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1、超声萃取（超声萃取（Ultrasound extraction）技术是近年来发展起来的一种新型分离技术。与常规的）技术是近年来发展起来的一种新型分离技术。与常规的 萃取技术相比，超声萃取技术有快速、廉价、安全、高效等特点。比如在重要提取过程中，萃取技术相比，超声萃取技术有快速、廉价、安全、高效等特点。比如在重要提取过程中， 有些中药材具有热不稳定性。超声波提取温度低，不破坏中药材中某些具有热不稳定性的有些中药材具有热不稳定性。超声波提取温度低，不破坏中药材中某些具有热不稳定性的 药效成份。另外超声波萃取对溶剂和目标萃取物的性质（如极性）关系不大，可供选择的药效成份。另外超声波萃取对溶剂和目标萃
2、取物的性质（如极性）关系不大，可供选择的 萃取溶剂种类多，目标萃取物范围广泛。萃取溶剂种类多，目标萃取物范围广泛。超声波的产生原理是产生所需频率的电振荡，再转换成机械振荡。超声波的产生原理是产生所需频率的电振荡，再转换成机械振荡。 超声协助浸取的三大理论依据：超声波热学机理、机械机制、空化作用超声协助浸取的三大理论依据：超声波热学机理、机械机制、空化作用 超声波协助浸取技术的基本原理主要是利用超声波的空化作用来增大物质分子的运动频率超声波协助浸取技术的基本原理主要是利用超声波的空化作用来增大物质分子的运动频率 和速度，从而增加溶剂的穿透力，提高被提取成分的溶出速度。此外，超声波的次级效应，和速
3、度，从而增加溶剂的穿透力，提高被提取成分的溶出速度。此外，超声波的次级效应， 如热效应、机械效应等也能加速被提取成分的扩散并充分与溶剂混合，因而也有利于提取。如热效应、机械效应等也能加速被提取成分的扩散并充分与溶剂混合，因而也有利于提取。一、空化作用 通常情况下，介质内部或多或少地溶解了一些微气泡，这些气泡在超 声波的作用下产生振 动，当声压达到一定值时，气泡由于定向扩散（rectieddiffvsion）而增 大，形成共振腔， 然后突然闭合，这就是超声超声波的空化效应。 空化效应中产生的极大压力造成被破碎物细胞壁及整个生物体的破裂，且整个破裂过程可 在瞬间完成，因而提高了破碎速度，缩短了破碎
4、时间，使提取效率显著提高。 二、热学机理二、热学机理 超声波在弹性媒质中传播时，其能量不断被媒质质点吸收并转化为热能，从而使媒质质点超声波在弹性媒质中传播时，其能量不断被媒质质点吸收并转化为热能，从而使媒质质点 的温度升高，这种现象称为超声波的热效应。超声波在介质中的传播过程也是一个能量的的温度升高，这种现象称为超声波的热效应。超声波在介质中的传播过程也是一个能量的 传播和传播和 扩散过程，即超声波在介质的传播过程中，其声能不断被介质的质点吸收，介质将扩散过程，即超声波在介质的传播过程中，其声能不断被介质的质点吸收，介质将 所吸收的所吸收的 能量全部或大部分转变成热能，能量全部或大部分转变成热
5、能， 从而导致介质本身和药材组织温度的升高，从而导致介质本身和药材组织温度的升高， 增增 大了药物有效大了药物有效 成分的溶解速度。成分的溶解速度。 三、机械机制三、机械机制 超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散、超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散、 传播，这就是超声波的机械效应。超声波在传播过程中产生一种辐射压强，沿声波方向传传播，这就是超声波的机械效应。超声波在传播过程中产生一种辐射压强，沿声波方向传 播，对物料有很强的破坏作用，可使细胞组织变形，植物蛋白质变性；同时，它还可以给播，对物料有很强的破坏作用，可
6、使细胞组织变形，植物蛋白质变性；同时，它还可以给 予介质和悬浮体以不同的加速度，且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度。予介质和悬浮体以不同的加速度，且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度。 从而在两者间产生摩擦，这种摩擦力可使生物分子解聚，使细胞壁上的有效成分更快地溶从而在两者间产生摩擦，这种摩擦力可使生物分子解聚，使细胞壁上的有效成分更快地溶 解于溶剂之中。解于溶剂之中。影响因素：影响因素： 1)声波频率声波频率 超声波频率超声波频率越低，在液体中产生空化越容易。也就是说要引起空超声波频率超声波频率越低，在液体中产生空化越容易。也就是说要引起空 化，频率愈高，所需要的声强愈
7、大。例如要在水中产生空化，超声波频率在化，频率愈高，所需要的声强愈大。例如要在水中产生空化，超声波频率在 400 kHz 时所需要的功率要比在时所需要的功率要比在 10 kHz 时大时大 1o 倍，即空化是随着频率的升高而降低。一般采倍，即空化是随着频率的升高而降低。一般采 用的频率范围用的频率范围 2040 kHz。 2)浸泡时间浸泡时间 浸泡时间对提取效率的影响实际上是药材湿润程度对提取效率的影响。理浸泡时间对提取效率的影响实际上是药材湿润程度对提取效率的影响。理 论上应将药材浸泡至透心为度，这样有利于溶剂渗入药材组织内部，从而将有效成分论上应将药材浸泡至透心为度，这样有利于溶剂渗入药材组
8、织内部，从而将有效成分 提取出来提取出来 3）溶剂的表面张力与黏滞系数）溶剂的表面张力与黏滞系数 液体的表面张力越大，空化强度越高，越不易于产生液体的表面张力越大，空化强度越高，越不易于产生 空化。黏滞系数大的液体难以产生空化泡，而且传播过程中损失也大，因此同样不易产生空化。黏滞系数大的液体难以产生空化泡，而且传播过程中损失也大，因此同样不易产生 空化。空化。 4）溶剂的温度）溶剂的温度 超声波提取一般不需要加热，但其本身存在较强的热效应，且介质的超声波提取一般不需要加热，但其本身存在较强的热效应，且介质的 温度对空化作用的强度也有一定的影响，因此提取过程中对温度进行适当控制也是非常必温度对空
9、化作用的强度也有一定的影响，因此提取过程中对温度进行适当控制也是非常必 要的。要的。 液体温度越高，对空化的产生越有利，但是温度过高时，气泡中蒸汽压增大，因此气泡闭液体温度越高，对空化的产生越有利，但是温度过高时，气泡中蒸汽压增大，因此气泡闭 合时增强了缓冲作用而使空化减弱。合时增强了缓冲作用而使空化减弱。 5）系统静压）系统静压 6）气体种类及含量）气体种类及含量超声波提取技术的特点超声波提取技术的特点 1.效率高效率高 采用超声波技术来强化提取过程，提取时间仅为常规溶剂提取法的几分之一，采用超声波技术来强化提取过程，提取时间仅为常规溶剂提取法的几分之一， 因而提取效率较高。因而提取效率较高
10、。 2.能耗低能耗低 施加小功率的超声波即可破碎提取大量的物料，且提取过程可在室温下进行，施加小功率的超声波即可破碎提取大量的物料，且提取过程可在室温下进行， 无需大功率电源。与常规的溶剂提取法相比，单位能耗可下降一半以上。无需大功率电源。与常规的溶剂提取法相比，单位能耗可下降一半以上。 3.提取物的质量高提取物的质量高 由于提取过程的温度较低，因而可最大限度地保持物料中原有的各种由于提取过程的温度较低，因而可最大限度地保持物料中原有的各种 有效成分，尤其是热敏性有效成分的性质。同时由于提取时间较短，因而可降低提取物中有效成分，尤其是热敏性有效成分的性质。同时由于提取时间较短，因而可降低提取物
11、中 的杂质含量，提高提取物的质量。的杂质含量，提高提取物的质量。 4.提取物的提取率高提取物的提取率高 超声波所引起的空化效应可使植物细胞壁及整个生物体破裂，使药超声波所引起的空化效应可使植物细胞壁及整个生物体破裂，使药 材中的有效成分得以充分释出，从而可提高目标提取物的提取率。材中的有效成分得以充分释出，从而可提高目标提取物的提取率。 5.适用范围广适用范围广 超声提取中药材不受成分、极性和分子量的限制，适用于绝大多数种类中超声提取中药材不受成分、极性和分子量的限制，适用于绝大多数种类中 药材和有效成分的提取，如生物碱、黄酮类化合物、醌类化合物、萜类化合物、鞣质、脂药材和有效成分的提取，如生
12、物碱、黄酮类化合物、醌类化合物、萜类化合物、鞣质、脂 质及挥发油等的提取。质及挥发油等的提取。 6.易于实现自动化和自动控制易于实现自动化和自动控制 目前的超声波提取设备大多可自行设定提取时间、提取温目前的超声波提取设备大多可自行设定提取时间、提取温 度、循环速度等主要操作参数，并可对这些参数进行自动控制度、循环速度等主要操作参数，并可对这些参数进行自动控制,从而可减少外界因素的干扰，从而可减少外界因素的干扰， 这对产品质量的稳定与提高是非常有利的。这对产品质量的稳定与提高是非常有利的。 7.符合符合 GMP 要求要求 超声波提取设备可采用全不锈钢制造，并可在全封闭的条件下运行，超声波提取设备可采用全不锈钢制造，并可在全封闭的条件下运行， 洁净卫生，符合洁净卫生，符合 GMP 要求。要求。
