深度解讀丨超聲波提取法

超聲提取，又稱超聲提取，是一種利用超聲技術(shù)提取分析物質(zhì)的化學(xué)成分的分離技術(shù)。廣泛應(yīng)用于藥品、中草藥、食品、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、工業(yè)原料等樣品中的化學(xué)成分提取工藝。今天，程成小編將簡要介紹超聲提取方法的相關(guān)知識。

   

   1、超聲提取原理

超聲波(頻率介于20kHz~1MHz）是一種機(jī)械波，需要能量載體——介質(zhì)來進(jìn)行傳播。

   

超聲波提取的原理是利用超聲波的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)，通過增加介質(zhì)分子的運(yùn)動速度和穿透力，提取樣品的化學(xué)成分。以下是中草藥為例：

   

（1）空化效應(yīng)：一些微氣泡通常或多或少溶解在介質(zhì)中，在超聲波的作用下振動。當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時，由于定向擴(kuò)散，氣泡增大，形成共振腔，然后突然關(guān)閉，這就是超聲波的空化效應(yīng)。當(dāng)氣泡關(guān)閉時，它會產(chǎn)生成千上萬的大氣壓和微激波，導(dǎo)致植物細(xì)胞壁和整個生物體破裂，整個破裂過程在瞬間完成，有利于有效成分的溶解。

   

（2）機(jī)械效應(yīng)：超聲波在介質(zhì)中的傳播可以在其傳播空間中振動介質(zhì)點(diǎn)，從而加強(qiáng)介質(zhì)的傳播和傳播，這就是超聲波的機(jī)械效應(yīng)。超聲波在傳播過程中產(chǎn)生輻射壓力，沿聲波方向傳播，對材料有很強(qiáng)的破壞作用，可使細(xì)胞組織變形，植物蛋白質(zhì)變性；同時，它還可以給介質(zhì)和懸浮體不同的加速度，介質(zhì)分子的運(yùn)動速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于懸浮分子的運(yùn)動速度。因此，兩者之間的摩擦可以使生物分子聚集，使細(xì)胞壁上的有效成分更快地溶解在溶劑中。

   

（3）熱效應(yīng)：與其他物理波一樣，超聲波在介質(zhì)中的過度傳播是一個能量傳播和擴(kuò)散過程，即超聲波在介質(zhì)傳播過程中，其聲音不斷被介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)吸收，介質(zhì)將吸收的能量全部或大部分轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致介質(zhì)本身和藥材組織溫度升高，提高藥物有效成分的溶解速度。由于吸收聲能引起的藥物組織內(nèi)部溫度的升高是瞬間的，因此提取成分的生物活性可以保持不變。

   2.超聲提取的特點(diǎn)

超聲波作用于液體、液體固體、多相系統(tǒng)、表面系統(tǒng)和膜表面系統(tǒng)，在微環(huán)境中產(chǎn)生湍動效應(yīng)、微干擾效應(yīng)、界面效應(yīng)、聚能效應(yīng)等一系列物理化學(xué)作用，不易獲得。

   

超聲波提取技術(shù)比常規(guī)提取技術(shù)快速、便宜、高效。

   

與索氏提取物相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是：

   

(1)成穴效果，增強(qiáng)系統(tǒng)極性，提高提取效率，達(dá)到或超過索氏提取效率。

   

(2)超聲提取允許添加共提取物，以進(jìn)一步提高溶劑的極性。

   

(3)適用于提取不耐熱的被測成分。

   

(4)操作時間比索氏提取物短，通常只需要24~40min。

   

超聲提取和超臨界流體提取(SFE)比較：

   

(1)儀器設(shè)備簡單，提取成本低很多.

   

(2)無論其極性如何，都可以提取多種化合物，因為超聲提取有很多溶劑。SFE主要用CO2作為提取物，基本上只適用于非極性物質(zhì)的提取。

   

與微波輔助提取相比：

   

(1)在某些情況下，比微波輔助提取快。

   

(2)超聲波提取比常規(guī)微波輔助提取更安全。

   

(3)超聲提取適應(yīng)性廣，不受目標(biāo)成分的極性和分子量的限制。

   

(4)提取物雜質(zhì)少，待測成分易于分離純化。超聲提取物可以減少溶劑對環(huán)境的污染，而不需要或使用更少的提取物。

   3.超聲提取設(shè)備及操作方法

超聲波提取機(jī)由超聲波電源、超南換能器和提取容器三部分街槽的底部或兩側(cè)打開。

   

操作方法：在提取容器中加入適量的水作為傳導(dǎo)介質(zhì)，破碎、稱重樣品，根據(jù)其性質(zhì)，有些需要用提取物浸泡。將容器放入提取容器的罐中，打開超聲波發(fā)生器，停止超聲波，并在設(shè)定條件下冷卻到室溫。連續(xù)的超聲提取也是一種非常有效的提取方法，可用于各種分析目的。

   

程成小結(jié)論：由于超聲提取具有提取溫度低、提取率高、提取時間短的特點(diǎn)，提取天然產(chǎn)品和生物活性成分具有特殊的優(yōu)勢。超聲提取物不僅在工業(yè)上具有廣闊的應(yīng)用前景。它已成為各種樣品預(yù)處理的重要手段。

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