结构没有改变.4.5超声波提取技术在

8、提取有机酸类成份中的应用 有机酸广泛存在于植物各部位，使用超声波提取技术可以得到较好的效果。如用当归制备当归浸膏时，同传统制备方法相比较，使用超声制备不仅提高了制备效率，还提高了总固体含量，有效成份阿魏酸的含量也得到了提高。4.6超声波提取技术萜类、酯类物质提取分析 萜类和酯类物质常用溶剂提取，提取时间往往很长，而提取率较低。青蒿素是我国具有自主知识产权，并得到国际承认的抗疟特效药，是世界卫生组织推荐药品，它是一种含过氧基团的倍半萜内酯，由于过氧基团预热易分解，从而使青蒿素失去药性，因此一般在50以下采用的石油醚冷浸或搅拌提取，提取率一般在60%左右，提取时间一般在2448小时；而采用循环超声

9、波提取，青蒿素提取率可达到90%，较常规提取法青蒿素回收率提高25%以上，提取时间缩短为30min。石油醚回收率达到90%，较常规提取方法显著降低。5、超声提取植物有效成分中应注意的问题5.1超声提取植物有效成分的参数选择 超声提取植物有效成分的效果主要取决于超声波的强度、频率和时间,因此考虑的参数主要有频率、强度和提取时间。在超声提取实验中发现,提取不同的植物有效成分,选择不同的参数会出现不同的结果;即使是提取同一植物有效成分,也会因参数的不同而得到不同的实验结果。5.2超声提取植物有效成分的溶剂选择 超声提取植物有效成分时,溶剂种类及其浓度也是影响提出率的关键5.3超声提取植物有效成分的温度选择 温度对超声提取植物有效成分的提出率也有影响。如从总黄芩中超声提取总黄酮,在5-25 内,随着温度的降低,提出率上升。5.4超声提取植物有效成分中酶的特殊作用 许多研究发现适宜的低强度超声波会使植物细胞产生胞内微声流,提高细胞膜和细胞壁穿透性,从而提高细胞的代谢功能、酶的生物活性,加速酶的催化反应,但不会破坏细胞的完整结构;而高强度的超声波能破碎细胞或使酶失活。由于超声波提取工程放大难题的解决，大大拓宽了超声波提取的应用范围。循环超声波提取设备不但适用于陆地、海洋各种天然产物提取，而且还可以用于超声分散、乳化制备、缓解药物超微胶囊和纳米胶囊制备等。