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1、超声频率对中药有效成份提取的影响张素萍【摘 要】摘 要:超声提取技术在中药领域中应用广泛，不仅用于单味药材提取， 还可用于中药复方的提取;从目前发表的文献资料看，超声提取技术是一种省时、 节能、提取效率高的新方法，在中药提取中具有广阔的应用前景和开发价值。 本文简介了超声提取技术的原理、特点，探讨超声频率、作用方式对中药有效 成分提取率、化学结构的影响。期刊名称】广州化工年(卷),期】2015(000)002总页数】3关键词】关键词:超声频率;中药;有效成份;影响早在20 世纪50 年代，人们就把超声波用于提取花生油和啤酒花中的苦味素、 鱼组织中的鱼油等。近年来超声技术已广泛用于生物碱、黄酮类
2、、皂苷类、多 糖、有机酸、蛋白质、油脂等成分的提取，并展示出良好的应用前景。研究显 示，超声提取可以大大缩短提取时间，提高有效成分的提出率，提高药材的利 用率，节约能源，并且避免了高温对提取成分的影响，成为当前研究的一个热 点。本文简介了超声提取技术的原理、特点，探讨超声频率、作用方式对中药 有效成分提取率、化学结构的影响，为超声提取工业化生产中如何合理选择超 声提取参数提供参考依据。1 超声提取的原理1超声提取是利用超声波具有空化效应、机械效应及热效应，还可以产生乳化、 扩散、击碎、化学效应等许多次级效应，这些作用增大了介质分子的运动速度， 提高介质的穿透能力，促进药物有效成分溶解及扩散，缩
3、短提取时间，提高药 物有效成分的提取率。1.1 空化效应通常情况下，介质内都或多或少溶解了一些微气泡，这些微气泡在超声波的作 用下产生振动、膨胀，然后突然闭合，气泡闭合瞬间在其周围产生高达几千大 气压的瞬间压力，形成微激波，它可造成植物细胞壁及整个生物体瞬间破裂， 有利于药物有效成分的溶出，这就是超声波的空化效应。1.2 机械效应超声波在介质中传播时，可以使质点在传播空间内产生振动作用，从而强化介 质的扩散、传质，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，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
4、介质分子的 运动速度远大于悬浮体分子的运动速度，从而在两者之间产生摩擦，这种摩擦 足以断开两碳原子之间的键，使生物分子解聚，加快细胞壁内有效成分溶解于 溶剂中。1.3 热效应超声波在介质的传播过程中，其声能可以不断被介质吸收，介质将所吸收的能 量全部或大部分变成热能，从而导致介质本身和药材组织的温度升高，增大了 药物有效成分的溶解度，加快了有效成分的溶解速度。由于这种吸收声能引起 的药物组织内部温度的升高是瞬间的，因此可以使被提取成分的结构和生物活 性保持不变。2 超声频率对提取效果的影响正因为超声提取技术有巨大的优势，国内对超声提取技术影响因素的研究越来 越多，在众多影响因素中，超声频率是影
5、响有效成分提取率的主要因素之一，对同一种中药材使用不同声频率会得到不同的结果，若选择的参数不当，会使 药材中所含药用成分提不出来或得不到理想的结果。2.1 单频超声提取超声波作用于生物体所产生的热效应受声波频率影响显著。一般来说，超声频率越低，产生的空化效应、粉碎、破壁等作用越强。强烈空化效应影响下使溶剂中瞬时产生的空化泡迅速崩溃，促使植物组织中的细胞破裂，溶剂渗透到植物细胞内部，使细胞中的有效成分进入溶剂，加速相互渗透、溶解。故在超声 作用下，不需要加热也可增加有效成分的提取率。在对大黄中蒽醌类、黄连中黄连素、黄芩中黄芩苷和槐米中芦丁四种药材超声提取的研究中，用20 kHz、800 kHz、
6、1100 kHz 超声波对药材处理相同的时 间，测定提取率，结果见表1。由表 1 结果可知，提取频率不同，提取效果也不同，在其它条件一致的情况下，指标成分的提取率随频率的提高而降低，20 kHz 低频超声的提取率最高。而在用超声提取废次烟叶中烟碱时，得到超声频率对烟碱提取量的影响结果如表 2 所示。由表2 结果可知，随着超声频率的提高，烟碱提取量逐渐减少，20 kHz 低频超声的提取量最高6。在不同超声频率对芒果苷提取率的影响中也发现， 在相同的提取温度和时间的条件下，芒果苷提取率为：19 kHz 40 kHz 80 kHz7。但是，对某些植物，超声提取使用的频率越高，有效成分提取率却越高。分
7、别 用20、800、1100 kHz的超声提取益母草总碱，结果见表38L 由表3 结果可看出，在40 min 内，虽超声频率各不相同，但益母草总碱的提 取率随提取时间的增加而增加，且有一极值。对相同提取时间，随着超声频率 的增加，益母草总碱的提取率增大， 1100 kHz 的超声提取率最高。在用频率 20、800、1000 kHz 超声提取穿山龙根茎中薯蓣皂苷时，所得薯蓣皂苷的浸 出率随超声提取频率的增加而增加，且以高频率 1000 kHz 条件下薯蓣皂苷的 浸出率为最高9。用超声波浸提中药麻黄，同样证明 50 kHz 比25 kHz 条 件下的提取率高 10。以上说明不同药材的不同指标成分有
8、适宜自己的提取 频率，应针对具体药材品种进行筛选。2.2 双频超声提取单频超声因其声场不够均匀，较易产生驻波，从而影响提取效果。为此出现了 一种新的提取方法双频超声强化提取法。在对碘化钾溶液超声空化效应研 究中发现，双频复合超声的产生的空化崩溃次数多于单频超声，说明双频复合 超声具有协同效应 11。在理论研究的基础上，将双频复合超声应用于提取 黄柏中小檗碱。实验结果如图1 所示。从图 1 中可以看出，双频复合超声强化明显提高了小檗碱的提取率，其提取率 为64.1%，25 kHz 和40 kHz 的单频超声提取率分别是36.8%，19.0%。实验 结果表明双频复合超声产生的空化效应远大于单频超声
9、的空化效应所生产的瞬 间高温高压，有利于溶剂渗透到药材内部，促使有效成分向溶剂中扩散，加快 传递过程，从而促进提取率的提取1213。在超声强化提取葛根有效部位提取工艺优选中，将葛根(提取工艺条件为功率为200 W,粒度v80目，1:10的料液比，50%乙醇，50 C,超声处理50 min)进行单频(20 kHz和33 kHz)和双频(20 kHz +33 kHz)提取，提取液进行紫外 及 HPLC 测定。结果测得双频提取液中葛根总黄酮含量为 6.75%，经计算得到 提取液中葛根素含量为 6.50%。而单频提取液中葛根总黄酮含量为 5.75%(33 kHz )和5.93%(20 kHz),经计算
10、峰面积得 到提取液中葛根 素含量分别为 5.54%(33 kHz)和 5.71%(20 kHz) 14 。3 超声频率对化学成分结构的影响研究表明将 20 kHz 超声频率下芦丁提取成分，与用传统提取的芦丁成分作对 照，两种提取方法的薄层分析及红外光谱分析或核磁共振波谱仪测其氢谱的图 谱一致，证明低频超声没有改变槐米中芦丁的化学成分 2。从大黄中提取大 黄蒽醌、黄连根茎中提取黄连素，均证明 20 kHz 低频超声的提取率最高，且 不改变有效成分的结构45。由于研究报导有限，20 kHz 最低频率超声波 是否对药物有效成分造成破坏作用，还有待于进一步研究。4结语 超声频率对中药有效成分提取效果的
11、影响较为复杂，从收集的文献资料看，对 大黄中蒽醌类、黄连中黄连素、黄芩中黄芩苷、槐米中芦丁和烟叶中烟碱等， 20 kHz 低频超声的提取率最高。而对穿山龙根茎中薯蓣皂苷、益母草总碱等， 提高超声频率对提高指标成分提取率有利。由此可看出，超声参数在提取中选 择适当与否是影响提取产率的关键因素之一，必须针对不同的药材选择适宜的 超声参数。目前，有关双频超声强化用于中药有效成分提取的研究报导还很少， 双频超声强化是否都有协同作用，对中药有效成分结构和提取率的影响还有待 进一步探索。今后需进一步扩大超声强化提取中药材有效成分作用机理和动力 学模型进行深入研究和探讨，建立中药超声波提取的数学模式，以便针
12、对不同 的药材选择不同的超声参数，提高超声提取的效率，促进超声强化技术的广泛 应用。参考文献1 张素萍中药制药生产技术M 北京:化学工业出版社，2011:80 - 81.2 郭孝武，王成辉超声提取槐米中芦丁成分的实验研究J.陕西师范大 学学报，1996 , 24(1):50.3 郭孝武超声提取黄苓苷成分的实验研究J 中国现代应用药学杂志， 1999 , 16(3):18 - 20.4 郭孝武，张福成，林书玉超声提取对黄连素提出率的影响J.中国中 药杂志，1995 , 20(11):673 - 675.5 郭孝武超声频率对提取大黄蔥醌成分的影响J.华西药学杂志，1999 , 14(2):117
13、- 118.6 周民杰，梁柏林废次烟叶超声提取烟碱的研究J 化学工程师，2006(4):59 - 61.7 刘表，戴传勇不同超声频率对芒果苷提取率的影响J 广西中医 药;2001(4):58 - 61.8 郭孝武，杨锐不同频率超声提取对益母草总碱提出率的影响J.中国 医院药学杂志，1999 , 19(8):465 - 466.9 王昌利，张振光，杨景亮，等.超声提取薯蓣苷得率的研究J 中成药， 1994 , 16(4):7 - 8.10 刘昌美，陶建生，冯怡，等中药麻黄浸提方法的比较研究J.上海中 医药杂志，2000(4):47 - 49.11丁彩梅，丘泰球，罗登林 超声强化超临界流体萃取的数
14、学模型及机J.华南理工大学学报:自然科学版，2005 , 33(4):84 - 86.12 Huang J，Feng R，Zhu C，et al.Low MHz frequency effect on a sonochemical reaction determined by an electrical method J.Ultrasonics Sonochemisty，1995，2(2):93-98.13 Sivakumar M ， Pandit A B.Ultrasound enhanced degradation of rhodamine B:optimisation with power density A .Proceedings of Setench Meeting of the European Society of SonochemistryC.France， 2000:201.14 张晓燕，丘泰球，徐彦渊，等 .双频超声强化提取葛根有效部位的研究J.食品工业科技，2006(3):51 - 54.
