Introduction au principe, aux caractéristiques et à l'application de l'extraction par ultrasons

Introduction au principe, aux caractéristiques et à l'application de l'extraction par ultrasons

 

Les ultrasons font référence à des ondes sonores dont les fréquences sont supérieures à 20 kHz, hors de la portée auditive humaine.

L'extraction par ultrasons a été largement utilisée dans les tests de qualité des préparations de médecine traditionnelle chinoise (système d'inspection des médicaments). Dans la Pharmacopée de la République populaire de Chine, il existe 232 variétés de traitements par ultrasons, et la tendance est croissante.

Ces dernières années, l’application de la technologie ultrasonique dans le processus d’extraction des préparations de médecine traditionnelle chinoise a reçu de plus en plus d’attention. La technologie ultrasonique est une méthode et un moyen très efficaces pour extraire les principes actifs des produits naturels. En tant que nouvelle technologie pour la préparation de préparations de médecine traditionnelle chinoise, l’extraction par ultrasons offre de larges perspectives.

L'extraction par ultrasons utilise les effets mécaniques, les effets de cavitation et les effets thermiques des ondes ultrasonores pour extraire les composants biologiques actifs en augmentant la vitesse des molécules du milieu et en augmentant le pouvoir de pénétration du milieu.

1, le principe d'extraction

(1) Effet mécanique La propagation des ondes ultrasonores dans le milieu peut faire vibrer les particules du milieu dans leur espace de propagation, renforçant ainsi la diffusion et la propagation du milieu, ce qui est l'effet mécanique des ondes ultrasonores. Les ondes ultrasoniques génèrent une sorte de pression de rayonnement lors du processus de propagation, qui se propage dans la direction des ondes sonores, ce qui a un fort effet destructeur sur le matériau, ce qui peut déformer le tissu cellulaire et dénaturer les protéines végétales. Dans le même temps, cela peut également donner au support et à la suspension des accélérations différentes. Et la vitesse des molécules du milieu est beaucoup plus rapide que la vitesse des molécules en suspension. Ainsi, une friction est générée entre les deux, ce qui peut dépolymériser les biomolécules, de sorte que les composants actifs de la paroi cellulaire se dissolvent plus rapidement dans le solvant.

(2) Effet de cavitation Normalement, certaines microbulles se dissolvent plus ou moins à l'intérieur du milieu. Ces bulles vibrent sous l'action d'ondes ultrasonores. Lorsque la pression acoustique atteint une certaine valeur, les bulles augmentent en raison de la diffusion dirigée (rectieddiffvsion). Grande, formant une cavité résonante, puis se fermant brusquement, c'est l'effet de cavitation de l'onde ultrasonore. Lorsque la bulle est fermée, elle génère une pression de plusieurs milliers d'atmosphères autour d'elle, formant un micro-choc, pouvant provoquer la rupture de la paroi cellulaire végétale et de tout l'organisme, et l'ensemble du processus de rupture s'achève en un instant, ce qui est favorable à la dissolution du principe actif.

(3) Effet thermique Comme les autres ondes physiques, la propagation des ondes ultrasonores dans un milieu est également un processus de propagation et de diffusion d'énergie. C'est-à-dire que lors de la propagation des ondes ultrasonores, l'énergie acoustique est continuellement absorbée par les particules du milieu, et le milieu l'absorbera. La totalité ou la majeure partie de l'énergie est convertie en énergie thermique, ce qui entraîne une augmentation de la température du milieu lui-même et du tissu médicinal, ce qui augmente le taux de dissolution de l'ingrédient actif du médicament. Puisque l'augmentation de la température interne du tissu médicamenteux provoquée par l'absorption de l'énergie acoustique est instantanée, l'activité biologique du composant extrait peut être maintenue constante.

De plus, les ultrasons peuvent également produire de nombreux effets secondaires, tels que l'émulsification, la diffusion, le broyage, les effets chimiques, etc. Ces effets favorisent également la dissolution des principes actifs dans les plantes, favorisent l'entrée des principes actifs dans le milieu et mélangent complètement le milieu pour accélérer le processus d'extraction et le taux d'extraction du principe actif du médicament est amélioré.

2, les caractéristiques de l'extraction par ultrasons

(1) Pas besoin de chauffer pendant l'extraction par ultrasons, évitant les effets néfastes de l'ébullition de la médecine traditionnelle chinoise et du chauffage de longue durée sur les ingrédients actifs, adapté à l'extraction de substances sensibles à la chaleur ; en même temps, comme il ne nécessite pas de chauffage, il permet également d'économiser de l'énergie.

(2) L'extraction par ultrasons améliore le taux d'extraction des ingrédients actifs du médicament, économise les matières premières, facilite la pleine utilisation des ressources de la médecine traditionnelle chinoise et améliore les avantages économiques.

(3) Le solvant est utilisé en petite quantité et le solvant est économisé.

(4) L'extraction par ultrasons est un processus physique dans lequel aucune réaction chimique ne se produit pendant tout le processus de lixiviation et n'affecte pas l'activité physiologique de la plupart des ingrédients actifs du médicament.

(5) L'extrait a une teneur élevée en principes actifs, ce qui est avantageux pour une purification ultérieure.

3. Application de la technologie ultrasonique à l’extraction de produits naturels

Par rapport à la méthode de décoction à l'eau, la méthode d'extraction de l'astragale par méthode ultrasonique a montré que le temps d'extraction était raccourci par rapport à la méthode de décoction conventionnelle et que le taux d'extraction de la baicaline était augmenté. L'extraction par ultrasons durait 10, 20, 40, 60 minutes. Le taux d'extraction était supérieur à celui extrait par ébullition pendant 3 heures.

L'extraction par ultrasons de la rutine, le principal ingrédient actif du riz gluant, a montré que le taux d'extraction de la rutine obtenu par traitement par ultrasons du riz gluant pendant 30 minutes était 47,56 % supérieur à celui de l'extraction par alcali chaud. Par rapport à la méthode d’immersion, l’extraction par ultrasons a duré 40 minutes et la rutine a été obtenue. Le taux était de 22,53%, alors que le rendement d'un trempage de 48h n'était que de 12,23%. L'extraction par ultrasons des glycosides des plantes est une méthode efficace pour économiser 30 à 40 % des matières premières.

Les alcaloïdes sont extraits des racines de Rauvolfia, ce qui nécessite 43 h pour une imprégnation conventionnelle et 15 min pour une ultrasonication, et tous les alcaloïdes peuvent être élevés. La méthode conventionnelle nécessite 5 heures pour extraire les alcaloïdes de l’écorce du quinquina, et la sonication peut durer jusqu’à 30 minutes. Il faut 3 heures pour extraire la base du mandala de la feuille du mandala par la méthode conventionnelle, et seulement 30 minutes par la méthode par ultrasons. Il faut 3 heures pour extraire les anthraquinones de la rhubarbe par décoction, et seulement 10 minutes par méthode ultrasonique, et le rendement est élevé.

En bref, l’extraction par ultrasons présente les caractéristiques d’un gain de temps, d’une économie d’énergie, d’une économie de matériaux et d’un rendement élevé.