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      超聲波在醫藥上提取主要靠三大效應

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      來源: 發布日期:2021-01-07
          超聲波提取技術是近年來應用在中藥材有效成分提取方面的一種較為成熟的手段。超聲波是一種彈性機械振動波,能破壞中藥材的細胞,使溶媒滲透到中藥材細胞中,從而加速中藥材有效成分溶解,以提高其浸出率。超聲波提取主要依據其三大效應:空化效應、機械效應和熱效應。
       
      1.空化效應
      超聲波在液體中傳播時,使液體介質不斷受到壓縮和拉伸,而液體耐壓而不耐拉,液體若受不住這種拉力,就會斷裂而形成暫時的近似真空的空洞(尤其在含有雜質、氣泡的地方),而到壓縮階段,這些空洞發生崩潰。崩潰時空洞內部瞬間壓可達到幾萬個大氣壓,同時還將產生局部高溫以及放電現象等,這就是空化作用。
      在中藥提取過程中,隨藥材在藥劑中受到超聲作用而產生空化效應的過程,使溶劑在超聲瞬間產生的空化泡的崩潰,隨空化泡的爆破,而形成巨大的射流沖向植物固體表面,使其溶劑很快滲透到物質內部細胞中,借以空化泡的爆破的沖擊力打破細胞壁,使細胞內化學成分在超聲作用下直接和藥材接觸,加速了溶劑和藥材中的有效成分相互滲透,并快速地向溶劑中溶解,使細胞外出現濃度差促使化學成分由高濃度溶液向低濃度溶液中擴散,大大地加速了提取過程,細胞內的化學成分迅速轉入溶劑,在細胞被破碎的瞬間生物活性保持不變,破碎速度和提出率均可得到提高。
       
      2.機械效應
      機械效應是超聲波在液體內傳播過程中,傳播的機械能使液體質點在其傳播空間內發生振動,從而強化液體的擴散、傳質。
      機械效應伴隨著空化效應的產生而產生,主要由輻射壓強和超聲壓強引起。輻射壓強可能引起兩種效應,其一是簡單的騷動效應,其二是在溶劑和藥材組織之間出現摩擦。這種騷動可使蛋白質變性,細胞組織變形。而超聲壓強將給予溶劑和藥材組織以不同的加速度,即溶劑分子的速度遠遠大于藥材組織的速度,從而在它們之間產生摩擦,這力量足以斷開兩碳原子之鍵,使生物分子解聚。使細胞壁上的有效成分溶解于溶劑之中。
       
      3.熱效應
      超聲波在液體中傳播時,其機械能被介質吸收而轉化為熱能,使介質自身溫度升高,進而對液體引發各種作用,稱為超聲的熱效應。
      熱效應伴隨著空化效應的產生而產生。產生熱能的多少主要決定于介質對超聲能的吸收,所吸收能量的大部分或全部將轉化為熱能,從而導致藥材組織溫度升高。這種吸收聲能而引起的溫度升高是穩定的。所以超聲波可以使藥材組織內部的溫度瞬時升高,加速有效成分的溶解。
      此外,超聲波還可以產生許多次級效應,如乳化、擴散、擊碎、化學效應等。這些作用也促進了植物體中有效成分的溶解,促使藥物有效成分進入介質,并與介質充分混合。
      總之,超聲提取分離中藥材化學成分的過程,是超聲在液-固提取分離過程中產生的空化效應及伴隨的各種次級效應的作用,而促進了物質中成分向液體的溶解,從而加快提取分離過程的進行,以提高藥材中成分的提取率。
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