Einführung in das Prinzip, die Eigenschaften und die Anwendung der Ultraschallextraktion

Einführung in das Prinzip, die Eigenschaften und die Anwendung der Ultraschallextraktion

 

Unter Ultraschall versteht man Schallwellen mit Frequenzen über 20 kHz, die außerhalb des menschlichen Hörbereichs liegen.

Die Ultraschallextraktion wird häufig bei der Qualitätsprüfung von Präparaten der traditionellen chinesischen Medizin (Arzneimittelkontrollsystem) eingesetzt. Im Arzneibuch der Volksrepublik China gibt es 232 Arten der Ultraschallbehandlung, Tendenz steigend.

In den letzten Jahren hat der Einsatz der Ultraschalltechnologie beim Extraktionsprozess von Präparaten der traditionellen chinesischen Medizin immer mehr Aufmerksamkeit erhalten. Die Ultraschalltechnologie ist eine sehr effektive Methode und Mittel zur Extraktion von Wirkstoffen aus Naturprodukten. Als neue Technologie zur Herstellung traditioneller chinesischer Medizinpräparate hat die Ultraschallextraktion große Perspektiven.

Die Ultraschallextraktion nutzt die mechanischen Effekte, Kavitationseffekte und thermischen Effekte von Ultraschallwellen, um biologisch aktive Komponenten zu extrahieren, indem die Geschwindigkeit der Mediummoleküle erhöht und die Durchdringungskraft des Mediums erhöht wird.

1, das Prinzip der Extraktion

(1) Mechanische Wirkung Die Ausbreitung von Ultraschallwellen im Medium kann dazu führen, dass die Partikel des Mediums in ihrem Ausbreitungsraum vibrieren, wodurch die Diffusion und Ausbreitung des Mediums verstärkt wird, was die mechanische Wirkung von Ultraschallwellen darstellt. Ultraschallwellen erzeugen bei der Ausbreitung eine Art Strahlungsdruck, der sich entlang der Richtung der Schallwellen ausbreitet, was eine starke zerstörerische Wirkung auf das Material hat, wodurch das Zellgewebe deformiert und das Pflanzenprotein denaturiert werden kann. Gleichzeitig kann es dem Medium und der Federung auch unterschiedliche Beschleunigungen verleihen. Und die Geschwindigkeit der mittleren Moleküle ist viel höher als die Geschwindigkeit der Suspensionsmoleküle. Dadurch entsteht Reibung zwischen beiden, die die Biomoleküle depolymerisieren kann, sodass sich die aktiven Bestandteile an der Zellwand schneller im Lösungsmittel auflösen.

(2) Kavitationseffekt Normalerweise lösen sich einige Mikrobläschen mehr oder weniger im Medium auf. Diese Blasen vibrieren unter der Wirkung von Ultraschallwellen. Wenn der Schalldruck einen bestimmten Wert erreicht, vergrößern sich die Blasen aufgrund der gerichteten Diffusion (gleichgerichtete Diffusion). Groß, bildet einen Resonanzhohlraum und schließt sich dann plötzlich, das ist der Kavitationseffekt der Ultraschallwelle. Beim Schließen der Blase entsteht um sie herum ein Druck von mehreren tausend Atmosphären, wodurch ein Mikroschock entsteht, der zum Platzen der Pflanzenzellwand und des gesamten Organismus führen kann. Der gesamte Bruchvorgang ist in einem Augenblick abgeschlossen, was die Auflösung des Wirkstoffs begünstigt.

(3) Thermischer Effekt Wie andere physikalische Wellen ist auch die Ausbreitung von Ultraschallwellen in einem Medium ein Energieausbreitungs- und -diffusionsprozess. Das heißt, während der Ausbreitung von Ultraschallwellen wird die akustische Energie kontinuierlich von den Partikeln des Mediums absorbiert und das Medium absorbiert sie. Die gesamte oder der größte Teil der Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt, was zu einer Erhöhung der Temperatur des Mediums selbst und des medizinischen Gewebes führt, was die Auflösungsgeschwindigkeit des Wirkstoffs des Arzneimittels erhöht. Da der durch die Absorption der akustischen Energie verursachte Anstieg der Innentemperatur des Arzneimittelgewebes augenblicklich erfolgt, kann die biologische Aktivität der extrahierten Komponente konstant gehalten werden.

Darüber hinaus kann Ultraschall auch viele sekundäre Effekte hervorrufen, wie Emulgierung, Diffusion, Zerkleinerung, chemische Effekte usw. Diese Effekte fördern auch die Auflösung von Wirkstoffen in Pflanzen, fördern den Eintritt von Wirkstoffen in das Medium und durchmischen das Medium vollständig, um den Extraktionsprozess zu beschleunigen, und die Extraktionsrate des Wirkstoffs des Arzneimittels wird verbessert.

2, die Eigenschaften der Ultraschallextraktion

(1) Während der Ultraschallextraktion ist kein Erhitzen erforderlich, wodurch die nachteiligen Auswirkungen des Kochens und Langzeiterhitzens der traditionellen chinesischen Medizin auf die Wirkstoffe vermieden werden; geeignet für die Extraktion wärmeempfindlicher Substanzen; Da keine Heizung erforderlich ist, spart es gleichzeitig Energie.

(2) Die Ultraschallextraktion verbessert die Extraktionsrate der Wirkstoffe des Arzneimittels, spart Rohstoffe, erleichtert die vollständige Nutzung der Ressourcen der traditionellen chinesischen Medizin und verbessert den wirtschaftlichen Nutzen.

(3) Das Lösungsmittel wird in einer kleinen Menge verwendet und das Lösungsmittel wird gespart.

(4) Die Ultraschallextraktion ist ein physikalischer Prozess, bei dem während des gesamten Auslaugungsprozesses keine chemische Reaktion stattfindet und die physiologische Aktivität der meisten Wirkstoffe des Arzneimittels nicht beeinträchtigt wird.

(5) Der Extrakt weist einen hohen Wirkstoffgehalt auf, was für die weitere Reinigung von Vorteil ist.

3. Anwendung der Ultraschalltechnologie bei der Gewinnung von Naturprodukten

Im Vergleich zur Wasserabkochmethode zeigte die Extraktionsmethode von Astragalus mittels Ultraschall, dass die Extraktionszeit im Vergleich zur herkömmlichen Abkochmethode verkürzt und die Extraktionsrate von Baicalin erhöht wurde. Die Ultraschallextraktion dauerte 10, 20, 40, 60 Minuten. Die Extraktionsrate war höher als die Extraktion durch 3-stündiges Kochen.

Die Ultraschallextraktion von Rutin, dem Hauptwirkstoff in Klebreis, zeigte, dass die Extraktionsrate von Rutin, die durch 30-minütige Ultraschallbehandlung von Klebreis erzielt wurde, um 47,56 % höher war als die Extraktion mit heißem Alkali. Im Vergleich zur Immersionsmethode dauerte die Ultraschallextraktion 40 Minuten und es wurde Rutin gewonnen. Die Rate betrug 22,53 %, während die Ausbeute nach 48-stündigem Einweichen nur 12,23 % betrug. Die Ultraschallextraktion von Glykosiden aus Pflanzen ist eine effektive Methode, um 30–40 % der Rohstoffe einzusparen.

Alkaloide werden aus den Wurzeln von Rauvolfia extrahiert, was für die herkömmliche Imprägnierung 43 Stunden und für die Ultraschallbehandlung 15 Minuten erfordert, und alle Alkaloide können erhöht werden. Die herkömmliche Methode erfordert 5 Stunden, um Alkaloide aus der Rinde von Chinarinde zu extrahieren, und die Ultraschallbehandlung kann bis zu 30 Minuten dauern. Mit der herkömmlichen Methode dauert es 3 Stunden, die Mandala-Basis aus dem Mandala-Blatt zu extrahieren, mit der Ultraschall-Methode sind es nur 30 Minuten. Die Extraktion der Anthrachinone aus Rhabarber durch Abkochen dauert 3 Stunden und mit der Ultraschallmethode nur 10 Minuten, und die Ausbeute ist hoch.

Kurz gesagt, die Ultraschallextraktion zeichnet sich durch Zeitersparnis, Energieeinsparung, Materialeinsparung und hohe Ausbeute aus.