Wprowadzenie do zasady, charakterystyki i zastosowania ekstrakcji ultradźwiękowej

Wprowadzenie do zasady, charakterystyki i zastosowania ekstrakcji ultradźwiękowej

 

Ultradźwięki to fale dźwiękowe o częstotliwości powyżej 20 kHz, które są poza zakresem słyszalności człowieka.

Ekstrakcja ultradźwiękowa jest szeroko stosowana w badaniu jakości preparatów tradycyjnej medycyny chińskiej (system kontroli leków). W Farmakopei Chińskiej Republiki Ludowej istnieją 232 odmiany leczenia ultradźwiękowego i obserwuje się tendencję rosnącą.

W ostatnich latach coraz większą uwagę poświęca się zastosowaniu technologii ultradźwiękowej w procesie ekstrakcji preparatów tradycyjnej medycyny chińskiej. Technologia ultradźwiękowa jest bardzo skuteczną metodą i środkiem ekstrakcji składników aktywnych z produktów naturalnych. Ekstrakcja ultradźwiękowa, jako nowa technologia przygotowania preparatów tradycyjnej medycyny chińskiej, ma szerokie perspektywy.

Ekstrakcja ultradźwiękowa wykorzystuje efekty mechaniczne, efekty kawitacyjne i efekty termiczne fal ultradźwiękowych do ekstrakcji biologicznie aktywnych składników poprzez zwiększenie prędkości cząsteczek ośrodka i zwiększenie siły penetracji ośrodka.

1, zasada ekstrakcji

(1) Efekt mechaniczny Rozchodzenie się fal ultradźwiękowych w ośrodku może powodować wibracje cząstek ośrodka w przestrzeni propagacji, wzmacniając w ten sposób dyfuzję i propagację ośrodka, co jest mechanicznym efektem fal ultradźwiękowych. Fale ultradźwiękowe w procesie propagacji wytwarzają rodzaj ciśnienia promieniowania, które rozchodzi się wzdłuż kierunku fal dźwiękowych, co działa silnie destrukcyjnie na materiał, który może zdeformować tkankę komórkową i zdenaturować białko roślinne. Jednocześnie może nadawać medium i zawieszeniu różne przyspieszenia. A prędkość cząsteczek ośrodka jest znacznie większa niż prędkość cząsteczek zawiesiny. W ten sposób powstaje między nimi tarcie, które może depolimeryzować biomolekuły, dzięki czemu aktywne składniki na ścianie komórkowej szybciej rozpuszczają się w rozpuszczalniku.

(2) Efekt kawitacji Zwykle niektóre mikropęcherzyki rozpuszczają się mniej więcej w ośrodku. Pęcherzyki te wibrują pod wpływem fal ultradźwiękowych. Kiedy ciśnienie akustyczne osiąga określoną wartość, pęcherzyki zwiększają się w wyniku ukierunkowanej dyfuzji (dyfuzja prostowana). Duże, tworzące wnękę rezonansową, a następnie nagle zamykające się, to efekt kawitacji fali ultradźwiękowej. Kiedy pęcherzyk zostaje zamknięty, wytwarza wokół siebie ciśnienie kilku tysięcy atmosfer, tworząc mikrowstrząs, który może spowodować rozerwanie ściany komórkowej rośliny i całego organizmu, a cały proces rozerwania kończy się w jednej chwili, co sprzyja rozpuszczeniu składnika aktywnego.

(3) Efekt termiczny Podobnie jak inne fale fizyczne, propagacja fal ultradźwiękowych w ośrodku jest również procesem propagacji i dyfuzji energii. Oznacza to, że podczas propagacji fal ultradźwiękowych energia akustyczna jest w sposób ciągły absorbowana przez cząstki ośrodka, a ośrodek ją pochłonie. Całość lub większość energii zamieniana jest na energię cieplną, co prowadzi do wzrostu temperatury samego ośrodka i tkanki leczniczej, co zwiększa szybkość rozpuszczania substancji czynnej leku. Ponieważ wzrost wewnętrznej temperatury tkanki leku spowodowany absorpcją energii akustycznej jest natychmiastowy, aktywność biologiczna ekstrahowanego składnika może być utrzymywana na stałym poziomie.

Ponadto ultradźwięki mogą również powodować wiele efektów wtórnych, takich jak emulgowanie, dyfuzja, kruszenie, działanie chemiczne itp. Efekty te sprzyjają również rozpuszczaniu składników aktywnych w roślinach, sprzyjają przedostawaniu się składników aktywnych do pożywki i całkowitemu wymieszaniu pożywki w celu przyspieszenia. Proces ekstrakcji jest przeprowadzany i poprawia się szybkość ekstrakcji aktywnego składnika leku.

2, charakterystyka ekstrakcji ultradźwiękowej

(1) Nie ma potrzeby podgrzewania podczas ekstrakcji ultradźwiękowej, co pozwala uniknąć niekorzystnego wpływu wrzenia tradycyjnej medycyny chińskiej i długotrwałego ogrzewania na składniki aktywne, odpowiednie do ekstrakcji substancji wrażliwych na ciepło; jednocześnie, ponieważ nie wymaga ogrzewania, oszczędza także Energię.

(2) Ekstrakcja ultradźwiękowa poprawia szybkość ekstrakcji aktywnych składników leku, oszczędza surowce, ułatwia pełne wykorzystanie zasobów tradycyjnej medycyny chińskiej i poprawia korzyści ekonomiczne.

(3) Rozpuszczalnik stosuje się w niewielkiej ilości i oszczędza się rozpuszczalnik.

(4) Ekstrakcja ultradźwiękowa jest procesem fizycznym, w którym podczas całego procesu ługowania nie zachodzi żadna reakcja chemiczna i nie wpływa to na aktywność fizjologiczną większości składników aktywnych leku.

(5) Ekstrakt ma wysoką zawartość składników aktywnych, co jest korzystne dla dalszego oczyszczania.

3. Zastosowanie technologii ultradźwiękowej w ekstrakcji produktów naturalnych

W porównaniu z metodą wywaru wodnego, metoda ekstrakcji Astragalusa metodą ultradźwiękową wykazała skrócenie czasu ekstrakcji w porównaniu z konwencjonalną metodą dekokcji oraz zwiększenie szybkości ekstrakcji bajkaliny. Ekstrakcja ultradźwiękowa trwała 10, 20, 40, 60 minut. Szybkość ekstrakcji była większa niż ekstrakcji przez gotowanie przez 3 godziny.

Ekstrakcja ultradźwiękowa rutyny, głównego składnika aktywnego kleistego ryżu, wykazała, że ​​szybkość ekstrakcji rutyny uzyskanej w wyniku obróbki ultradźwiękowej kleistego ryżu przez 30 minut była o 47,56% wyższa niż w przypadku ekstrakcji gorącą zasadą. W porównaniu z metodą zanurzeniową ekstrakcja ultradźwiękowa trwała 40 minut i uzyskano rutynę. Wskaźnik ten wyniósł 22,53%, natomiast wydajność 48-godzinnego moczenia wyniosła jedynie 12,23%. Ekstrakcja ultradźwiękowa glikozydów z roślin jest skuteczną metodą pozwalającą zaoszczędzić 30-40% surowców.

Alkaloidy ekstrahuje się z korzeni Rauvolfia, co wymaga 43 godzin w przypadku konwencjonalnej impregnacji i 15 minut w przypadku ultradźwięków, a wszystkie alkaloidy mogą zostać podniesione. Konwencjonalna metoda wymaga 5 godzin na ekstrakcję alkaloidów z kory chinowca, a ultradźwięki można przeprowadzić do 30 minut. Wydobycie podstawy mandali z liścia mandali metodą konwencjonalną zajmuje 3 godziny, a metodą ultradźwiękową – tylko 30 minut. Ekstrakcja antrachinonów z rabarbaru metodą wywaru zajmuje 3 godziny, a metodą ultradźwiękową tylko 10 minut, a wydajność jest wysoka.

Krótko mówiąc, ekstrakcja ultradźwiękowa charakteryzuje się oszczędnością czasu, oszczędnością energii, oszczędnością materiału i wysoką wydajnością.