超聲技術(shù)在中草藥成分提取中的應(yīng)用

李林蓮

摘 要：對(duì)超聲技術(shù)在中草藥成分提取中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了研究。通過與傳統(tǒng)提取方法對(duì)比，對(duì)超聲提取的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。闡述了其在多糖、皂苷、蒽醌、黃酮、生物堿、有機(jī)酸等各類目標(biāo)成分提取中的研究進(jìn)展。指出了超聲技術(shù)在中草藥成分提取中的不足，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：超聲技術(shù)；超聲提?。恢胁菟?/p>

中圖分類號(hào)：R284 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）21-0194-02

1 超聲提取的作用機(jī)制

超聲波是一種彈性機(jī)械波，振動(dòng)頻率超過20kHz，不在人類聽覺范圍之內(nèi)。在清洗、干燥、殺菌、食品等領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用[1]。超聲波的聲場(chǎng)獨(dú)特的空化效應(yīng)是超聲提取中的關(guān)鍵，與此同時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)以及熱效應(yīng)也有助于活性成分的提取。超聲波的空化效應(yīng)產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓與熱量對(duì)細(xì)胞壁、細(xì)胞膜造成破壞，有助于細(xì)胞內(nèi)的有效物質(zhì)溶解到溶劑中。超聲的機(jī)械作用促進(jìn)細(xì)胞中物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，從而促進(jìn)有效成分在溶劑中完全溶解。當(dāng)超聲波通過介質(zhì)傳播時(shí)，介質(zhì)中的粒子相互碰撞，在此過程中會(huì)產(chǎn)生一定熱量。這種熱效應(yīng)加速了目標(biāo)成分的溶解，并有助于提高超聲波提取的效率。中草藥的許多活性成分都存在于細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的破壞有助于活性成分的提取，細(xì)胞破壞程度影響提取效果。在超聲提取技術(shù)中，超聲波在上述空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)以及熱效應(yīng)等的共同作用下，使中草藥細(xì)胞的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜得到了有效破壞。細(xì)胞壁、細(xì)胞膜的破壞有利于溶劑滲透到細(xì)胞內(nèi)，同時(shí)使細(xì)胞內(nèi)目標(biāo)提取成分?jǐn)U散到細(xì)胞外，進(jìn)而使細(xì)胞內(nèi)目標(biāo)提取成分有效地溶解在溶劑中，再通過分離提純等方法得到所需的有效成分[2]。

2 超聲提取的特點(diǎn)

中草藥傳統(tǒng)的提取方法有很多，常用的有：煎煮法、浸提法、回流提取法、升華法等。煎煮法是日常生活中最為常見的中草藥提取方法，同時(shí)也是我國(guó)中草藥提取最早采用的方法。煎煮法采用水為提取溶劑，通過一定時(shí)間的浸泡后，加熱煮沸進(jìn)行提取?？刹煌潭忍崛〈蟛糠帜繕?biāo)成分，但非水溶性、熱敏性以及易揮發(fā)成分不適用。浸提法是將藥材在室溫或加熱條件下密封浸泡在提取溶劑中，依靠溶質(zhì)分子的擴(kuò)散作用進(jìn)行提取，然后減壓濃縮。該提取過程需要時(shí)間長(zhǎng)且效率低?；亓魈崛》ㄍǔＪ褂糜袡C(jī)溶劑為提取試劑，將待提取物加熱至微沸狀態(tài)，保持回流，進(jìn)行提取。該提取方法優(yōu)勢(shì)在于提取效率極高，但提取過程中需要較高溫度，部分目標(biāo)物質(zhì)高溫下被破壞，因此不適用于熱敏性成分的提取。升華法先以低于熔點(diǎn)的溫度將固體材料不經(jīng)熔化過程直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，再降溫冷凝以實(shí)現(xiàn)純化，常用于天然藥物成分的提純。

與上述傳統(tǒng)中草藥提取方法相比，超聲提取技術(shù)具有非常突出的優(yōu)勢(shì)，如：提取溫度低，特別適用于熱敏物質(zhì)的提取，可有效防止活性成分在高溫下被破壞，節(jié)能環(huán)保；適用性廣，對(duì)目標(biāo)提取物的性質(zhì)無(wú)特殊要求，大部分中草藥目標(biāo)成分的提取均可采用超聲波提取技術(shù)；此外，超聲波本身還具備一定的殺菌作用，使萃取液以及被提取物不容易變質(zhì)；目標(biāo)成分浸出率高，提取時(shí)間短，綠色高效[3]。上述即為超聲提取技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，使其在中草藥成分提取中具有極大的應(yīng)用前景。

3 超聲提取在中草藥中的應(yīng)用

3.1 多糖類

多糖是由多個(gè)單糖分子失水縮合而成的物質(zhì)，具有抗癌、降血糖、抗病毒等作用，有的還具有特殊的生物活性，臨床應(yīng)用廣泛。

李順峰、趙蒙姣等[4]研究了超聲提取技術(shù)在雙孢菇菇柄多糖成分提取中的應(yīng)用。原料為雙孢菇菇柄，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，最佳提取條件為：提取次數(shù)2次，超聲時(shí)間50min、超聲功率700W、液固比20：1mg/g。在上述提取條件下，雙孢菇菇柄的多糖得率可達(dá)5.35mg/100g。

苑子涵，崔家燕等[5]采用超聲技術(shù)對(duì)靈芝多糖進(jìn)行提取，并使用響應(yīng)面法對(duì)提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化。得到最佳工藝條件為：提取溫度70℃，超聲時(shí)間34min，超聲功率320W。在該條件下，多糖得率可達(dá)2.78%。超聲提取得率與理論值相符。

3.2 皂苷類

皂苷在大多數(shù)中草藥中均有分布。部分皂苷具有解熱、抗癌、抗菌的作用。常用提取方法為煎煮法與有機(jī)溶劑浸提法。

于雅靜、單虹宇等[6]采用超聲法提取玫瑰花色苷并優(yōu)化了提取條件。優(yōu)化后的最佳提取條件為：提取溶劑中乙醇體積分?jǐn)?shù)為55%、超聲時(shí)間80min、提取溫度55℃、pH為3.0。在上述提取條件下，玫瑰花色苷得率為（10.07±0.098） mg/g，與預(yù)測(cè)值的相對(duì)誤差為0.28%。該方法比對(duì)照組的提取過程更短且更有效。

林國(guó)榮、吳畢莎等[7]采用超聲輔助提取技術(shù)優(yōu)化杏鮑菇皂苷提取工藝。得到最佳提取工藝：液固比11.5mL/g，提取時(shí)間31min，提取液pH8.4，提取溫度65℃。在上述條件下，皂苷的提取率可達(dá)3.19%。

3.3 蒽醌類

蒽醌類成分具有抗感染、清肝利膽等作用。

姚琴、趙茂俊等[8]使用了超聲輔助結(jié)合水溶性小分子醇雙水相提取大黃中蒽醌類成分的方法。篩選出的最佳雙水相體系為正丙醇/Na2SO4，加酸于體系同時(shí)水解和提取大黃蒽醌。最佳提取條件為：提取溫度75℃，超聲時(shí)間30min，液料比20（mL/g）。在該工藝條件下，蒽醌最高收率可達(dá)19.59mg/g。

曾里和袁佩[9]采用了冷浸、索氏、回流以及滲漉等系列傳統(tǒng)提取工藝，與超聲提取技術(shù)對(duì)比，對(duì)虎杖蒽醌提取效率進(jìn)行了研究。在對(duì)一系列藥材的提取時(shí)間與提取率進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上，得出結(jié)論為超聲提取技術(shù)的效率較高。該研究結(jié)果展現(xiàn)出了超聲提取技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)提取工藝的優(yōu)勢(shì)。

3.4 黃酮類

黃酮類成分具有抑制血小板聚集、抗腫瘤、抗氧化、降血脂等藥用價(jià)值，廣泛應(yīng)用于心腦血管功能的治療。傳統(tǒng)的黃酮類成分提取工藝為煎煮法和浸提法，但效率較低。

朱婉晴、卞杰松等[10]應(yīng)用超聲輔助乙醇浸提法提取無(wú)患子果皮粉末中的黃酮類化合物，并對(duì)該超聲提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究。得到最佳提取工藝條件為：乙醇濃度70%、固液比1：15（g/mL）、超聲功率20W、溫度75℃、超聲時(shí)間50min。

謝瓊和胡爽[11]采用蘆丁作為對(duì)照，采用超聲提取技術(shù)從玫瑰花渣中提取總黃酮，并用紫外可見分光光度法對(duì)含量進(jìn)行測(cè)定。得到超聲提取最佳條件為：乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，料液比1：15（mL/g），超聲頻率4次，超聲時(shí)間20min。進(jìn)行精油提取后的玫瑰花渣中含有豐富的總黃酮，采用超聲提取技術(shù)有效提升了提取效率，玫瑰花渣的開發(fā)利用價(jià)值得到充分利用。

3.5 生物堿類

劉一衡和楊玲[12]利用超聲技術(shù)從新疆藥桑桑葉中提取總生物堿，并優(yōu)化提取工藝。最佳工藝條件為：提取溶劑中乙醇濃度為60%，超聲時(shí)間20min，功率800W，提取溫度60℃，料液比1：20（g/mL）。在上述工藝條件下目標(biāo)成分得率為4.64mg/g。

王未、賈清東等[13]采用雙指數(shù)模型表示超聲提取過程擬合瑪咖生物堿提取過程。優(yōu)化后的循環(huán)超聲提取溫度為20℃與50℃。與傳統(tǒng)浸提法相比，生物堿得率顯著提高。循環(huán)超聲提取技術(shù)已有效應(yīng)用于瑪咖生物堿的提取，為其它生物堿類成分的提取提供了參考。

3.6 有機(jī)酸類

靳志飛和陳紅[14]采用超聲輔助技術(shù)從紅梅中提取有機(jī)酸，并通過響應(yīng)面法優(yōu)化提取工藝。最佳提取條件為：料液比1：19（mL/g）、提取溫度36℃、超聲功率59kHz、時(shí)間30min。在上述工藝條件下，預(yù)測(cè)目標(biāo)成分提取量為6.40%，實(shí)測(cè)值為6.24%。

丁慧萍、鄭凌藝等[15]采用超聲強(qiáng)化法從地骨皮中提取有機(jī)酸，并優(yōu)化該提取工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，最佳提取條件為：料液比l∶16、超聲功率135W、時(shí)間35min、提取溫度為65℃。在上述條件下，目標(biāo)成分的取率可達(dá)2.73%。

3.7 其他化合物

金林、趙萬(wàn)順等[16]利用超聲提取技術(shù)優(yōu)化白芍提取工藝。得到最佳工藝條件為：液料比53.38mL/g、超聲時(shí)間20.06min、乙醇濃度72.04%。在上述條件下，目標(biāo)成分產(chǎn)量實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值之間的相對(duì)偏差為0.86%。

魏文愷、郝建平等[17]通過超聲輔助優(yōu)化野葛葉葉綠素提取工藝。優(yōu)化后工藝條件為：采用乙醇/丙酮混合溶劑（1.9：1），液料比106：1（mL/g），超聲時(shí)間31min，提取溫度54℃。在該優(yōu)化條件下葉綠素得率可達(dá)0.691%。

4 超聲提取中草藥的問題與展望：

超聲提取與傳統(tǒng)提取方法相比有很大的優(yōu)勢(shì)，但目前仍存在不足限制了其大規(guī)模應(yīng)用。超聲提取過程的基礎(chǔ)理論研究還比較薄弱，一定程度上限制了超聲提取過程的強(qiáng)化，因此在提取機(jī)理上還有很大的研究空間。實(shí)驗(yàn)室研究中通常以水為超聲傳播介質(zhì)，效率低，且設(shè)備噪聲大，不具備工業(yè)化提取的條件。超聲提取工業(yè)化設(shè)備的發(fā)展仍具有很大的研究前景。

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