超声技术在中草药成分提取中的应用

李林莲

摘 要：对超声技术在中草药成分提取中的应用现状进行了研究。通过与传统提取方法对比，对超声提取的优势与特点进行了总结。阐述了其在多糖、皂苷、蒽醌、黄酮、生物碱、有机酸等各类目标成分提取中的研究进展。指出了超声技术在中草药成分提取中的不足，并对其发展前景进行了展望。

关键词：超声技术；超声提取；中草药

中图分类号：R284 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）21-0194-02

1 超声提取的作用机制

超声波是一种弹性机械波，振动频率超过20kHz，不在人类听觉范围之内。在清洗、干燥、杀菌、食品等领域已实现工业化应用[1]。超声波的声场独特的空化效应是超声提取中的关键，与此同时产生的机械效应以及热效应也有助于活性成分的提取。超声波的空化效应产生的瞬时高压与热量对细胞壁、细胞膜造成破坏，有助于细胞内的有效物质溶解到溶剂中。超声的机械作用促进细胞中物质的运动，从而促进有效成分在溶剂中完全溶解。当超声波通过介质传播时，介质中的粒子相互碰撞，在此过程中会产生一定热量。这种热效应加速了目标成分的溶解，并有助于提高超声波提取的效率。中草药的许多活性成分都存在于细胞内，细胞壁和细胞膜的破坏有助于活性成分的提取，细胞破坏程度影响提取效果。在超声提取技术中，超声波在上述空化效应、机械效应以及热效应等的共同作用下，使中草药细胞的细胞壁和细胞膜得到了有效破坏。细胞壁、细胞膜的破坏有利于溶剂渗透到细胞内，同时使细胞内目标提取成分扩散到细胞外，进而使细胞内目标提取成分有效地溶解在溶剂中，再通过分离提纯等方法得到所需的有效成分[2]。

2 超声提取的特点

中草药传统的提取方法有很多，常用的有：煎煮法、浸提法、回流提取法、升华法等。煎煮法是日常生活中最为常见的中草药提取方法，同时也是我国中草药提取最早采用的方法。煎煮法采用水为提取溶剂，通过一定时间的浸泡后，加热煮沸进行提取。可不同程度提取大部分目标成分，但非水溶性、热敏性以及易挥发成分不适用。浸提法是将药材在室温或加热条件下密封浸泡在提取溶剂中，依靠溶质分子的扩散作用进行提取，然后减压浓缩。该提取过程需要时间长且效率低。回流提取法通常使用有机溶剂为提取试剂，将待提取物加热至微沸状态，保持回流，进行提取。该提取方法优势在于提取效率极高，但提取过程中需要较高温度，部分目标物质高温下被破坏，因此不适用于热敏性成分的提取。升华法先以低于熔点的温度将固体材料不经熔化过程直接转化为气态，再降温冷凝以实现纯化，常用于天然药物成分的提纯。

与上述传统中草药提取方法相比，超声提取技术具有非常突出的优势，如：提取温度低，特别适用于热敏物质的提取，可有效防止活性成分在高温下被破坏，节能环保；适用性广，对目标提取物的性质无特殊要求，大部分中草药目标成分的提取均可采用超声波提取技术；此外，超声波本身还具备一定的杀菌作用，使萃取液以及被提取物不容易变质；目标成分浸出率高，提取时间短，绿色高效[3]。上述即为超声提取技术的优势与特点，使其在中草药成分提取中具有极大的应用前景。

3 超声提取在中草药中的应用

3.1 多糖类

多糖是由多个单糖分子失水缩合而成的物质，具有抗癌、降血糖、抗病毒等作用，有的还具有特殊的生物活性，临床应用广泛。

李顺峰、赵蒙姣等[4]研究了超声提取技术在双孢菇菇柄多糖成分提取中的应用。原料为双孢菇菇柄，实验结果表明，最佳提取条件为：提取次数2次，超声时间50min、超声功率700W、液固比20：1mg/g。在上述提取条件下，雙孢菇菇柄的多糖得率可达5.35mg/100g。

苑子涵，崔家燕等[5]采用超声技术对灵芝多糖进行提取，并使用响应面法对提取工艺进行了优化。得到最佳工艺条件为：提取温度70℃，超声时间34min，超声功率320W。在该条件下，多糖得率可达2.78%。超声提取得率与理论值相符。

3.2 皂苷类

皂苷在大多数中草药中均有分布。部分皂苷具有解热、抗癌、抗菌的作用。常用提取方法为煎煮法与有机溶剂浸提法。

于雅静、单虹宇等[6]采用超声法提取玫瑰花色苷并优化了提取条件。优化后的最佳提取条件为：提取溶剂中乙醇体积分数为55%、超声时间80min、提取温度55℃、pH为3.0。在上述提取条件下，玫瑰花色苷得率为（10.07±0.098） mg/g，与预测值的相对误差为0.28%。该方法比对照组的提取过程更短且更有效。

林国荣、吴毕莎等[7]采用超声辅助提取技术优化杏鲍菇皂苷提取工艺。得到最佳提取工艺：液固比11.5mL/g，提取时间31min，提取液pH8.4，提取温度65℃。在上述条件下，皂苷的提取率可达3.19%。

3.3 蒽醌类

蒽醌类成分具有抗感染、清肝利胆等作用。

姚琴、赵茂俊等[8]使用了超声辅助结合水溶性小分子醇双水相提取大黄中蒽醌类成分的方法。筛选出的最佳双水相体系为正丙醇/Na2SO4，加酸于体系同时水解和提取大黄蒽醌。最佳提取条件为：提取温度75℃，超声时间30min，液料比20（mL/g）。在该工艺条件下，蒽醌最高收率可达19.59mg/g。

曾里和袁佩[9]采用了冷浸、索氏、回流以及渗漉等系列传统提取工艺，与超声提取技术对比，对虎杖蒽醌提取效率进行了研究。在对一系列药材的提取时间与提取率进行比较的基础上，得出结论为超声提取技术的效率较高。该研究结果展现出了超声提取技术相对于传统提取工艺的优势。

3.4 黄酮类

黄酮类成分具有抑制血小板聚集、抗肿瘤、抗氧化、降血脂等药用价值，广泛应用于心脑血管功能的治疗。传统的黄酮类成分提取工艺为煎煮法和浸提法，但效率较低。

朱婉晴、卞杰松等[10]应用超声辅助乙醇浸提法提取无患子果皮粉末中的黄酮类化合物，并对该超声提取工艺进行了优化研究。得到最佳提取工艺条件为：乙醇浓度70%、固液比1：15（g/mL）、超声功率20W、温度75℃、超声时间50min。

谢琼和胡爽[11]采用芦丁作为对照，采用超声提取技术从玫瑰花渣中提取总黄酮，并用紫外可见分光光度法对含量进行测定。得到超声提取最佳条件为：乙醇体积分数60%，料液比1：15（mL/g），超声频率4次，超声时间20min。进行精油提取后的玫瑰花渣中含有丰富的总黄酮，采用超声提取技术有效提升了提取效率，玫瑰花渣的开发利用价值得到充分利用。

3.5 生物碱类

刘一衡和杨玲[12]利用超声技术从新疆药桑桑叶中提取总生物碱，并优化提取工艺。最佳工艺条件为：提取溶剂中乙醇浓度为60%，超声时间20min，功率800W，提取温度60℃，料液比1：20（g/mL）。在上述工艺条件下目标成分得率为4.64mg/g。

王未、贾清东等[13]采用双指数模型表示超声提取过程拟合玛咖生物碱提取过程。优化后的循环超声提取温度为20℃与50℃。与传统浸提法相比，生物碱得率显著提高。循环超声提取技术已有效应用于玛咖生物碱的提取，为其它生物碱类成分的提取提供了参考。

3.6 有机酸类

靳志飞和陈红[14]采用超声辅助技术从红梅中提取有机酸，并通过响应面法优化提取工艺。最佳提取条件为：料液比1：19（mL/g）、提取温度36℃、超声功率59kHz、时间30min。在上述工艺条件下，预测目标成分提取量为6.40%，实测值为6.24%。

丁慧萍、郑凌艺等[15]采用超声强化法从地骨皮中提取有机酸，并优化该提取工艺。实验结果表明，最佳提取条件为：料液比l∶16、超声功率135W、时间35min、提取温度为65℃。在上述条件下，目标成分的取率可达2.73%。

3.7 其他化合物

金林、赵万顺等[16]利用超声提取技术优化白芍提取工艺。得到最佳工艺条件为：液料比53.38mL/g、超声时间20.06min、乙醇浓度72.04%。在上述条件下，目标成分产量实测值与预测值之间的相对偏差为0.86%。

魏文恺、郝建平等[17]通过超声辅助优化野葛叶叶绿素提取工艺。优化后工艺条件为：采用乙醇/丙酮混合溶剂（1.9：1），液料比106：1（mL/g），超声时间31min，提取温度54℃。在该优化条件下叶绿素得率可达0.691%。

4 超声提取中草药的问题与展望：

超声提取与传统提取方法相比有很大的優势，但目前仍存在不足限制了其大规模应用。超声提取过程的基础理论研究还比较薄弱，一定程度上限制了超声提取过程的强化，因此在提取机理上还有很大的研究空间。实验室研究中通常以水为超声传播介质，效率低，且设备噪声大，不具备工业化提取的条件。超声提取工业化设备的发展仍具有很大的研究前景。

参考文献

[1]崔云峰.低强度超声波对人工骨修复骨缺损影响的实验研究[D].吉林大学，2013.

[2]陈静，崔玉梅.超声提取中草药成分研究进展[J].西部中医药，2016，29（12）：141-142.

[3]薛峰，李春娜，李朋收，等.超声提取在中药化学成分提取中的应用[J].中国实验方剂学杂志，2014，20（18）：231-234.

[4]李顺峰，赵蒙姣，王安建，等.双孢菇废弃菇柄多糖的超声波提取及其体外抗氧化活性[J].食品工业科技，2018，（2）：163-167.

[5]苑子涵，崔佳燕，郑丹婷，等.超声波与酶解法协同提取天然产物中多糖类化合物的研究[J].机电信息，2016，（8）：38-44.

[6]于雅静，单虹宇，孔露，孔茂竹，吕远平.响应面法优化玫瑰花色苷超声辅助提取工艺[J].食品工业科技，2018，39（13）：173-179.

[7]林国荣，吴毕莎，苏彩凤.响应面法优化超声提取杏鲍菇皂苷[J].食品工业科技，2018，（16）：1-5+12.

[8]姚琴，赵茂俊，张利，等.超声辅助双水相提取大黄中蒽醌类成分[J].天然产物研究与开发，2018，（08）：1346-1353.

[9]曾里，袁佩.虎杖蒽醌提取分离方法的优化研究[J].中国药业，2003，12（9）：45-47.

[10] 朱婉晴，卞杰松，周志远，等.超声波辅助提取无患子果皮中总黄酮的研究[J].广州化工，2018，（1）：102-104.

[11]谢琼，胡爽.超声提取玫瑰花渣中的总黄酮[J].农产品加工，2018，（6）：18-19+22.

[12]刘一衡，杨玲.正交设计优化新疆药桑桑叶总生物碱超声提取工艺[J].食品工业科技，2013，34（24）：306-308.

[13]王未，贾清东，毛日文，等.循环超声提取玛咖生物碱动力学及热力学研究[J].食品与生物技术学报，2017，36（5）：512-518.

[14]靳志飞，陈红.响应面法优化超声辅助提取果梅果实有机酸工艺[J].湖北农业科学，2016，55（7）：1782-1787.

[15]丁慧萍，郑凌艺，陈明鸽，等.超声波强化提取地骨皮中有机酸的研究[J].广州化学，2014，39（4）：39-43.

[16]金林，赵万顺，郭巧生，等.响应面法优化白芍提取工艺的研究[J].中国中药杂志，2015，40（15）：2988-2993.

[17]魏文恺，郝建平，王峰，等.响应面法优化野葛叶中叶绿素超声波提取工艺[J].食品工业科技，2015，36（11）：202-206.