超聲技術在天然藥物有效成分提取中的應用

丁健 喬楊

【摘要】超聲波技術在提取天然有效成分物質中具有速度快和提取率高等優勢，本文將綜述超聲技術在天然藥物有效成分提取中的相關作用，分析超聲波技術的基本工作原理。

【關鍵詞】超聲技術；天然藥物；有效成分；提起價值

【中圖分類號】 R8

【文獻標識碼】A

【文章編號】2096-5249（ 2018） 03-130-01

天然藥物的有效成分提取是其中最為關鍵的環節，由于部分天然藥物的成分過于復雜（天然藥物中不僅僅包含有效成分，而且還包含無效成分和有毒成分），因此提取有效成分是提高天然藥物利用效率的最為重要方面。現階段常用的煎煮法和溶劑浸提法所提取的天然有效成分在實際生產過程中被廣泛應用【1】。由于提取時間比較長，所以最終影響到天然藥物的提取率。隨著科學技術的不斷發展和進步，超聲技術已經在諸多領域行業中所廣泛應用，如醫學診斷方面、工業清洗方面等。超聲技術在天然藥物有效成分的提取過程中逐漸受到人們的廣泛重視，大量研究實驗表明，超聲提取天然有效成分一方面能夠縮短時間，另外一方面還能夠提高天然藥物有效成分的提取率【2】。

1.超聲提取技術的基礎特點

超聲提取技術廣泛使用在天然產物之中.尤其是提取我國傳統中草藥有效成分。超聲提取技術相比起傳統的提取方法具有以下幾個方面的特點：（1）提取溫度比較低，避免常規提取方法長時間加熱而導致天然藥物有效成分受到負面影響；（2）適用性比較廣，超聲提取性質和目標提取物的性質之間關系不大，大多數中草藥的各種類型成分均能夠被超聲所提取；（3）降低能源消耗，超聲提取不需要進行加熱，加上提取時間較短，因此能夠在很大程度上降低能源消耗；（4）消毒殺菌效果，超聲波利用強烈震動、熱效應和高速度等加速藥物有效成分進入到溶劑中，最終起到消毒滅菌效果，保證萃取液不會輕易變質。

2.超聲波的基礎作用原理

2.1空化作用原理

超聲波的空化作用原理主要指的是：空腔隨著傳播聲波頻率而出現壓縮或者伸張情況【3】。聲空化是在液體氣泡作用下發生的動力學過程，當有足夠的超聲波通過液體是，聲波負壓半周期的聲壓幅值顯著超過液體內部的靜壓強，液體中的氣泡此時被迅速增大。當壓縮時，空腔尺寸逐漸表現，所產生的巨大壓力能夠使得空腔消失。在閉合之前的瞬間空腔出現熱點，繼而形成高溫高壓區。高溫背景下，伴有強大的沖擊波【4】。在空腔完全閉合時，由于出現極端化的物理環境情況，最終導致天然產物中的細胞溶劑產生空化泡，再使得溶劑滲透到細胞內部之中。除此之外，超聲波在破碎過程中是一個物理過程，因此在浸提過程中未出現化學反應，被浸提的天然藥物結構和天然藥物性質不會發生相應拜年話。超聲波的振動作用顯著縮短破碎時間，提高破碎速度，促進化學成分向溶劑中所溶解。超聲波所提取的化學成分能夠縮短天然藥物的有效成分提取時間，最終顯著提高天然有效藥物的提取率，未改變化學成分和化學性質等【5】。

2.2熱力學原理

由于超聲波介質吸收的超聲波分子發生劇烈診斷情況，因此超聲波的機械能將逐漸轉為內能，最終提高介質溫度【6】。介質對超聲波的吸收能夠產生多少生成熱能，將吸收能量逐漸轉化為熱能，最終升高組織溫度。超聲波吸收聲能所引起的溫度上升具有一定穩定性，因此超聲波能夠在短時間內升高問題，加速有效成分的溶解，與此同時并不改變有效成分的性質。

2.3機械作用原理

超聲波在媒介作用下傳播可以使得傳播空間進入到振動狀態下，將溶質進行擴散處理，進行超聲波機械機制。超聲波的機械作用主要是由于以下因素所引起的：（1）超聲壓強；（2）輻射壓強。輻射壓強會引起以下兩種效應：（1）簡單的騷動效應；（2）懸浮體和溶劑之間出現摩擦。輻射壓強所產生的騷動會使得蛋白質變性和細胞組織變形。超聲壓對溶劑和懸浮體等會給予不同的速度加持，溶劑分子的速度顯著大于懸浮體速度，使得懸浮體和溶劑分子之間產生摩擦性，最終促使生物分子解題，使得細胞壁中的有效成分被溶解在溶劑之中。

3.超聲技術在天然藥物有效成分提取中的相關應用

3.1生物堿

生物堿是一種來源于植物的堿性含氮有機化合物，生物堿是中草藥中的重要組成成分，生物堿還是一種具有復雜結構的雜環化合物【7】。常規提取生物堿的方法時間長且效率低，而有學者表明超聲技術能夠在15min內獲得高效提取率。

3.2皂苷類

皂苷是植物中結構較為復雜的苷類化合物，用水加熱或者使用有機溶劑加以提取耗費時間長，顯著降低皂苷類提取效率。有學者表明，使用超聲提取技術能夠提取人參皂苷，超聲技術相比起常規提取方法效率高4倍作用，并且由于超聲提取技術的溫度比較低，所以人參皂苷活性也比較高【8】。

3.3有機酸

有機酸是一種不包含氨基酸的含羥基化合物，有機酸被廣泛分布在中草藥之中。有機酸包含諸多中草藥活性成分，有學者在相關文獻中研究顯示，使用超聲提取方法提取綠原酸能夠提高有機酸的提取率。有機酸廣泛分布在植物界之中，大多數有機酸與金屬離子的形式而存在，有機酸是很多中草藥的活性成分。采用高效液相色譜方法與超聲提取方法相比較而言，具有以下幾種特點：（1）提出效率高；（2）操作簡單。

參考文獻：

【1】楊祖榮.超聲技術在天然藥物有效成分提取中的應用[J]云南中醫學院學報，2003，26（3）：29-31.

【2】沈文娟，岳亮，何英翠等.天然藥物常用提取技術與方法研究概況[J]中南藥學，2011，09（2）：127-130

【3】徐陽，鄒翔，曲中原等.天然藥物有效成分抗氧化作用及機制研究[J].哈爾濱商業大學學報.自然科學版），2015，14（3）：259-262

【4】譚明雄，陳振鋒，羅旭健等.天然藥物有效成分的金屬配合物研究進展[J]林產化學與工業，2008，28（6）：93-99

【5]嚴婧，李亞梅，賀福元等.基于相似度價比法優化天然藥物有效成分的提取工藝[J]中南林業科技大學學報，2016，36（10）：124-127.

【6】謝蓉蓉，張德志天然藥物有效成分調脂治療的研究進展[J]亞太傳統醫藥，2009，5（12）：149-152

【7】馬盼香，金華，李雅玲等.大孔吸附樹脂在天然藥物有效成分提取分離中的應用進展[J]中國現代藥物應用，2008，2（6）：101-102.

【8】馮喜文，杜平，張利等.分子印跡技術在天然藥物有效成分提取分離中的應用[J]廣東化工，2011，38（2）：71-72