超声波辅助提取技术的应用
摘要：综述了超声波提取技术的原理、特点，全面总结了有关超声波技术在活性成分提取中的应用，为进一步研究超声波提取技术提供参考。
关键词：超声波提取技术；活性成分
超声波是一种在水等介质和人体中具有良好穿透性的、以震动波的形式传播的一种机械能量。超声波辅助提取技术主要是依据物质中有效成分的存在状态、极性、溶解性等在超声波作用下快速地进入溶剂中，得到多成分混合的提取液，再将提取液以适当方法分开、精制、纯化处理，最后得到所需单体化学成分的一项新技术。超声辅助提取技术已经广泛应用于天然药物中各种有效成分的提取分离，并取得了很好的效果。本文就超声波提取技术及其应用进行综述。
1超声提取的原理
1.1空化效应
空化效应是超声提取的主要动力。液体中往往存在一些真空或含有少量气体或蒸汽的小泡，当一定频率的大量超声波作用在液体时，尺寸适宜的小泡能产生共振现象，它们在声波的稀疏阶段迅速胀大，在声波的压缩阶段又被绝热压缩，直至湮灭。小泡在湮灭过程中，能够产生几千摄氏度的高温和几千个大气压的高压冲击波，这就是空化现象。这种强烈的冲击作用能使物料破碎，也能造成生物细胞壁及整个生物体破裂从而加速细胞内物质的释放、扩散及溶解。
1.2 机械效应
超声在传播过程中，会引起介质质点交替的压缩与伸张，构成了压力的变化，这种压力的变化将引起机械效应。对于中药提取过程，这种机械效应包括简单的骚动效应和溶剂与药材组织之间的摩擦。这种骚动效应可使蛋白质变性，细胞组织变形；而超声波引起的介质质点的加速度与超声波振动频率的平方成正比，有时超过重力加速度的数万倍，由于溶剂和药材组织获得的加速度不同，即溶剂分子的速度远大于药材组织的速度，从而使它们之间产生摩擦，这种力量足以断开两碳原子之键，使生物分子解聚，使中药材中的有效成分溶解于溶剂之中。
1.3 热效应
由于介质吸收超声波以及介质内摩擦的消耗，分子产生剧烈振动，超声能转化为介质的内能，引起溶剂和药物组织温度升高，超声波在穿透溶剂和药物组织
分界面时，温度上升更快，这是因为分界面上特性阻抗不同，产生反射形成驻波，引起分子间的相对摩擦而发热，因此，控制超声强度，可使药物组织内部温度瞬间升高，加速有效成分溶出。
除了以上效应外，超声波还有许多次级效应，如击碎、乳化、扩散等效应，也都有利于植物中有效成分的转移。此外MaricelaToma等[1]人通过对50多种中药有效成分的超声提取研究发现，超声波在促进传质的同时还能促进水合，这也有助于中药有效成分的提取。
2 超声波提取的特点
2.1 速度快
超声波强化提取较传统提取方法时间大大缩短，通常在24～40 min即可获得用传统提取方法提取数小时才能获得的产率。黄东亮等[2]分别采用超声波技术和传统渗漉法提取颠茄草中有效成分莨菪碱，比较两种方法的莨菪碱得率及提取时间，结果当两种方法得率相当时超声波法提取时间仅为20 min，比渗漉法的提取时间10 h大大缩短。江发寿等[3]研究了超声法提取沙枣多糖的工艺，将经烘干处理的沙枣用80%的乙醇液处理后，以水为溶剂于45 kHz超声提取2次共40 min，得率为6.81%，比相同得率下的常规提取方法时间大大缩短。
2.2 提取率高
超声波所具有的空化效应、机械振动作用、热效应等使天然物质中的有效成分提取更为充分，提取率比传统工艺显著提高。李大婧等[4]用超声波辅助提取万寿菊中的叶黄素，结果提取率可达97%以上。谢明杰等[5]在提取脱脂豆粕中的大豆异黄酮时发现，用20 kHz的超声波提取30 min得率即可达到0.452，比用传统加热回流法提取120 min才能获得的得率0.310还要高，说明超声波提取法是名副其实的高效率提取方法
2.3 节约溶剂
超声波提取技术与一般的提取方法相比，可以减少溶剂的使用量，节约溶剂。谢明杰等[5]对比研究了乙醇加热回流法与超声波辅助提取法在大豆异黄酮提取
中的应用，研究发现运用传统加热回流法提取时，溶剂乙醇的用量总共为200 mL，而运用超声波法提取仅需100 mL即可达到相同的效果。
2.4 低温
超声提取的最佳温度一般在40～60℃，对热不稳定、易水解或氧化的有效成分具有保护作用，同时也大大减少了能耗。Athanasios C Kimbaris等[6]同时用水
蒸馏提取法、微波辅助水蒸馏提取法和超声提取法提取大蒜中的挥发油，发现3种方法所得挥发油的得率和性质不尽相同，但超声提取法提取温度低，减少了对热敏性化合物的破坏，能源消耗少。
2.5 应用广泛
超声提取法不受成分极性、分子量大小的限制，适用于绝大多数有效成分的提取。当然，超声提取除了以上五项特点之外，还有操作简单易行、综合经济效益显著、提取料液杂质少、有效成分易于分离纯化等特点。超声波提取是一种替代传统浸取，实现高效、快速、环保、节能的现代高新技术之一。
3 超声波提取技术的应用
目前，超声波提取法在提取生物有效成分的应用中越来越普遍，被广泛用来提取多糖、黄酮及生物碱类物质。
3.1 多糖类物质的提取
天然植物中含有丰富的多糖。超声波提取因其可在低温下进行，对各种多糖结构的破坏作用较小，目前也被普遍使用。现已经采用超声波提取技术成功提取的多糖主要包括：板蓝根多糖、苜蓿多糖、天麻多糖、米糠多糖、黄芪多糖、玉米须多糖、仙人掌多糖、人参多糖、松仁多糖、黑果枸杞多糖、地黄多糖、马齿苋多糖、菠萝皮果胶等。张梦娟等[7]采用超声波提取法从天麻中提取天麻多糖，得率可达32.78%。孙俊等[8]采用超声波提取南瓜多糖，粗多糖得率为 6.45%。ZdenaHromádková等[9]比较了用传统方法和超声提取法提取玉米芯中的水溶性木聚糖，发现用NaOH溶液作为提取溶剂，用超声提取法可在较短时间内、较低的碱质量浓度和较低温度下获得较高的提取效率，并且超声法获得的木聚糖的生物活性要高于常规方法。
3.2 黄酮类物质的提取
黄酮类物质由于其优良的抗氧化性能受到许多学者的关注，超声波提取这一先进的技术也被运用到黄酮的提取中。Mauricio A Rostagno等[10]用超声法提取大豆异黄酮，发现用体积分数50%的乙醇做溶剂，在60℃下提取20 min便可获得最佳的提取效率。王延峰等[11]研究了银杏叶黄酮的超声波提取法，并与连续热回流的索氏提取法作了比较研究，发现热回流提取法的提取时间是超声波提取法的4～12倍，从节能和技术经济角度看，超声波提取法均优于索氏提取法。
3.3 生物碱类物质的提取
生物碱是中草药中重要的有效成分之一。应用超声辅助提取天然植物中的生物碱，可以得到比较理想的得率。谢彩娟等[12]研究延胡索总生物碱的提取，得出最佳条件为：超声波作用时间60min，提取温度40℃，超声波功率350 W，提取溶媒用量30倍，乙醇体积分数70%，pH值3.5。此提取方法的提取率高，温度低，时间短，提取工艺简便，在工业化生产中可以降低能耗，提高经济效益。其他关于超声波提取生物碱的报道有断肠草总生物碱、金线莲总生物碱、槲寄生生物碱、骆驼蓬种子总生物碱、石杉碱、麻黄碱、博落回生物碱、黄檗生物碱、
北草乌生物碱等。
3.4 多酚类物质的提取
多酚是一类存在于植物体内的多元酚，具有良好的抗氧化作用。在多酚的提取方面，超声波技术得到了充分的利用。屈平等[13]研究了超声波辅助提取苦荆茶中多酚类物质的工艺，其优化条件为：乙醇体积分数60%、超声波功率为160 W、乙醇和苦荆茶液料比12∶1（mL∶g）、浸提时间25 min，在此条件下苦荆茶多酚类物质的得率为12.8%，纯度为63.5%。刘晓鹏等[14]用超声波法提取了厚朴中厚朴酚与和厚朴酚，发现运用超声波法可以很好地提取厚朴中的厚朴酚与和厚朴酚。
3.5 油脂类物质的提取
油脂，尤其是挥发性油脂，不宜在高温或长时间条件下提取，超声波的低温、快速恰好满足要求。马强等[15]对130 g小茴香进行超声波提取33 min，温度5l℃时，挥发油提取量达8.78 mL。袁谋村等[16]在提取橘皮精油时，比较了超声波提取法与直接浸泡、加热蒸馏、水蒸气蒸馏及索氏提取等传统提取法的区别，发现超声波法提取率明显高于其他方法，所得精油组成相似。史晓东等[17]研究了超声波提取葡萄籽油的工艺，选择石油醚为提取溶剂，超声波作用时间25 min，超声波功率500W，循环泵转速1200 r/min，料液比1∶15时，提取率达到94.12%。朱红叶等[18]以石油醚为提取剂，在料液比1∶10，超声时间15 min的条件下，考察不同的超声功率对黑莓籽油得率的影响，发现随着超声功率的增大，空化作用和机械作用越来越剧烈，媒质粒子的速度和加速度亦越大，界面扩散层上的分子扩散越快，黑莓籽中油的渗出速度就越快，故得率增加。但是功率过大，超声波的传播衰减将增大，导致得率增加缓慢甚至下降。
3.6 有机酸类物质的提取
目前用超声波提取的有机酸包括：阿魏酸、甘草酸、草酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸、马来酸、柠檬酸等。何粉霞等[19]发现超声功率在120～150W范围之内时，小麦麸皮中阿魏酸提取率随着功率的增加而提高，功率为150W时阿魏酸提取率最高，但当功率继续增大时，阿魏酸提取率则开始下降。李开泉等[20]研究了超声波与回流技术对枇杷叶中乌索酸的提取效果，发现前者的效率是后者的2.63倍。逯家辉等[21]在研究八角茴香中莽草酸的超声波提取工艺时分别考察了不同超声波功率对莽草酸得率的影响，发现功率在300W以内时，随着超声功率的增加，莽草酸得率的增加趋势明显，但功率大于300W之后莽草酸得率反而显著下降，这可能是由于功率＞300 W的超声波使提取物中部分莽草酸结构破坏的原因。
4 超声波与其他技术的联用
4.1 超声波与表面活性剂联用
表面活性剂具有双亲结构，能降低表面张力，增强溶剂对物料的润湿性和渗透性，且对天然产物的有效成分具有增溶作用，从而增加浸出效能和萃取率，因而在天然产物提取中得到广泛应用。表面活性剂与超声波联合使用，可在溶剂中形成分子液膜，增加液固接触面积，以提高提取率。赵鹂等[22]用表面活性剂联合超声提取法提取益母草中的总生物碱成分，并对提取率的影响做了初步的探讨，得出用该法能提高益母草中的总生物碱提取率。实验在不同浓度的乙醇溶剂中，不同温度下提取不同的时间，由控制变量的原理，添加了表面活性剂的提取率普遍比单纯超声波提取的高。同时，较其他表面活性剂如span60、tween20，加SDS 的提取率略微提高，可能是因为不同的表面活性剂对益母草生物碱的增溶作用不同，SDS对益母草生物碱增溶作用最大。王纯荣等[23]对表面活性剂协同超声波提取大豆豆荚黄酮的工艺进行了探究。在单因素试验中，他们发现以SDS提取效果最好，当SDS浓度在0.6%左右时，豆荚黄酮提取率接近最大值；随着提取时间的增加，得率呈先增大后减小的趋势；随着超声波功率的增大，豆荚黄酮提取得率也呈现先增大后减小的趋势，当超声功率为120W左右时达到最大值；随液料比的增大，提取率先增大后减小。在单因素试验基础上，选取表面活性剂含量、超声功率、料液比这3个对黄酮提取率影响较大的因素对提取工艺进行响应面
分析，得出表面活性剂辅助超声波提取豆荚黄酮的最佳条件为表面活性剂（SDS）用量0.46%、超声功率124.8 W、液料比12.95。在此条件下黄酮得率可达到9.72%。
4.2 超声波与微波联用
微波—超声波法提取有较大的优势，可以使提取时间大大缩短，可避免有效成分在高温下的分解，所用仪器简单，操作方便。刘宝剑等[24]研究了超声波与微波联合使用提取红芪多糖的技术，结果微波—超声波法得到的多糖含量为8.98%，比常规法的多糖含量4.19%有所提高。在提取槐米的工艺研究中[25]，比较微波—超声法、超声法、水回流法、乙醇回流法4种提取技术对槐米总黄酮含量的影响。发现微波—超声法比水回流法和超声法提取槐米总黄酮的效率高3倍以上，比醇回流法高约20%。
4.3 酶辅助超声波的使用
酶作用于药材的细胞壁，使细胞壁破裂，加快有效成分的溶出，缩短提取时间，提高提取率。超声提取和生物酶提取工艺结合可以明显降低提取温度、缩短提取时间、提高提取产量、便于产品纯化、节约溶剂，且对提取物的结构和理化性质无影响[26]。廉宜君等研究了复合酶—超声联合提取沙枣多糖的工艺，发现用纤维素酶1.5%、果胶酶1.5%、55℃酶解40 min后灭酶，然后超声25 min，固
液比1:30，超声功率400W，超声温度60℃可得到最佳提取率。复合酶—超声联合提取优化条件下提取沙枣多糖的得率比单独用酶降解法提高了36.31%。
4.4 超声波-CO2超临界萃取联用
超声强化超临界CO2萃取技术是在超临界CO2萃取的同时附加超声场，从而降低萃取压力和温度，缩短萃取时间，最终提高萃取率的一项新技术。该方法综合了超声波提取高效、快速以及CO2超临界萃取的低能耗、环保的优点，广泛应用于各有效成分的提取。交实验法确定了超声强化超临界CO2萃取复方丁香肉桂挥发油的最优工艺参数，挥发油得率可达11.60%。结果表明超声能够对CO2超临界萃取有很好的强化作用，可以提高产率。Balach等[27]研究了超声对超临界萃取冷冻干燥姜粒的影响，在超声作用下，生姜辛辣化合物姜酚的萃取率得到明显提高，提取率提高了30%。李超等[28]采用正交实验法确定了超声强化超临界CO2萃取复方丁香肉桂挥发油的最优工艺参数，挥发油得率可达11．60%。结果表明超声能够对CO2超临界萃取有很好的强化作用，可以提高产率。
5结语
超声波提取是一种节约时间、节约能量、节约溶剂、提取率高、工艺简单的提取方法，并且避免了高温对有效成分的破坏，符合绿色工艺的要求，不失为一种好的提取方法。超声波在提取技术上有着广泛的应用，影响超声波提取效果的因素包括: 提取溶剂的种类与用量、天然产物种类、粒度、含水量、提取时间、次数、温度、超声频率、声强、空占比等。其中，声学参数( 超声频率、声强度、提取时间、超声作用方式、空占比等) 是影响超声波提取效率的特有因素，所以在超声波提取中能否找到适宜的参数是提高提取率的关键。超声技术与其他新兴技术的联用是一个很好的研究与应用的方向，随着研究的不断深入，设备与技术上的不断改进，超声波提取技术将在食品、医药、化工等技术领域显示出更加广泛的应用前景。
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超声分离提取技术 摘要：超声提取技术是一种具有极强物理和声化学效应的分离方法，在生物医药，食品，精细化工等方面有着广泛应用。本文主要介绍了超声提取分离技术的原理、特点以及应用前景等。 关键词：超声波；分离提取；应用 The Technology of Ultrasonic Separation and Extraction Abstraction:The technology of ultrasonic extraction is a way of separation with great physical and acoustochemistry effect.It is widely applied among biological medicine,food science,fine chemical industry and other aspects.This article mainly introduce the theory,characteristic and application prospect of the ultrasonic separation and extraction. Keywords:ultrasonic;separation and extraction;application 1.前言 超声波是一种振动频率大于20000Hz的弹性波，在物质介质中的相互作用效应可分为热效应、空化效应和机械传质效应。超声波振动能产生强大的能量，给予媒质点以很大的速度和加速度，使浸提剂和提取物不断震荡，形成空化效应，有助于溶质扩散，加速植物中的有效成分进入溶剂，同时作用于植物叶肉组织可高效粉碎细胞壁，从而释放出其内容物，提高有效成分的提取率[1-2]。 超声波热效应是通过介质的微粒间和分界面上的摩擦以及介质的吸收等使超声能量转化为热能，提高介质和生物体的温度，从而有利于有效成分的溶出；超声波的机械振动发生的位移、速度变化不大，但其加速度却相当大，能显著增大溶剂进入提取物细胞的渗透性，从而强化了萃取过程。超声波的空化效应通过形成强声波作用产生液胞的振荡、伸长、收缩乃至崩溃等，往往使生物组织受到严重的损伤和破裂，从而加速有效成分的溶出和浸提[3-4]。 超声波提取法是利用超声波的空化效应、机械传质效应和热效应，以提高细胞内容物的穿透力和传输能力，增大物质分子运动频率和速度，提高有效成分的浸出率。与传统提取分离方法相比，如熬煮法、压滤法、化学法、溶剂浸提法、生物酶法等，超声提取法具有提取效率高、提取时间短、有效成分活性高等优点[5]。 传统的机械破碎法难以将细胞有效破碎，提取效率低。而化学破碎方法易造成提取物结构的改变和活性降低或失活。超声提取技术是一种具有极强物理和声化学效应的分离方法，其在溶液中形成的冲击波和微射流可以形成空化效应，达到破碎细胞和最大限度地保存和提高反应分子反应活性。将超声提取技术应用于提取茶叶的有效成分，操作简便快捷、无需加
超声波提取原理、特点与应用介绍 超声波指频率高于20KHz，人的听觉阈以外的声波。 超声波提取在中药制剂质量检测中（药检系统）已广泛应用。《中华人民共和国药典》中，应用超声波处理的有232个品种，且呈日渐增多的趋势。 近年来，超声波技术在中药制剂提取工艺中的应用越来越受到关注。超声波技术用于天然产物有效成分的提取是一种非常有效的方法和手段。作为中药制剂取工艺的一种新技术，超声波提取具有广阔的前景。 超声波提取是利用超声波具有的机械效应，空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取生物有效成分。 1、提取原理 （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、超声波提取的特点 （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。 3、超声波技术在天然产物提取方面的应用 与水煎煮法对比，采用超声波法对黄芩的提取结果表明，超声波法提取与常规煎煮法相比，提取时间明显缩短，黄芩苷的提取率升高；超声波提取10、20、40、60min均比煎煮法提取3h的提取率高。 应用超声波法对槐米中主要有效成分芦丁的提取结果表明，超声波处理槐米30min所
超声波在天然成分提取分离的应用原理初探 摘要超声因其具有多种物理和声化学效应，其在食品工业中有广泛的应用，包括超声提取、超声灭菌、超声干燥、超声乳化、超声过滤、超声清洗等。本文主要就超声波提取分离的原理、优点作一综述，并对其以后在提取分离中的发展进行展望。 关键词超声波提取分离原理 1 超声波概述 1.1超声波的概念 超声波指的是频率在2×104—2×109Hz的声波，是高于正常人类听觉范围的弹性机械振动。超声波与电磁波相似，可以被聚焦，反射和折射，其不同之处在于前者传播时需要弹性介质，而光波和其他类型的电磁辐射则可以自由地通过真空。众所周知，超声波在介质中主要产生二种形式的机械振荡，即横向振荡（横波）和纵向振荡（纵波），而超声波在液体介质中只能以纵波的方式进行传播。由于超声波频率高，波长短，因而在传播过程中具有定向性好、能量大、穿透力强等许多特性[1]。超声波与媒质的相互作用可分为热机制、机械（力学）机制和空化机制3种。[2]超声波在媒质中传播时，其振动能量不断被媒吸收转变为热量而使媒质温度升高，此效应称之为超声的热机制；超声波的机械机制主要是辐射压强和强声压强引起的；在液体中，当声波的功率相当大，液体受到的负压力足够强时，媒质分子间的平均距离就会增大并超过极限距离，从而将液体拉断形成空穴，在空化泡或空化的空腔激烈收缩与崩溃的瞬间，泡内可以产生局部的高压，以及数千度的高温，从而形成超声空化现象。空化现象包括气泡的形成、成长和崩溃过程。可见，空化机制是超声化学的主动力，使粒子运动速度大大加快，破坏粒子的力的形成，从而使许多物理化学和化学过程急剧加速，对乳化、分散、萃取以及其它各种工艺过程有很大作用。 对于超声波的研究及其在各个行业中的应用，研究较多，可是对于其应用的机理研究的却很少，能过查阅华南农业大学图书馆，SCI数据库，我们发现，对于超声波的研究有4680篇，可是对于其机理的研究却只有206，所占比例不到5%。如下图1。且大多数只停留在试验室阶段。
超声波协助提取技术 摘要超声波协助提取技术因具有较常用煎煮法、回流法、水蒸气 蒸馏法等提取方法具有设备简单、操作方便、提取时间短、提取率高、无需 加热、成本低廉等优势。基于此，本文主要从超声波提取原理、提取特点、 影响因素、超声提取设备以及应用实例对其进行具体介绍。 关键词：超声波提取；原理；提取特点；应用实例 1.概述 1.1超声波的概念 “超声波”是指频率高于20000Hz的声波，它具有频率高、方向性好、穿透力强、能量集中等特点[1]。 1.2超声波的提取原理 超声波是一种弹性机械振动波，能破坏中药材的细胞，使溶媒渗透到中药材细胞中，从而加速中药材有效成分溶解，以提高其浸出率。超声波提取主要依据其三大效应：空化效应、机械效应和热效应。 在中药提取过程中，随药材在溶剂中受到超声作用而产生空化效应的过程，使溶剂在超声瞬时产生的空化泡的崩溃，随空化泡的爆破，而形成巨大的射流冲向植物固体表面，使其溶剂很快渗透到物质内部细胞之中，借以空化泡的爆破的冲击力打破细胞壁，使细胞内化学成分在超声作用下直接和药材接触，加速了溶剂和药材中的有效成分相互渗透、溶解，快速地向溶剂中溶解。 1.3超声波提取的特点 与常规的煎煮法、浸提法、渗漉法、回流提取法等提取技术相比，具有以下特点： 1．超声提取技术能增加所提取成分的提取率，缩短提取时间 2．超声提取技术在提取过程中无需加热，适合于热敏性物质的提取 3．超声提取技术不改变所提取成分的化学结构 4．减少能耗，提高经济效益 5．超声提取技术与各种分析仪器联用 超声提取技术与GC、IR、MS、HPLC分析仪器联合用于中药、食品等质量分析中，能客观地反映物质中的有效成分的真实含量。 2.影响超声提取的因素 2.1超声波参数的影响
超声波提取工艺的现状 摘要:超声波提取以其提取温度低、提取率高、超声时间短的独特优势被具有创新意识者应用于中药和各种动植物有效成分的提取中，是替代传统剪切工艺方法实现高效节能环保式提取的现代高新技术手段。植物茎、叶与花经超声波处理后，细胞膜已经破碎，叶粒运动加速，这回促进有效成分的溶出，因此用超声波法提取叶黄酮具有提取速度快、提取效率高、节省溶剂、节约能耗等特点，是提取植物黄酮的一种理想方法。 关键词：超声波黄酮提取 前言 红花为双子叶植物纲菊科1年生草本植物红花(Carthamus tinctorius，L)的花，又称：“草红花”、“红蓝花”等，具有活血化瘀、通脉止痛的功效，是传统的活血化瘀类中药。红花黄色素(saffbryellow，SY)是从红花中提取到的一种为红花中多种水溶性查尔酮成分的混合物。其中羟基红花黄色素A(HY—droxy safflower yellowA，HSYA)含量最高。是红花的有效部位。具有活血通络，散瘀止痛的功效，近几年药理研究结果表明它可以抑制血栓形成、抗心肌缺血，增加冠状动脉血流量，降血脂、镇痛、抗炎、抗氧化等 黄酮类化合物是一类重要的天然有机化合物，是植物长期自然选择过程中产生的一类次生代谢产物。它在植物的根、茎、叶、花、果实中广泛存在，且因为它存在于不同植物中、在同一植物的不同器官中构型也复杂多样，所以它具有较高的生物活性和理化作用。它可以止渴、解酒、抗疲劳，有的黄酮在疾病治疗上发挥了巨大的作用：它可以抗癌、抗病毒、抗肿瘤、抗糖尿病、抗抑郁、抗骨质疏松等。黄酮已成为国内外天然药物开发的研究热点。 有关黄酮类化合物的药理活性研究相对较多而对其的提取工艺的研究和优
四、超声波提取法 （一）超声波的概念 1.超声波的概念 ?超声波是指频率高于可听声频率范围的声波，是一种频率超过17KHz的声波。超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等的传播规律，与可听声波的规律并没有 本质上的区别。超声波属于机械波，是机械振动在弹 性媒质中的传播 ?当声音在空气中传播时，会推动空气中的微粒作往复振动，即对微粒做功。声波功率就是表示声波作功快慢的 物理量。当强度相同时，声波的频率越高，它所具有的 功率就越大。由于超声波的频率很高，所以与一般的声 波相比，超声波的功率是很大的 （一）超声波的概念 ?超声波很像电磁波，能折射、聚焦和反射，但超声波又不同于 电磁波，电磁波可在真空中自由传播，而超声波的传播则要依 靠弹性介质。超声波在传播时，使弹性介质中的粒子产生振荡， 并通过弹性介质按超声波的传播方向传递能量 ?超声波可以产生空化效应、热效应和机械效应 （二）超声波提取原理 ?超声萃取（Utrasonic Solvent Extraction，USE）技术 是由溶剂萃取技术与超声波技术结合形成的新技术， 超声场的存在提高了溶剂萃取的效率 ?超声波是指频率为20千赫~50兆赫左右的电磁波， 它是一种机械波，需要能量载体--介质来进行传播。 超声萃取又称超声提取，即指从某一原料中提取所 需的物质或成分 ?超声作用于液液、液固两相、多相体系表面体系以 及膜界面体系会产生一系列的物理、化学作用，并 在微环境内产生各种附加效应，如湍动效应、微扰 效应、界面效应和聚能效应等，从而引起传播媒质 特有的变化 （1)空化效应 ?当大量的超声波作用于提取介质时，体系的液体内 存在着张力弱区，这些区域内的液体会被撕裂成许 多小空穴，这些小空穴会迅速胀大和闭合，使液体 微粒间发生猛烈的撞击作用 ?此外,也可以液体内溶有的气体为气核,在超声波的 作用下,气核膨胀长大形成微泡,并为周围的液体蒸 气所充满,然后在内外悬殊压差的作用下发生破裂, 将集中的声场能量在极短的时间和极小的空间内释 放出来 1、空化效应 ?当空穴闭合或微泡破裂时，会使介质局部形成几百到几 千K的高温和超过数百个大气压的高压环境，并产生很 大的冲击力，起到激烈搅拌的作用，同时生成大量的微 泡，这些微泡又作为新的气核，使该循环能够继续下去， 这就是空化效应 ?空化效应中产生的极大压力 造成被破碎物细胞壁及整个 生物体的破裂，且整个破裂 过程可在瞬间完成，因而提 高了破碎速度，缩短了破碎 时间，使提取效率显著提高
超声波提取分离主要是依据物质中有效成分和有效成分群体的存在状态、极性、溶解性等设计的一项学科。合理利用超声波振动的方法进行提取的新工艺，使溶剂快速地进入固体物质中，将其物质所含的有机成分尽可能完全地溶于溶剂之中，得到多成分混合提取液，接下来就为大家详细的讲解一下，希望对大家有所帮助。 利用超声波技术来强化提取分离过程，可有效提高提取分离率，缩短提取时间、节约成本、甚至还可以提高产品的质量和产量。超声技术的应用和药物中化学成分的提取。即利用超声波所产生的的空化等特殊作用，将药物中所含化学成分快速高效地提取出来的一项新的提取技术。 原理 超声波提取是利用超声波具有的机械效应，空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取生物有效成分。[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。 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，而且整个破裂过程在瞬间完成，有利于有效成分的溶出。 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。 杭州成功超声设备有限公司创立于1995年，是国内从事超声应用研究、大功率超声波换能器开发与生产的专业厂商及国家高新技术企业。公司主要产品有换能器、超声驱动电源等。这些产品作为功率超声应用行业的核心关键部件广泛应用于声化学、塑料焊接、金属焊接、橡胶切割、无纺布焊接等领域。
设备介绍： 宇砚超声波提取浓缩机组适用于中药、保健品、生物制药、化妆品、食品等行业的常压常温超声波提取、索氏提取、动态热回流提取、植物精油提取及提取液真空浓缩等多种工艺。此设备非常适用于高校、研究所和企事业单位实验室及制药厂研发部门多品种、小批量试生产使用。 设备特点： 1.设备使用效率高：此设备是我公司研制的最新超小型超声波动态提取浓缩机 组，此设备在原超声波动态提取机的基础上优化产品结构将小型的真空减压浓缩设备整合在此设备中，使超声波动态萃取、提取、过滤、减压浓缩、精油冷凝等生产工艺一步完成，大大节省了原材料和工作时间，工作效率比一般多功能提取设备提高了100％～300％。 2.提取温度降 低20~30℃， 有利于热敏 性药物成分 的提取，减少 杂质含量，降 低能耗。 3.此设备可根 据客户实际 需要增加单 独的精油收 集器、精油分 离器这点是 科展在提取 设备上独有 的。 4.宇砚超声波 动态提取浓 缩机组设备 结构精巧，充 分发挥超声 波聚能式发 生器特点，超 声波直接作用物料，利用超声波强化中药提取的机械作用，空化作用，局部高振动、高冲击、高声压剪切作用，使提取时间较传统方法大大缩短4/5以上，药材原材料处理量大 5.Y-TN-C系列超声波动态提取浓缩机组在使用中超声波提取设备跟真空减压 浓缩设备可独立运作，也可联动运行。可最大程度的降低设备使用功耗。 6.避免添加剂的使用。例如从槐米中提取芦丁，在超声作用下，避免了传统方
法需在提取溶剂中添加硼砂、亚硫酸钠，不仅降低生产成本，而且减少污染环境。 7.物料转化率高：聚能超声波提 取为常温提取，物料有效成分 不容易丧失，并且在真空浓缩 过程中蒸发室在较低温度下 工作，使物料内热敏性有效成 分最大程度的保留。这样可更 好的保证物料的提取液的品 质。 8.实现全程密闭条件下运行，减 少过程损失，生产安全性提 高，特别适合于各种易燃、易 爆、毒性大等挥发性有机溶剂 的提取。 9.应性广：提取中药不受成分 极性、分子量大小的限制，适 用于绝大多数中药材和各类 成分的提取；此设备配有油水 分离器和高效冷凝器，可提取 芳香油等植物性精油。 10.浓缩设备：根据客户物料选配刮板浓缩，升膜浓缩，降膜浓缩，膜浓缩。 11.设备可选频率范围：15KHz、20KHz、28 KHz、30 KHz、35 KHz、40 KHz、 50 KHz、60 KHz、80KHz。 设备参数： 设备型号Y-TN-C- 5 Y-TN-C- 10 Y-TN-C- 30 Y-TN-C- 50 Y-TN-C- 100 Y-TN-C- 200 Y-TN-C- 300 Y-TN-C- 500 容量（L）5103555110220320550加热功 率（KW） 58.512.514.517.530电或蒸汽夹层压 力(Mpa) 常压 罐内压 力（Mpa） -0.09
湖南中医药大学 本科毕业论文 学生姓名：谭喜平 学号： 200709090108 学院：湘杏学院 专业：中药学 毕业论文超声波提取工艺的研究与应用 指导教师：肖美凤 2011年05 月28 日
目录 1、引论 (1) 2、超声提取分离原理 (1) 2.1 空化效应 (1) 2.1 机械效应 (2) 2.3 热效应 (2) 3、超声提取分离技术的特点 (2) 4、超声波提取技术在中药材有效成分提取中的研究 (3) 4.1 生物碱类化合物的提取 (3) 4.2 黄酮类化合物的提取 (4) 4.3 多糖类化合物的提取 (4) 4.4 有机酸类化合物的提取 (4) 4.5 皂苷类化合物的提取 (5) 结语 (5) 参考文献 (6)
超声波提取技术的研究与应用 摘要：超声波提取技术是近年来在中药有效成分的分离提取中受到广泛关注的新技术、新工艺，与其他提取方法相比较，超声波提取技术具有无污染、效率高、速度快等优点。本文对超声波在提取分离中的应用进行了综述，并阐述了超声波提取分离的原理和特点。 关键词：超声波；提取；空化效应 Research and application of ultrasonic extraction Abstract: Ultrasonic extraction is a new technology which is widely used in extraction and separation of effective ingredients of traditional Chinese medicine in recent years. Compared with other extraction method, ultrasonic extraction technology has the advantages of no pollution, fast speed, high efficiency, and so on. In this article the application of ultrasound extraction technology were reviewed. At the same time, the theory and characteristics of ultrasound extraction are discussed. Keywords: ultrasonic; extraction; acoustic cavitation
超声波提取中药技术的发展 一、摘要： 超声波萃取中药材的有着其优越性，此方法主要通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固-液萃取分离。根据此原理及其工作特点能够高效对中药材中的药效物质进行处理。此技术的应用在中药领域中有着重要的地位，人类在进步中也带来了此超声波提取中药技术的发展，对于中药材的处理也有了更广泛的应用，因此此技术在其发展中也出现了很多种有效处理中药材的方法，对于社会的进步，其带来的经济效益是不能忽视的。 二、关键字：超声波、提取、中药、应用发展 三、正文： 近几年来的大量研究表明，超声波作为一种物理能，不仅能通过在空化作用中产生的极大压力造成被破碎物细胞壁及整个生物体破裂而使胞内物质释放、扩散及溶解。在应用方面，利用超声波进行清洗、干燥、杀菌、雾化及无损检测等，是一种非常成熟且有广泛应用的技术。 1、超声波萃取的原理。 超声波萃取中药材的优越性，是基于超声波的特殊物理性质。主要通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固-液萃取分离。（1）加速介质质点运动。高于20KHz声波频率的超声波的连续介质（例如水）中传播时，根据惠更斯波动原理，在其传播的波阵面上将引起介质质点（包括药材重要效成分的质点）的运动，使介质质点运动获行巨大的加速度和动能。质点的加速度经计算一般可达重力加速度的二千倍以上。由于介质质点将超声波能量作用于药材中药效成分质点上而使之获得巨大的加速度和动能，迅速逸出药材基体而游离于水中。（2）空化作用。超声波在液体介质中传播产生特殊的“空化效应”，“空化效应”不断产生无数内部压力达到上千个大气压的微气穴并不断“爆破”产生微观上的强大冲击波作用在中药材上，使其中药材成分物质被“轰击”逸出，并使得药材基体被不断剥蚀，其中不属于植物结构的药效成分不断被分离出来。加速植物有效成份的浸出提取。（3）超声波的振动匀化使样品介质内各点受到的作用一致，使整个样品萃取更均匀。中药材中的药效物质在超声波场作用下不但作为介质质点获得自身的巨大加速度和动能，而且通过“空化效应”获得强大的外力冲击，所以能高效率并充分分离出来。 2、超声波萃取的特点。 适用于中药材有效成份的萃取，是中药制药彻底改变传统的水煮醇沉萃取方法的新方法、新工艺。与水煮、醇沉工艺相比，超声波萃取具有如下突出特点： （1）无须高温。无水煮高温，不破坏中药材中某些具有热不稳定、易水解或氧化特性的药效成份，提高中药的疗效。（2）常压萃取，安全性好，操作简单易行，维护保养方便。（3）萃取效率高。萃取时间仅为水煮、醇沉法的三分之一或更少。萃取充分，萃取量是传统方法的二倍以上。（4）具有广谱性。适用性广，绝大多数的中药材各类成份均可超声萃取。（5）超声波萃取对溶剂和目标萃取物的性质（如极性）关系不大。可供选择的萃取溶剂种类多、目标萃取物范围广泛。（6）减少能耗。由于超声萃取无需加热或加热温度低，萃取时间短，因此大大降低能耗。（7）药材原料处理量大，成倍或数倍提高，且杂质少，有效成分易于分离、净化。（8）萃取工艺成本低，综合经济效益显著。 3、超声波提取(Ult ra Sonic Ext raction ,USE)技术的理论应用发展。 超声波是一种弹性机械振动滤，是听觉阈以外的振动，它产生强烈振动，高速度，强
超声提取与回流提取 一、超声提取概述 超声波指频率高于20KHz，人的听觉阈以外的声波。 近年来，超声波技术在中药制剂提取工艺中的应用越来越受到关注。超声波技术用于天然产物有效成分的提取是一种非常有效的方法和手段。作为中药制剂取工艺的一种新技术，超声波提取具有广阔的前景。 1.1提取原理 超声波提取是利用超声波具有的机械效应，空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取生物有效成分。 （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。 1.2提取特点 （1）提取温度低：超声波提取时不需加热，温度在40℃—60℃，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）提取时间短：与传统提取方法缩短2/3以上； （3）提取效率高：超声波提取提高了药物有效成分的提取率，节省了原料药
超声波提取技术在植物提取物方面的研究进展 许多天然产物在保健及治疗疾病方面有其独特的优越性，因此越来越受到人们的关注，它们的应用范围也越来越广。由于传统提取方法的许多弊端不能满足实际需要，因此在提取方面需要更快速高效的提取方法。超声波提取是一种新型的物理提取方法，以其快速高效及对营养价值影响较小，正受到人们的关注。超声波是在弹性介质中传播的一种震动频率高于声波（20kHz）的机械波，能产生并传递强大的能量，给予媒质（如固体小颗粒或团聚体）极大的加速度。当颗粒内部接受的能量足以克服结构的束缚能时，固体颗粒（或团聚体）被破碎（或解聚），从而促使细胞内有效成分的溶出：这种能量作用于液体，振动处于稀疏状态时，液体会撕裂成很小的空穴，这些空穴一瞬间即闭合，闭合时产生高达几十个大气压的瞬间压力，即称为空化现象。这种孔穴现象可细化各种物质以及制造乳溶液，加速细胞内有效成分的溶出。另外，超声波的次级效应，如机械震动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速细胞内有效成分的扩散释放并使其充分与溶剂混合，便于提取。现在就超声波近几年的研究成果作以下概述。 1 黄酮 郭青枝等[1]用正交试验对苦瓜黄酮的超声波提取工艺进行了优化，并与传统提取法进行了比较。选取了超声波功率、提取时间、料液比为考察因素，每个因素设计了3 个水平，由方差分析得出超声波功率的改变对提取影响最大，其次是提取时间和料液比。综合考虑各因素得出苦瓜黄酮超声波提取工艺条件为以90%的乙醇提取，超声波功率为80W，提取20min，料液比为1:30（g:ml，下同），与传统提取方法对比提取量为传统方法的1.36 倍，提取时间为传统提取方法的1／9。 兰昌云等[2]做了超声波法提取槐花中黄酮的最佳工艺研究，考察了乙醇浓度、料液比、超声波辅助提取时间、提取温度等主要因素对黄酮提取率的影响，得出超声法的最佳提取条件为：使用60%乙醇，在温度75℃，料液比1:15 条件下提取30min，连续提取2 次，黄酮的总提取率可达99.84%，最后用正交法确定了最优的提取工艺，并与常规热回流提取法作了比较研究。结果表明：超声波法优于常规热回流提取法。 黄锁义等[3]利用超声波提取九里香中的总黄酮。用95%乙醇为提取剂，用紫外分光光度法测定含量，结果测得样品中总黄酮的含量为1.0128mg/ml，回收率为102.5%。利用超声波提取、纯化方法而得到的黄酮类物质，其纯度较高。 牛立新等[4]研究了超声波提法提取卷丹鳞茎中总黄酮的工艺。以提取率为指标，通过单因素实验和正交实验确定了最佳提取条件，在80％乙醇，80℃, 1:30 料液比下，超声提取40min，单次总黄酮相对提取率达到92.32％，连续两次达到99.25％，而且相对于传统方法节省了大量时间，是一种研究及利用百合科植物可参考的方法。 时新刚等[5]利用超声波强化提取毛白杨雄花序中的总黄酮，分别对超声波功率、浸提时间、料液比、浸提液浓度的选择做了试验，得到了浸提时间、料液比对黄酮得率的影响为：随着时间的延长或料液比比例的加大，得率呈现逐渐提高的趋势；随着乙醇浓度的提高黄酮的得率，逐渐下降；在一定的超声波功率范围内，得率随功率增加而提高，但当达到一定功率后，得率则不再增加。超声提取的最佳工艺为：乙醇浓度70%，超声功率为150W，浸提时间为40min，料液比为1:30。 邓光辉等[6]做了超声波法乙醇提取山楂叶黄酮的研究，以乙醇为溶剂，以不同的乙醇浓度，不同的处理时间，不同的料液比为主要考察因素，以浸取样品中总黄酮的提取率为主要考察指标，确定最佳提取条件。得出乙醇浓度对提取率影响最大，其次是超声波提取时间，料液比的影响最小。并得出最佳提取条件为：乙醇浓度50%，超声波作用时间45min，料液比为1:25。此时提取率为91.39%。与常规索氏提取相比，提取时间和溶剂使用量大大减少，且能达到较高的提取率。
超声波辅助提取技术的应用 摘要：综述了超声波提取技术的原理、特点，全面总结了有关超声波技术在活性成分提取中的应用，为进一步研究超声波提取技术提供参考。 关键词：超声波提取技术；活性成分 超声波是一种在水等介质和人体中具有良好穿透性的、以震动波的形式传播的一种机械能量。超声波辅助提取技术主要是依据物质中有效成分的存在状态、极性、溶解性等在超声波作用下快速地进入溶剂中，得到多成分混合的提取液，再将提取液以适当方法分开、精制、纯化处理，最后得到所需单体化学成分的一项新技术。超声辅助提取技术已经广泛应用于天然药物中各种有效成分的提取分离，并取得了很好的效果。本文就超声波提取技术及其应用进行综述。 1超声提取的原理 1.1空化效应 空化效应是超声提取的主要动力。液体中往往存在一些真空或含有少量气体或蒸汽的小泡，当一定频率的大量超声波作用在液体时，尺寸适宜的小泡能产生共振现象，它们在声波的稀疏阶段迅速胀大，在声波的压缩阶段又被绝热压缩，直至湮灭。小泡在湮灭过程中，能够产生几千摄氏度的高温和几千个大气压的高压冲击波，这就是空化现象。这种强烈的冲击作用能使物料破碎，也能造成生物细胞壁及整个生物体破裂从而加速细胞内物质的释放、扩散及溶解。 1.2 机械效应 超声在传播过程中，会引起介质质点交替的压缩与伸张，构成了压力的变化，这种压力的变化将引起机械效应。对于中药提取过程，这种机械效应包括简单的骚动效应和溶剂与药材组织之间的摩擦。这种骚动效应可使蛋白质变性，细胞组织变形；而超声波引起的介质质点的加速度与超声波振动频率的平方成正比，有时超过重力加速度的数万倍，由于溶剂和药材组织获得的加速度不同，即溶剂分子的速度远大于药材组织的速度，从而使它们之间产生摩擦，这种力量足以断开两碳原子之键，使生物分子解聚，使中药材中的有效成分溶解于溶剂之中。 1.3 热效应 由于介质吸收超声波以及介质内摩擦的消耗，分子产生剧烈振动，超声能转化为介质的内能，引起溶剂和药物组织温度升高，超声波在穿透溶剂和药物组织
超声波在萃取技术中的应用 摘要：超声波萃取技术是近年来在分离提取中受到广泛关注的新技术，与其他萃取方法如索氏萃取、微波辅助萃取和超临界流体萃取比较，它在很多方面都显示出极大的优越性。介绍了超声波萃取技术的原理、特点，应用研究现状，结合具体实例对超声波萃取的优越性进行了直观的阐释，并对该技术的发展方向进行了展望。 关键词：超声波；萃取技术 1概述 超声波萃取(Ultrasound extraction，UE)，亦称为超声波辅助萃取、超声波提取，是利用超声波辐射压强产生的强烈空化效应、扰动效应、高加速度、击碎和搅拌作用等多级效应，增大物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，从而加速目标成分进入溶剂，促进提取的进行。 1.1超声波萃取的原理 超声波是指频率为20kHz~50MHz的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体——介质来进行传播。其穿过介质时，会产生膨胀和压缩2个过程。超声波能产生并传递强大的能量，给予介质极大的加速度。这种能量作用于液体时，膨胀过程会形成负压。如果超声波能量足够强，膨胀过程就会在液体中生成气泡或将液体撕裂成很小的空穴。这些空穴瞬间即闭合，闭合时产生高达3000MPa的瞬间压力，称为空化作用。这样连续不断产生的高压就像一连串小爆炸不断地冲击物质颗粒表面，使物质颗粒表面及缝隙中的可溶性活性成分迅速溶出。同时在提取液中还可通过强烈空化，使细胞壁破裂而将细胞内溶物释放到周围的提取液体中。利用超声波的上述效应，从不同类型的样品中提取各种目标成分是非常有效的。 1.2技术特点 与常规的萃取技术相比，超声波萃取技术快速、价廉、高效。在某些情况下，甚至比超临界流体萃取(SFE)和微波辅助萃取还好。与索氏萃取相比，其主要优点有:①成穴作用增强了系统的极性，这些都会提高萃取效率，使之达到或超过索氏萃取的效率;②超声波萃取允许添加共萃取剂，以进一步增大液相的极性;③适合不耐热的目标成分的萃取;④操作时间比索氏萃取短。
超声波提取技术 技术介绍：1.简介超声波提取（也称为超声波萃取）以其提取温度低、提取率高、 提取时间短的独特优势被具有创新意识者应用于中药材和各种动、植物有效含量的提取，是替代传统剪切工艺方法实现高效、节能、环保式提取的现代高新技术手段。 超声波提取有两层含义：超声技术的应用和药物中化学成分的提取。即利用超声波所产生的的空化等特殊作用，将药物中所含化学成分快速高效地提取出来的一项新的提取技术。 2.原理超声波提取是利用超声波具有的机械效应，空化效应和热效 应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取生物有效成分。 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。 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，而且整个破裂过程在瞬间完成，有利于有效成分的溶出。 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。 3. 特点：1）提取效率高：超声波独具的物理特性能促使植物细胞组织 破壁或变形，使中药有效成分提取更充分，提取率比传统工艺显著提高达50—500%； 2）.提取时间短：超声波强化中药提取通常在24—40分钟即可获得最佳提取率，提取时间较传统方法大大缩短2/3以上，药材原材料处理量大； 3.）提取温度低：超声提取中药材的最佳温度在40—60℃，对遇热不稳定、易水解 或氧化的药材中有效成分具有保护作用，同时大大节能能耗；
超声波萃取的原理超声波提取技术 超声波是指频率为20千赫～50兆赫左右的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体—介质—来进行传播。超声波在传递过程中存在着的正负压强交变周期，在正相位时，对介质分子产生挤压，增加介质原来的密度；负相位时，介质分子稀疏、离散，介质密度减小。也就是说，超声波并不能使样品内的分子产生极化，而是在溶剂和样品之间产生声波空化作用，导致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩，从而使固体样品分散，增大样品与萃取溶剂之间的接触面积，提高目标物从固相转移到液相的传质速率。在工业应用方面，利用超声波进行清洗、干燥、杀菌、雾化及无损检测等，是一种非常成熟且有广泛应用的技术。 超声波萃取的原理 超声波萃取中药材的优越性，是基于超声波的特殊物理性质。主要是主要通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固--液萃取分离。（1）加速介质质点运动。高于20 KHz声波频率的超声波的连续介质（例如水）中传播时，根据惠更斯波动原理，在其传播的波阵面上将引起介质质点（包括药材重要效成分的质点）的运动，使介质质点运动获行巨大的加速度和动能。质点的加速度经计算一般可达重力加速度的二千倍以上。由于介质质点将超声波能量作用于药材中药效成分质点上而使之获得巨大的加速度和动能，迅速逸出药材基体而游离于水中。（2）空化作用。超声波在液体介质中传播产生特殊的“空化效应”，“空化效应”不断产生无数内部压力达到上千个大气压的微气穴并不断“爆破”产生微观上的强大冲击波作用在中药材上，使其中药材成分物质被“轰击”逸出，并使得药材基体被不断剥蚀，其中不属于植物结构的药效成分不断被分离出来。加速植物有效成份的浸出提取。（3）超声波的振动匀化（Sonication）使样品介质内各点受到的作用一致，使整个样品萃取更均匀。 综上所述，中药材中的药效物质在超声波场作用下不但作为介质质点获得自身的巨大加速度和动能，而且通过“空化效应”获得强大的外力冲击，所以能高效率并充分分离出来。 超声波萃取的特点 适用于中药材有效成份的萃取，是中药制药彻底改变传统的水煮醇沉萃取方法的新方法、新工艺。与水煮、醇沉工艺相比，超声波萃取具有如下突出特点： （1）无需高温。在40℃－50℃水温F超声波强化萃取，无水煮高温，不破坏中药材中某些具有热不稳定，易水解或氧化特性的药效成份。超声波能促使植物细胞地破壁，提高中药的疗效。（2）常压萃取，安全性好，操作简单易行，维护保养方便。（3）萃取效率高。超声波强化萃取20～40分钟即可获最佳提取率，萃取时间仅为水煮、醇沉法的三分之一或更少。萃取充分，萃取量是传统方法的二倍以上。据统计，超声波在65～70oC工作效率非常高。而温度在65oC度内中草药植物的有效成份基本没有受到破坏。加入超声波后（在65度条件下），植物有效成份提取时间约40分钟。而蒸煮法的蒸煮时间往往需要两到三小时，是超声波提取时间的3倍以上时间。每罐提取3次，基本上可提取有效成份的90%以上。（4）具有广谱性。适用性广，绝大多数的中药材各类成份均可超声萃取。（5）超声波萃取对溶剂和目标萃取物的性质（如极性）关系不大。因此，可供选择的萃取溶剂种类多、目标萃取物范围广泛。（6）减少能耗。由于超声萃取无需加热或加热温度低，萃取时间短，因此大大降低能耗。（7）药材原料处理量大，成倍或数倍提高，且杂质少，有效成分易于分离、净化。（8）萃取工艺成本低，综合经济效益显著。 怎吗说呢？据我了解，微波不能和金属接触，再一个，微波局部加热温度过高容易爆炸！小型设备在实验室还可用，但是不能做大，放大生产用！至于超声波指频率为20千赫～50兆赫左右的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体—介质—来进行传播！有效作用距离是300MM，作用距离短，但是最大缺点是能做为工业化生产用！目前国内就有！
超声波提取法：超声波提取法是利用超声波能够增大物质分子运动频率，增加溶剂穿透率，这一原理来提高样品中药物溶出次数和溶出速度，达到缩短时间的目的的一种浸取方法。常用提取剂为乙腈，丙酮等。在同等条件下，超声波震荡0.5小时比机械震荡0.5小时样品的得率高。超声波振荡1小时与浸泡过夜相比，得率无明显差别。1 2 3 1邬元娟，岳晖等。食品中农药残留检测前处理技术的发展现状[J].中国食品与营养，2008，（4）：6-8 2郑申西，林华影。有机氯农药残留量测定中几种前处理方法的比较和分析[J].中国公共卫生，2001,17（5）：448-449 3孙晶晶。食品中农药残留前处理技术的研究进展[J]食品研究与开发，2008,29（7）165-166 匀浆、捣碎法：将样品放入匀浆饥或植物捣碎机中，放入提取剂，进行匀浆浸提。此法尤其适用于果蔬样品，简便。快速，提取效果好。 4庄无忌，周星，毛细血管气相色谱法测定果蔬20种有机磷农药残留量[J].色谱，1994,12（3）：202-203 微波辅助萃取法（ＭＡＥ）：该技术是利用极性分子可迅速吸收微波能量来加热具有极性溶剂（如乙醇、甲醇、丙酮和水等），加速农药提取，减少萃取溶剂的用量。与传统技术相比，微波辅助萃取的选择性更好，速度更快，样品回收率更高，而且溶剂和能源消耗较少。在提取效果与振荡法相当的情况下，微波提取５分钟，仅为振荡提取（３小时）的１/36,因此，微波提取的优势是显而易见的。 5郑申西，林华影。有机氯农药残留量测定中几种前处理方法的比较和分析[J].中国公共卫生，2001,17（5）：448-449 6罗建波，黄伟雄。微波萃取气相色谱法测定果蔬中农药残留的研究[J]。中国公共卫生，2002,18（3）：336-337