초음파 추출의 원리, 특성 및 응용 소개

초음파 추출의 원리, 특성 및 응용 소개

 

초음파란 인간의 가청 범위를 벗어나는 20kHz 이상의 주파수를 갖는 음파를 말합니다.

초음파 추출은 한약 제제의 품질 테스트(약물 검사 시스템)에 널리 사용되었습니다. 중화인민공화국약전에는 초음파치료의 종류가 232종으로 기재되어 있으며 점차 증가하는 추세이다.

최근 몇 년 동안 한약 제제의 추출 공정에 초음파 기술을 적용하는 것이 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 초음파 기술은 천연물에서 활성 성분을 추출하는 매우 효과적인 방법이자 수단입니다. 초음파 추출은 한약 제제 제조의 새로운 기술로서 광범위한 전망을 가지고 있습니다.

초음파 추출은 초음파의 기계적 효과, 캐비테이션 효과 및 열 효과를 활용하여 매체 분자의 속도를 높이고 매체의 침투력을 증가시켜 생물학적 활성 성분을 추출합니다.

1, 추출 원리

(1) 기계적 효과 매질 내에서 초음파가 전파되면 매질 입자가 전파 공간에서 진동하게 되어 매질의 확산 및 전파가 강화되는데, 이는 초음파의 기계적 효과입니다. 초음파는 전파 과정에서 일종의 방사압을 생성하는데, 이는 음파의 방향을 따라 전파되며, 이는 물질에 강한 파괴 효과를 가지며 세포 조직을 변형시키고 식물 단백질을 변성시킬 수 있습니다. 동시에 매체와 서스펜션에 서로 다른 가속도를 부여할 수도 있습니다. 그리고 중간 분자의 속도는 현탁액 분자의 속도보다 훨씬 빠릅니다. 이에 따라 둘 사이에 마찰이 발생해 생체분자를 해중합할 수 있어 세포벽의 활성 성분이 용매에 더 빨리 용해된다.

(2) 캐비테이션 효과 일반적으로 일부 미세 기포는 매체 내부에 어느 정도 용해됩니다. 이 기포는 초음파의 작용으로 진동합니다. 음압이 특정 값에 도달하면 방향성 확산(Rectieddiffvsion)으로 인해 기포가 증가합니다. 크고 공진 공동을 형성한 후 갑자기 닫히는 것이 초음파의 공동 현상 효과입니다. 기포가 닫히면 주위에 수천 기압의 압력이 발생하여 미세 충격이 발생하여 식물 세포벽과 유기체 전체가 파열될 수 있으며, 전체 파열 과정이 순식간에 완료되어 유효성분의 용해에 유리합니다.

(3) 열 효과 다른 물리파와 마찬가지로 매질 내에서의 초음파 전파도 에너지 전파 및 확산 과정입니다. 즉, 초음파가 전파되는 동안 음향 에너지는 매질의 입자에 의해 지속적으로 흡수되고 매질은 이를 흡수하게 됩니다. 에너지의 전부 또는 대부분이 열에너지로 전환되어 배지 자체와 약조직의 온도가 상승하고, 이로 인해 약물의 유효성분의 용출률이 증가한다. 음향에너지의 흡수로 인한 약물조직의 내부온도 상승은 순간적으로 이루어지기 때문에 추출된 성분의 생물학적 활성을 일정하게 유지할 수 있다.

또한 초음파는 유화, 확산, 파쇄, 화학적 효과 등과 같은 많은 2차 효과도 나타낼 수 있습니다. 이러한 효과는 또한 식물 내 활성 성분의 용해를 촉진하고 활성 성분이 배지로 진입하는 것을 촉진하며 배지를 완전히 혼합하여 가속 추출 과정을 수행하고 약물의 활성 성분의 추출 속도를 향상시킵니다.

2, 초음파 추출의 특성

(1) 초음파 추출 중에 가열할 필요가 없으며, 한약의 끓임과 활성 성분에 대한 장시간 가열의 부작용을 피하고 열에 민감한 물질의 추출에 적합합니다. 동시에 난방이 필요하지 않기 때문에 에너지도 절약됩니다.

(2) 초음파 추출은 약물의 활성 성분 추출 속도를 향상시키고, 원료를 절약하며, 한약 ​​자원의 완전한 활용을 촉진하고 경제적 이익을 향상시킵니다.

(3) 용매를 소량 사용하여 용매를 절약한다.

(4) 초음파 추출은 침출과정 전체에서 화학적 반응이 일어나지 않으며, 약물의 대부분의 유효성분의 생리활성에 영향을 미치지 않는 물리적 과정이다.

(5) 추출물은 활성 성분의 함량이 높아 추가 정제에 유리합니다.

3. 천연물 추출에 초음파 기술 적용

물 달임법과 비교하여 초음파법에 의한 황기 추출법은 기존 달임법에 비해 추출 시간이 단축되었으며, 바이칼린 추출율이 증가한 것으로 나타났다. 초음파 추출은 10, 20, 40, 60분으로 하였다. 3시간 동안 끓여 추출한 것보다 추출율이 높았다.

찹쌀의 주성분인 루틴의 초음파 추출 결과, 찹쌀을 30분 동안 초음파 처리하여 얻은 루틴의 추출율이 열알칼리 추출에 비해 47.56% 더 높은 것으로 나타났다. 침지법과 비교하여 초음파 추출은 40min으로 루틴을 얻을 수 있었다. 비율은 22.53%인 반면, 48시간 침지 수율은 12.23%에 불과했다. 식물에서 배당체의 초음파 추출은 원료의 30-40%를 절약하는 효과적인 방법입니다.

알칼로이드는 라우볼피아(Rauvolfia) 뿌리에서 추출되는데, 기존 함침에 43시간, 초음파 처리에 15분이 소요되며 모든 알칼로이드를 육성할 수 있습니다. 기존 방법은 신초나 껍질에서 알칼로이드를 추출하는 데 5시간이 소요되며, 초음파 처리는 최대 30분까지 완료할 수 있다. 만다라 잎에서 만다라 베이스를 추출하는 데 기존 방식으로는 3시간이 소요되고, 초음파 방식으로는 단 30분 만에 추출된다. 대황에서 안트라퀴논을 달임으로 추출하는데 3시간이 걸리며, 초음파법으로 단 10분만에 추출이 가능하며 수율이 높다.

즉, 초음파 추출은 시간 절약, 에너지 절약, 재료 절약 및 높은 수율의 특성을 가지고 있습니다.