超聲波提取技術(shù)課件

超聲波提取技術(shù)目錄一、簡介二、超聲波提取的原理三、超聲波提取的優(yōu)點四、應(yīng)用一、簡介1830年，Savart首次用一大齒輪產(chǎn)生超聲波。超聲波是一種機械波，有效頻率一般在20-50kHz范圍。不能引起聽覺，是一種機械振動在媒介中的傳播過程。其頻率高、波長短，有方向好，功率大、穿透力強等特點。超聲波提取技術(shù)UltrasonicExtractionTechnology是將超聲波產(chǎn)生的空化、振動、粉碎、攪拌等綜合效應(yīng)應(yīng)用到天然產(chǎn)物成分提取工藝中，通過破壞細胞壁，增加溶劑穿透力，從而提高提取率和縮短提取時間，達到高效、快速提取細胞內(nèi)容物的技術(shù)。超聲波提取設(shè)備超聲波提取設(shè)備主要由提取槽、超聲波發(fā)生器和電源等部分組成。超聲波發(fā)生器是關(guān)鍵部件，作用是將電能轉(zhuǎn)化成機械能，又稱換能器。磁力換能器壓電換能器換能器右圖是國產(chǎn)HF型超聲波提取設(shè)備的外形圖，有多種型號：HF-2.5B型適用于實驗室中小試研究HF-50B型適用于中試研究HF-500B型適用于工業(yè)規(guī)模的提取實驗室用超聲波中藥提取機多用途恒溫超聲波提取機二、超聲波提取的原理超聲波對媒質(zhì)主要產(chǎn)生空化作用、熱力學(xué)作用和機械作用。超聲波破碎過程是一個物理過程,浸提過程中無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。超聲波的振動作用提高了破碎速度,縮短了破碎時間,促進了化學(xué)成分向溶劑中溶解。用超聲波提取化學(xué)成分可大大地縮短提取時間,提高提出率,得到的化學(xué)成分結(jié)構(gòu)和性質(zhì)也不會改變。2、超聲波熱力學(xué)機理介質(zhì)吸收超聲波以及內(nèi)摩擦消耗,分子產(chǎn)生劇烈振動,超聲波的機械能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)的內(nèi)能,引起介質(zhì)溫度升高。所吸收能量大部分或全部將轉(zhuǎn)化為熱能。在瞬間使內(nèi)部溫度升高,加速有效成分的溶解,并且不改變成分的性質(zhì)。3、超聲波機械作用機理超聲波在媒質(zhì)中傳播可使媒質(zhì)質(zhì)點在其傳播空間內(nèi)進入振動狀態(tài)，強化溶質(zhì)擴散、傳質(zhì)。超聲波的機械作用主要是輻射壓強和超聲壓強引起的。其一是簡單的騷動效應(yīng),其二是在溶劑和懸浮體之間出現(xiàn)摩擦。騷動可使蛋白質(zhì)變性,細胞組織變形。而超聲壓使溶劑分子的速度遠遠大于懸浮體的速度,從而在他們之間產(chǎn)生摩擦,這力量足以斷開兩碳原子之健,使生物分子解體,使細胞壁上的有效成分溶解于溶劑中。超聲波提取條件的選擇1、參數(shù)的選擇主要考慮超聲波的頻率、強度和時間。不同的植物成分所需的參數(shù)不同。有些植物在超聲波頻率越低，有效成分提取率越高。例如用不同頻率超聲波從黃芩根中提取黃芩甙，20kHz時提取率最高。而又有某些植物超聲提取使用的頻率越高,有效成分提取率卻越高。例如用頻率20kHz、800kHz、1000kHz超聲處理穿山龍,1000kHz條件下薯蕷皂甙的提取率最高。2、溶劑的選擇結(jié)合有效成分的理化性質(zhì)進行篩選。例如在提取皂甙、多糖類成分,可利用它們的水溶性特性選擇水作提取溶劑;需要用一定溶劑將藥材浸漬一段時間,再進行超聲處理,這樣可以增加有效成分在溶劑中的溶解度,提高提取率。溶劑的濃度也是影響提取率的關(guān)鍵。3、對酶的特殊性選擇低強度的超聲波可以提高酶的活性,促進酶的催化反應(yīng)。Stephen等研究超聲水浴作用下,α-淀粉酶和糖化酶對淀粉和糖原水解活性的變化情況時,發(fā)現(xiàn)超聲使酶的催化活性速率和轉(zhuǎn)化酶對蔗糖水解活性顯著升高。利用超聲波對酶的雙向作用,解決由酶引起的種種問題,有待于今后進一步的研究。②無需加熱，避免了因加熱時間過長對物料中熱敏性強的成分造成破壞，而影響所提成分的質(zhì)量。③不改變所提取成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)，能保證有效成分及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品品質(zhì)。④操作方便、提取完全，能充分利用中藥資源。節(jié)約資源，環(huán)保。⑤工藝流程簡單。四、應(yīng)用1、生物堿用20kHz超聲波處理茶葉10min，茶多酚及兒茶酚的總量均比水提法提取30min的提高40%以上,所得茶多酚樣品的性狀無差異也不改變茶多酚及兒茶酚各組分的結(jié)構(gòu)。從曼陀羅、蘿芙木、吐根、耶仆蘭胡椒、金雞納、天麻、顛茄、罌粟、馬錢、益母草、北草烏、延胡索、人工冬草等植物中提取各種生物堿。3、揮發(fā)油用超聲波處理代替回流提取的結(jié)果與標準規(guī)定的一致：回流時間超聲時間六味地黃丸中的丹皮酚60min15min逍遙丸中的當(dāng)歸30min15min香砂養(yǎng)胃丸中的木香、厚樸酚30min15min

4、多糖用45kHz超聲波從新疆枸杞中提取多糖,超聲提取25min的提出率為91.83%。

比索氏提取2h高30%以上,提取時間則縮短5倍以上。5、有機酸

用10%乙醇溶液在超聲波提取器中提取30min，再加入1mL0.5mol/L硫酸溶液，然后用10%乙醇溶液定容，混勻后離心過濾，取部分濾液用0.22μm水性濾膜針頭過濾器過濾，能同時用離子色譜法測定水果果實中主要有機酸組分。

龐榮麗,張巧蓮,郭琳琳,方金豹,謝漢忠,李君,羅靜,吳豐魁.水果及其制品中果膠含量的比色法測定條件優(yōu)化[J].果樹學(xué)報.2012(02)展望：

總之，超聲波在天然產(chǎn)物