4 超声波总辐射时间的影响
超声波对细胞的辐射时间也是影响破碎效果的重要因素,随超声波总辐射时间的增加,破碎率也随之提高,说明延长超声波总辐射时间有利于细胞破碎。
4. 6.1.3超声波萃取在分离纯化中的应用
现在,超声波技术已经被广泛的用于植物有效成分的提取,比如青蒿素,杜仲叶,海藻油等。通过超声波技术的使用不但可以保证产品的质量,而且可以大大缩短提取时间,降低成本。超声波技术具有广阔的应用前景,必将推动我国的中药的发展。
(1) 超声波提取杜仲叶[]
杜仲纯粉是杜仲多种有效成分的复合体,杜仲药物有效成分是其水溶物。用超声波提取的目的,就是寻求在较低温度下最大限度地提取杜仲叶中的有效成分。超声波的空化作用可加速植物中的有效成分进入溶剂,增加有效成分的提取率。除空化作用外,超声波还具有机械振动、乳化、扩散、击碎等多级效应,有利于使植物中有效成分的转移,并充分和溶剂混合,促进提取的进行点。
工艺流程:称取一定量的杜仲叶,每次加相应量的水,采用超声提取或煎提2次合并滤液,再经超滤,测定固溶物(溶解于水的物质)含量,计算提取率;再浓缩、干燥得纯粉制品,准确称量,计算纯粉得率。在超声波提取进入工业化之前得弄清:①超声提取时间与纯粉得率的关系;②超声波频率与纯粉得率的关系;③超声提取温度与纯粉得率的关系;④超声提取料液比与纯粉得率的关系。从而掌握并通过控制最佳的提取条件以保证高的提取率。
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。利用超声波可以简化操作,缩短工艺时间,而且操作费用低的优
(2) 超声波提取银杏黄酮苷[]
银杏是我国最古老的子遗物之一,银杏叶中提取的几十种黄酮类和银杏内酯类化合物具有很高的药用价值,广泛地应用于人体捕获游离基、抑制血小板活化因子、促进血液循环和调节新陈代谢等。因此,对银杏叶中有效成分的研究和利用,引起了人们极大的兴趣,从而带动和发展了我国的银杏种值业和银杏叶加工业,各种药用新产品不断问世
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。
银杏叶中有效成分的提取常用酒精、水等溶剂。不同溶剂对银杏叶中有效成分的提取有较大影响
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。如酒精提取效率高,但成本也较高,且产品成分较杂,安全性也较低,甚
至可能造成环境污染;水浸提法成本较低,但提取效率也低。因此,寻找一条效率高、成
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本低、污染小的银杏叶有效成分提取新工艺。超声波技术其具有能耗低、效率高、不破坏有效成分的特点。超声技术应用于提取银杏叶中黄酮苷,是因为超声可以强化水浸提,达到省时、高效、节能的目的,具有广泛的应用前景。
超声波提取的工艺流程:
银杏叶→剪碎(0.5cm)→按一定料液比加水浸润→超声处理→抽滤→定容→取样检测提取率。
超声提取:取一定量的银杏叶于容器中,按料液比加水、控制一定温度,调整超声的功率强度处理一定时间后抽滤、滤液定容,供以下检测。
超声波能够提高水浸提黄酮效率,其值等于常规水浸提效率的3倍左右,达到省时、高效、节能的目的。而且随着时间的延长或温度的升高,提取率提高。
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(3) 超声波提取海藻油[]
海藻是海洋微型浮游植物,具有许多重要的药理功能,在食品和医药领域具有广阔的开发前景。其海藻油——多不饱和脂肪酸,不仅是高等动物细胞的重要成分,而且对心血管疾病有特殊的预防和治疗效果,具有抗动脉硬化,降血脂,抗血小板凝集,降低血压,抗炎症,调节免疫机能,抗变态反应以及抗肿瘤等作用,其中以十二碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)尤为突出。
目前,利用超声波强化技术提取海藻油的工艺受到广泛的关注和研究,超声波可以强化溶剂提取过程,缩短溶剂提取时间,减少溶剂用量,提高提取率,是一种具有发展潜力的利用外场力强化提取的新技术。
海藻油提取的工艺流程:
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海藻 超声浸取 过滤 浓缩 干燥 海藻油 检测EPA含量 溶剂 滤渣 溶剂回收
在利用超声波提取海藻油时,提取溶剂的用量和提取的温度对海藻油的提取物的得率有显著影响;同时,超声波的作用方式,声波的功率和频率以及作用时间都对提取物的得率有显著影响。所以,必须通过实验对提取条件进行研究,以确定合理的操作参数从而获得高的得率。
(4) 超声波提取玉米醇溶蛋白[]
玉米籽粒中的蛋白质含量一般为10%左右,根据玉米蛋白质的溶解性不同,可分为4种
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主要组分:白蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白。其中玉米醇溶蛋白(zein)的含量最高,是玉米中主要贮藏蛋白,占玉米蛋白中的50%。尽管玉米醇溶蛋白的氨基酸不平衡和难溶于水,不能直接为人体所利用,但由于它及它的树脂能形成有韧性的、光滑的、耐水、耐油、防腐膜,在特种食品、医药和生物降解塑料工业领域有着良好的潜在应用前景,因而具有很大的商业价值
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。目前因生产成本太高,国际市场价格为$10~40元/kg,限制了它
的应用。玉米醇溶蛋白的生产要消耗大量的酒精,酒精的回收又消耗大量的热能,因此改变传统工艺、降低生产成本为当务之急。利用超声波技术来减少溶剂用量、提高得率、缩短生产时间、减少热能消耗等 提取的工艺路线:
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采用超声波技术使zein的提取时间由原来的几个小时缩短到30min,大大提高了效率,增大了生产能力,而且不需加热溶剂,不消耗热能,节约了生产成本。
(5) 超声波提取青蒿素[]
从植物中提取药用成分的首要条件是被提取物能够快速,高效地提取介质,如水溶液和有机溶剂等。由于青蒿素存在于细胞内,提取过程中一般学要将细胞破碎。采用化学破碎方法由于过程中有化学反应发生,容易造成被提取物结构性质等变化而失去;用机械方法有难以将细胞有效破碎。利用超声波提取,既可以获得较好的效果,而且可以缩短提取时间降低操作成本,提高产品质量。
其工艺流程与超声波提取海藻盐的工艺路线大同小异,差的只是各自的操作条件和参数的不同。
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(6)超声波应用于固液的分离[]
超声波技术不仅可以应用于细胞的破碎,使细胞中的有效成分充分的溶解到提取剂中,
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从而分离产品。而且可以用于固液的分离。超声分离的原理是利用液体中两个不同频率、振动方向相同、相对方向传播的两个平面声波,在传播过程中叠加,产生若干个振动速度为零的点,并且此点以一定速度向某一方向移动;而液体中的固体粒子在声波作用下总是在振动速度为零处聚集,并随此点运动而运动,最终聚集在装置的一侧,从而使固液分离得以实现。
超声分离装置由两个在同一水平上相向对置的超声换能器组成,两换能器之间放置被处理的液体(如图1)。两个换能器的工作频率略有差别,在两个换能器工作时,两个平面声波在液体中传播并叠加会产生移动的驻波,而且有规则地横越两个换能器间的媒质,滞留在振动速度为零处的粒子被运动的驻波所带走,最终聚集在某一换能器的一侧,当液体流出声场区,亦即被处理之后,随即被分流。
两个换能器的频率可以根据液体中固体粒子的粒度分布情况分别计算取定,但不宜相差太大。并且要使液体不产生空化现象,就必需限制声强。倘若声强足够大,在液体中产生的负压力亦足够强,那么分子间的平均距离就会增大到超过极限距离,导致液体产生空化,一般是取小于极限声强的某一声强值。这种超声分离装置可以用于各种悬浮液的固液分离,操作方便可以连续化操作。
超声波促进萃取技术在提取天然产物中有很多应用,具有很多优点如提取效率高,时间短等。但主要问题是设备放大问题,由于超声波对人耳朵有刺激。在放大时,超声设备需要特殊的保护措施。 参考文献:
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4. 6.2 微波萃取 4. 6.2.1微波萃取的原理
微波萃取的基本原理是微波直接与被分离的物质作用,微波的激活作用导致不同成分的响应差异使萃取物与基体的快速分离,而达到较高的分离产率。不同的基体使用的
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