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超聲波概述

來源:誠洋生物科技(北京)有限公司   2015年09月10日 15:30  

 我國的中藥生產水平與*的天然藥物提取水平差距甚大,影響了我國中成藥產品在世界藥品市場的地位。中國已經加入WTO,國內中藥和天然產物生產企業要想在競爭中贏得主動,必須采用*的提取分離技術,使我國中成藥產品生產和銷售與中醫藥悠久歷史的地位相適應。因此,國家已將提取分離技術作為今后五至十年內重點發展的技術之一。隨著多學科互相滲透和對浸提原理及過程研究的深入,新的提取技術不斷出現,提高了中藥制劑的質量。半仿生提取法是模擬口服給藥后藥物經胃腸道轉運的環境,為經消化道給藥的中藥制劑設計的一種新的提取工藝。超臨界流體萃取法(SFE)(一般常用超臨界CO2萃取法)具有一定的分離功能,可在接近室溫下萃取取;SFE較適用于親脂性、分子量較小物質的萃取,對極性大、分子量太大的物質如苷類、多糖類,要加夾帶劑,并在很高的壓力下進行,給工業化帶來一定的難度。超聲提取法是超聲波的空化效應增加溶劑穿透力,提高藥物溶出速度和溶出次數,縮短提取時間的提取方法。加壓逆流提取法是將若干提取裝置串聯,溶劑與藥材逆流通過,并保持一定接觸時間的方法。微波提取法是利用微波無溫度梯度的熱效應使被提取物里外同時加熱,增加物質擴散和溶劑穿透性,從而加速提取過程。在發達國家,藥材從投料開始,整個操作在連續封閉環境下進行,自動化程度高,經粉碎后的藥材定時投入提取設備,提取液連續從提取罐中排出,藥液和藥渣均在封閉的管道中運行,保持了環境的整潔,提高了藥材資源的利用率,其提取效率是常規的3—4倍。由于自動出渣離心機分離效率高,整個生產過程采用計算機控制,避免了由于人為因素造成的產品質量不穩定的情況。因此,我國在大力研發推廣適宜于工業化應用的提取新技術、新設備的同時,應加強自主創新和技術集成,提高生產自動化控制水平,才能使我國中藥提取技術水平和產品整體大幅度提高,增強在市場的競爭力,將資源優勢轉變成經濟效益?! ∫?、超聲提取的基本原理及存在問題超聲波在媒質中傳播可使媒質質點在其傳播空間內進入振動狀態強化溶質擴散、傳質,即超聲波機械機制。超聲波在媒質質點傳播過程中其能量不斷被媒質質點吸收變成熱能,導致媒質質點溫度升高,即超聲波熱學機制。同時當大能量的超聲波作用于提取介質,在振動處于稀疏狀態時,介質被撕裂成許多小空穴,這些小空穴瞬時即閉合,閉合時產生高達幾千大氣壓的瞬時壓力,即空化現象。在超聲場中液體中的微小氣泡首先經歷氣泡的振蕩及生長過程,即穩態空化;然后是氣泡的壓縮和崩潰過程,即瞬態空化。超聲波對各種成份的提取分離的強化作用主要源于其空化作用??栈形⑿馀莸谋旬a生的極大壓力造成被破碎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,同時超聲波產生的振動作用加強了胞內物質的釋放、擴散及溶解,從而提高提取效率。超聲波破碎過程是一個物理過程,過程中無化學反應,被浸提的生物活性物質保持不變,生物活性不減。在空化發生時液體中的微小氣泡核在高強度超聲波作用下發生振蕩、生長、收縮及崩潰等一系列動力學過程,同時在崩潰的極短時間內,在空化泡周圍產生高溫、高壓,強烈沖擊波和時速400km以上的微射流,對固體表面的剝離、凹蝕和粉碎作用創造了新的活性表面的界面效應,使傳質表面積增大。空化時產生的湍動效應使固液界面中傳質邊界層變薄,導致界面層中溶質的濃度梯度減少速度比沒有超聲時大。空化產生的微擾效應使固液傳質過程的微孔擴散得以強化,使得渦流擴散加強,加快提取過程。超聲頻率越高,提取時間延長,由超聲場產生的聚能效應導致提取液溫度升高,加快提取速度。湍流效應、微擾效應、界面效應和聚能效應與超聲場的頻率、功率及體系的溫度等有關。頻率越高、溫度越高,這4種效應作用越強,達到提取平衡時間越短,平衡時有效成分含量越高。但要考慮到有效成分的穩定性,避免在高溫和長時間條件下有效成分的分解,因此一般選用低頻大功率超聲。雖然超聲提取在實驗室小量樣品制備中效果很好并且已經廣泛應用(特別是在分析樣品的處理中),其快速、的特點已被廣為認同,但在大規模提取中一直未能應用,其瓶頸在于缺乏有效的工程放大手段和方法,超聲場的范圍和強度限制了每次處理的物料量。在超聲波用于植物天然產物提取的進一步研究中,應對其作用機理和動力學模型進行深入探討,以便建立一套較為通用的模式,為不同提取對象的操作條件提供依據;同時還應注重有關工程問題研究,有效解決超聲提取的工程放大難題。

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