Introduzione al principio, caratteristiche e applicazione dell'estrazione ad ultrasuoni

Introduzione al principio, caratteristiche e applicazione dell'estrazione ad ultrasuoni

 

Gli ultrasuoni si riferiscono a onde sonore con frequenze superiori a 20 kHz, fuori dalla portata dell'udito umano.

L'estrazione ad ultrasuoni è stata ampiamente utilizzata nei test di qualità dei preparati di medicina tradizionale cinese (sistema di ispezione dei farmaci). Nella Farmacopea della Repubblica Popolare Cinese esistono 232 varietà di trattamenti ad ultrasuoni e si osserva una tendenza in crescita.

Negli ultimi anni, l’applicazione della tecnologia ad ultrasuoni nel processo di estrazione dei preparati della medicina tradizionale cinese ha ricevuto sempre più attenzione. La tecnologia ad ultrasuoni è un metodo e un mezzo molto efficace per l'estrazione di principi attivi da prodotti naturali. Come nuova tecnologia per la preparazione dei preparati della medicina tradizionale cinese, l’estrazione ad ultrasuoni ha ampie prospettive.

L'estrazione ad ultrasuoni utilizza gli effetti meccanici, gli effetti di cavitazione e gli effetti termici delle onde ultrasoniche per estrarre componenti biologici attivi aumentando la velocità delle molecole del mezzo e aumentando il potere penetrante del mezzo.

1, il principio di estrazione

(1) Effetto meccanico La propagazione delle onde ultrasoniche nel mezzo può far vibrare le particelle del mezzo nel loro spazio di propagazione, rafforzando così la diffusione e la propagazione del mezzo, che è l'effetto meccanico delle onde ultrasoniche. Le onde ultrasoniche generano una sorta di pressione di radiazione nel processo di propagazione, che si propaga lungo la direzione delle onde sonore, che ha un forte effetto distruttivo sul materiale, che può deformare il tessuto cellulare e denaturare la proteina vegetale. Allo stesso tempo può anche imprimere accelerazioni diverse al mezzo e alla sospensione. E la velocità delle molecole medie è molto più veloce della velocità delle molecole in sospensione. In questo modo si genera un attrito tra i due che può depolimerizzare le biomolecole, in modo che i componenti attivi sulla parete cellulare si dissolvano più rapidamente nel solvente.

(2) Effetto cavitazione Normalmente alcune microbolle sono più o meno disciolte all'interno del mezzo. Queste bolle vibrano sotto l'azione delle onde ultrasoniche. Quando la pressione sonora raggiunge un certo valore, le bolle aumentano per effetto della diffusione direzionata (diffusione rettificata). Grande, che forma una cavità risonante e poi si chiude improvvisamente, questo è l'effetto di cavitazione dell'onda ultrasonica. Quando la bolla è chiusa, si genera attorno ad essa una pressione di diverse migliaia di atmosfere, formando un micro-shock, che può causare la rottura della parete cellulare della pianta e dell'intero organismo, e l'intero processo di rottura si completa in un istante, favorendo la dissoluzione del principio attivo.

(3) Effetto termico Come altre onde fisiche, anche la propagazione delle onde ultrasoniche in un mezzo è un processo di propagazione e diffusione di energia. Cioè, durante la propagazione delle onde ultrasoniche, l'energia acustica viene continuamente assorbita dalle particelle del mezzo e il mezzo la assorbirà. Tutta o la maggior parte dell'energia viene convertita in energia termica, che porta ad un aumento della temperatura del mezzo stesso e del tessuto medicinale, che aumenta la velocità di dissoluzione del principio attivo del farmaco. Poiché l'aumento della temperatura interna del tessuto del farmaco causato dall'assorbimento dell'energia acustica è istantaneo, l'attività biologica del componente estratto può essere mantenuta costante.

Inoltre, gli ultrasuoni possono anche produrre molti effetti secondari, come emulsione, diffusione, frantumazione, effetti chimici, ecc. Questi effetti promuovono anche la dissoluzione dei principi attivi nelle piante, favoriscono l'ingresso dei principi attivi nel mezzo e mescolano completamente il mezzo per accelerare. Il processo di estrazione viene eseguito e la velocità di estrazione del principio attivo del farmaco viene migliorata.

2, le caratteristiche dell'estrazione ad ultrasuoni

(1) Non è necessario riscaldare durante l'estrazione ad ultrasuoni, evitando gli effetti negativi della bollitura e del riscaldamento prolungato della medicina tradizionale cinese sui principi attivi, adatti per l'estrazione di sostanze sensibili al calore; allo stesso tempo, poiché non necessita di riscaldamento, fa anche risparmiare energia.

(2) L'estrazione ad ultrasuoni migliora il tasso di estrazione dei principi attivi del farmaco, consente di risparmiare materie prime, facilita il pieno utilizzo delle risorse della medicina tradizionale cinese e migliora i vantaggi economici.

(3) Il solvente viene utilizzato in una piccola quantità e viene risparmiato.

(4) L'estrazione ad ultrasuoni è un processo fisico in cui non si verifica alcuna reazione chimica durante l'intero processo di lisciviazione e non influisce sull'attività fisiologica della maggior parte dei principi attivi del farmaco.

(5) L'estratto ha un elevato contenuto di principi attivi, il che è vantaggioso per un'ulteriore purificazione.

3. Applicazione della tecnologia ad ultrasuoni nell'estrazione di prodotti naturali

Rispetto al metodo della decozione con acqua, il metodo di estrazione dell'astragalo mediante metodo ad ultrasuoni ha mostrato che il tempo di estrazione è stato ridotto rispetto al metodo di decozione convenzionale e la velocità di estrazione della baicalina è stata aumentata. L'estrazione ad ultrasuoni è stata di 10, 20, 40, 60 minuti. La velocità di estrazione era superiore a quella estratta mediante bollitura per 3 ore.

L'estrazione ad ultrasuoni della rutina, il principale ingrediente attivo del riso glutinoso, ha dimostrato che la velocità di estrazione della rutina ottenuta mediante trattamento ad ultrasuoni del riso glutinoso per 30 minuti era superiore del 47,56% rispetto a quella dell'estrazione degli alcali a caldo. Rispetto al metodo di immersione, l'estrazione ad ultrasuoni è stata di 40 minuti ed è stata ottenuta la rutina. Il tasso era del 22,53%, mentre la resa dell'ammollo per 48 ore era solo del 12,23%. L'estrazione ad ultrasuoni dei glicosidi dalle piante è un metodo efficace per risparmiare il 30-40% delle materie prime.

Gli alcaloidi vengono estratti dalle radici di Rauvolfia, che richiede 43 ore per l'impregnazione convenzionale e 15 minuti per l'ultrasonicazione, e tutti gli alcaloidi possono essere sollevati. Il metodo convenzionale richiede 5 ore per estrarre gli alcaloidi dalla corteccia di China e l'ultrasonicazione può essere completata fino a 30 minuti. Per estrarre la base del mandala dalla foglia del mandala con il metodo convenzionale sono necessarie 3 ore e solo 30 minuti con il metodo ad ultrasuoni. Per estrarre gli antrachinoni dal rabarbaro mediante decozione, sono necessarie 3 ore e solo 10 minuti con il metodo ad ultrasuoni, e la resa è elevata.

In breve, l'estrazione ad ultrasuoni ha le caratteristiche di risparmio di tempo, risparmio energetico, risparmio di materiale e alta resa.