超声技术在天然药物有效成分提取中的应用

丁健 乔杨

【摘要】超声波技术在提取天然有效成分物质中具有速度快和提取率高等优势，本文将综述超声技术在天然药物有效成分提取中的相关作用，分析超声波技术的基本工作原理。

【关键词】超声技术；天然药物；有效成分；提起价值

【中图分类号】 R8

【文献标识码】A

【文章编号】2096-5249（ 2018） 03-130-01

天然药物的有效成分提取是其中最为关键的环节，由于部分天然药物的成分过于复杂（天然药物中不仅仅包含有效成分，而且还包含无效成分和有毒成分），因此提取有效成分是提高天然药物利用效率的最为重要方面。现阶段常用的煎煮法和溶剂浸提法所提取的天然有效成分在实际生产过程中被广泛应用【1】。由于提取时间比较长，所以最终影响到天然药物的提取率。随着科学技术的不断发展和进步，超声技术已经在诸多领域行业中所广泛应用，如医学诊断方面、工业清洗方面等。超声技术在天然药物有效成分的提取过程中逐渐受到人们的广泛重视，大量研究实验表明，超声提取天然有效成分一方面能够缩短时间，另外一方面还能够提高天然药物有效成分的提取率【2】。

1.超声提取技术的基础特点

超声提取技术广泛使用在天然产物之中.尤其是提取我国传统中草药有效成分。超声提取技术相比起传统的提取方法具有以下几个方面的特点：（1）提取温度比较低，避免常规提取方法长时间加热而导致天然药物有效成分受到负面影响；（2）适用性比较广，超声提取性质和目标提取物的性质之间关系不大，大多数中草药的各种类型成分均能够被超声所提取；（3）降低能源消耗，超声提取不需要进行加热，加上提取时间较短，因此能够在很大程度上降低能源消耗；（4）消毒杀菌效果，超声波利用强烈震动、热效应和高速度等加速药物有效成分进入到溶剂中，最终起到消毒灭菌效果，保证萃取液不会轻易变质。

2.超声波的基础作用原理

2.1空化作用原理

超声波的空化作用原理主要指的是：空腔随着传播声波频率而出现压缩或者伸张情况【3】。声空化是在液体气泡作用下发生的动力学过程，当有足够的超声波通过液体是，声波负压半周期的声压幅值显著超过液体内部的静压强，液体中的气泡此时被迅速增大。当压缩时，空腔尺寸逐渐表现，所产生的巨大压力能够使得空腔消失。在闭合之前的瞬间空腔出现热点，继而形成高温高压区。高温背景下，伴有强大的冲击波【4】。在空腔完全闭合时，由于出现极端化的物理环境情况，最终导致天然产物中的细胞溶剂产生空化泡，再使得溶剂渗透到细胞内部之中。除此之外，超声波在破碎过程中是一个物理过程，因此在浸提过程中未出现化学反应，被浸提的天然药物结构和天然药物性质不会发生相应拜年话。超声波的振动作用显著缩短破碎时间，提高破碎速度，促进化学成分向溶剂中所溶解。超声波所提取的化学成分能够缩短天然药物的有效成分提取时间，最终显著提高天然有效药物的提取率，未改变化学成分和化学性质等【5】。

2.2热力学原理

由于超声波介质吸收的超声波分子发生剧烈诊断情况，因此超声波的机械能将逐渐转为内能，最终提高介质温度【6】。介质对超声波的吸收能够产生多少生成热能，将吸收能量逐渐转化为热能，最终升高组织温度。超声波吸收声能所引起的温度上升具有一定稳定性，因此超声波能够在短时间内升高问题，加速有效成分的溶解，与此同时并不改变有效成分的性质。

2.3机械作用原理

超声波在媒介作用下传播可以使得传播空间进入到振动状态下，将溶质进行扩散处理，进行超声波机械机制。超声波的机械作用主要是由于以下因素所引起的：（1）超声压强；（2）辐射压强。辐射压强会引起以下两种效应：（1）简单的骚动效应；（2）悬浮体和溶剂之间出现摩擦。辐射压强所产生的骚动会使得蛋白质变性和细胞组织变形。超声压对溶剂和悬浮体等会给予不同的速度加持，溶剂分子的速度显著大于悬浮体速度，使得悬浮体和溶剂分子之间产生摩擦性，最终促使生物分子解题，使得细胞壁中的有效成分被溶解在溶剂之中。

3.超声技术在天然药物有效成分提取中的相关应用

3.1生物碱

生物碱是一种来源于植物的碱性含氮有机化合物，生物碱是中草药中的重要组成成分，生物碱还是一种具有复杂结构的杂环化合物【7】。常规提取生物碱的方法时间长且效率低，而有学者表明超声技术能够在15min内获得高效提取率。

3.2皂苷类

皂苷是植物中结构较为复杂的苷类化合物，用水加热或者使用有机溶剂加以提取耗费时间长，显著降低皂苷类提取效率。有学者表明，使用超声提取技术能够提取人参皂苷，超声技术相比起常规提取方法效率高4倍作用，并且由于超声提取技术的温度比较低，所以人参皂苷活性也比较高【8】。

3.3有机酸

有机酸是一种不包含氨基酸的含羟基化合物，有机酸被广泛分布在中草药之中。有机酸包含诸多中草药活性成分，有学者在相关文献中研究显示，使用超声提取方法提取绿原酸能够提高有机酸的提取率。有机酸广泛分布在植物界之中，大多数有机酸与金属离子的形式而存在，有机酸是很多中草药的活性成分。采用高效液相色谱方法与超声提取方法相比较而言，具有以下几种特点：（1）提出效率高；（2）操作简单。

参考文献：

【1】杨祖荣.超声技术在天然药物有效成分提取中的应用[J]云南中医学院学报，2003，26（3）：29-31.

【2】沈文娟，岳亮，何英翠等.天然药物常用提取技术与方法研究概况[J]中南药学，2011，09（2）：127-130

【3】徐阳，邹翔，曲中原等.天然药物有效成分抗氧化作用及机制研究[J].哈尔滨商业大学学报.自然科学版），2015，14（3）：259-262

【4】谭明雄，陈振锋，罗旭健等.天然药物有效成分的金属配合物研究进展[J]林产化学与工业，2008，28（6）：93-99

【5]严婧，李亚梅，贺福元等.基于相似度价比法优化天然药物有效成分的提取工艺[J]中南林业科技大学学报，2016，36（10）：124-127.

【6】謝蓉蓉，张德志天然药物有效成分调脂治疗的研究进展[J]亚太传统医药，2009，5（12）：149-152

【7】马盼香，金华，李雅玲等.大孔吸附树脂在天然药物有效成分提取分离中的应用进展[J]中国现代药物应用，2008，2（6）：101-102.

【8】冯喜文，杜平，张利等.分子印迹技术在天然药物有效成分提取分离中的应用[J]广东化工，2011，38（2）：71-72