談現(xiàn)代科技對(duì)企業(yè)效益的推動(dòng)作用

在制藥行業(yè)，中草藥提取對(duì)于提高中藥制劑的內(nèi)在質(zhì)量和臨床療效至關(guān)重要。當(dāng)前的使用方法存在著，成分損失大、周期長(zhǎng)、工序多、提取率不高等缺點(diǎn)。如果利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，會(huì)帶來巨大的改善，例如，超聲提取就是一種新的技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超聲技術(shù)已經(jīng)在許多行業(yè)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，下面對(duì)其功作原理及成效闡述。

一、超聲波的特性及其在提取中的應(yīng)用

超聲波是彈性媒質(zhì)中的一種機(jī)械波，頻率高于20000Hz，一般人是聽不見超聲波的。理論研究表明，在振幅相同的情況下，一個(gè)物體振動(dòng)的能量跟振動(dòng)頻率的二次方成正比．超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率很高，因而能量很大。超聲波有兩個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是能量大，一個(gè)是沿直線傳播，它的應(yīng)用就是按照這兩個(gè)特點(diǎn)展開的．通常將超聲與媒質(zhì)相互作用的機(jī)制分為機(jī)械（力學(xué))機(jī)制、熱學(xué)機(jī)制和空化機(jī)制。

1.超聲波的機(jī)械機(jī)制與應(yīng)用

超聲波機(jī)械機(jī)制是指超聲波在媒質(zhì)中傳播，使媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入振動(dòng)狀態(tài)，描述這種狀態(tài)的物理量是振動(dòng)位移、速度、加速度和聲壓等參量。如果超聲對(duì)媒質(zhì)的作用與這些物理量有關(guān)，我們把這種產(chǎn)生效應(yīng)的機(jī)制稱為機(jī)械機(jī)制。超聲波在介質(zhì)傳播過程中，引起介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的交替壓縮和伸張，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移、速度變化不大，但加速度卻相當(dāng)大。以水為例，頻率為20kHz，聲強(qiáng)為1W/ cm2的聲波在水中傳播時(shí)，最大質(zhì)點(diǎn)速度和位移分別是0.115m/s和0.93×10-6m，但最大加速度卻達(dá)到了1.44×104m/s2。如此大的加速度，能顯著地增大溶劑進(jìn)入提取物細(xì)胞的滲透性，加強(qiáng)傳質(zhì)過程，從而提高了提取效率。

超聲波機(jī)械破碎過程是一個(gè)物理過程， 浸提過程中無化學(xué)反應(yīng)， 被浸提的生物活性物質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)保持不變， 生物活性不減，同時(shí)提高了破碎速度，縮短了破碎時(shí)間，可極大地提高提取效率。低強(qiáng)度超聲不僅可使細(xì)胞周圍形成微流，還可使動(dòng)植物細(xì)胞產(chǎn)生胞內(nèi)環(huán)流，從而提高了細(xì)胞膜和細(xì)胞壁的通透性。超聲增加膜的通透性可由下面實(shí)驗(yàn)論證：鹽溶液中離子透過玻璃紙膜到蒸餾水的通過率為5%，如在其擴(kuò)散的方向加以超聲作用則可達(dá)到100%。這種變化同時(shí)還說明，超聲作用無需通過破壞膜或提高介質(zhì)溫度也可加大傳質(zhì)過程。這是超聲強(qiáng)化從動(dòng)植物細(xì)胞中萃取出酶的主要機(jī)理。

2.超聲波的熱學(xué)機(jī)制與應(yīng)用

熱學(xué)機(jī)制是指超聲波在媒質(zhì)內(nèi)傳播時(shí)，其能量不斷地被媒質(zhì)吸收而變成熱能，從而使媒質(zhì)的自身溫度升高。如果超聲吸熱對(duì)媒質(zhì)產(chǎn)生某種效應(yīng)，我們把產(chǎn)生該效應(yīng)的機(jī)制稱為熱學(xué)機(jī)制。

超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)周期性的緊縮形成溫度增高中心，從而使介質(zhì)溫度升高。介質(zhì)經(jīng)超聲作用，單位體積(平面波波束內(nèi))產(chǎn)生的熱能可通過公式Q=αIt計(jì)算得到(α:介質(zhì)聲強(qiáng)吸收系數(shù)，I:超聲波聲強(qiáng)，t:時(shí)間)。介質(zhì)溫度的提高有利于提高有效成分的提取率。

3.超聲波的空化機(jī)制與應(yīng)用

超聲場(chǎng)中提取溶劑內(nèi)含氣體及微小的雜質(zhì)，在超聲產(chǎn)生的壓力波作用下，媒質(zhì)中分子的平均距離隨著分子的振動(dòng)而變化，當(dāng)對(duì)液體施加足夠的負(fù)壓時(shí)，分子間距離超過保持液體作用的臨界分子間距，就會(huì)形成空穴，一旦空穴形成，它將一直增長(zhǎng)至負(fù)聲壓達(dá)到極大值，但是在相繼而來的聲波正壓向內(nèi)這些空穴又將被壓縮，其結(jié)果是一些空化泡將進(jìn)入持續(xù)振蕩，而另外一些將完全崩潰。Flynn把空化分為瞬態(tài)空化(指聲強(qiáng)度大于10W/cm2時(shí)產(chǎn)生的生存周期較短的空化泡)和穩(wěn)態(tài)空化(指在聲強(qiáng)度較低時(shí)產(chǎn)生的空化泡，其大小在其平衡尺寸附近振蕩，生成周期達(dá)數(shù)個(gè)循環(huán))液體內(nèi)可同時(shí)產(chǎn)生上述兩種空化作用。

超聲強(qiáng)化萃取的最主要原因是由于超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)。研究表明，瞬態(tài)空化崩潰時(shí)可形成高達(dá)5000K以上的局部熱點(diǎn)，壓力可達(dá)數(shù)百乃至上千個(gè)大氣壓。瞬態(tài)空化發(fā)生在較強(qiáng)的聲強(qiáng)作用下，氣(汽)泡在一個(gè)聲波周期內(nèi)迅速的生成、長(zhǎng)大、壓縮、崩潰。隨著高壓的釋放，將在液體中形成強(qiáng)大的沖擊波 或高速射流。在萃取中，這種強(qiáng)大的沖擊流能夠有效地減小、消除溶劑與水相之間的阻滯層，從而加大了傳質(zhì)速率。同時(shí)，沖擊流對(duì)動(dòng)植物細(xì)胞組織產(chǎn)生一種物理剪切力，使之變形、破裂，并釋放出內(nèi)含物，從而提供了一種新的非常特殊的物理環(huán)境，這大大加速了萃取過程。

二、超聲提取的優(yōu)越性

與傳統(tǒng)的提取方法比較，超生提取不僅能使藥材中的有效成分得以充分釋出，還能使目標(biāo)提取物的提取率提高、節(jié)省原料、能源，縮短生產(chǎn)周期，增加經(jīng)濟(jì)效益。若采用機(jī)械攪拌和超聲循環(huán)強(qiáng)化提取，提取時(shí)間只有常規(guī)方法的幾分之一到幾十分之;小功能超聲波即可破碎提取大量物料，一般均在室溫下提取，無須大功率攪拌和耗費(fèi)大量加熱能源，單位物料處理量能耗較常規(guī)提取方法降低50％以上;由于提取溫度低，最大限度保持了物料中原有的各種有效成份(特別是各種熱敏性成份等)，可達(dá)到提高藥效，減少用量的目的。同時(shí)，由于提取時(shí)間短使提取產(chǎn)品中其它無用的雜組份含量減少，提高了提取產(chǎn)品品質(zhì)，為后續(xù)分離純化過程奠定了良好基礎(chǔ)，可顯著降低單一組份等其它高端產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

常規(guī)方法與超聲提取兩種方法所得到的有效成分進(jìn)行薄層層析、紅外光譜和核磁共振光譜的對(duì)比分析，兩者所得到的圖譜一致，說明超聲提取不會(huì)改變有效成分的結(jié)構(gòu)，并且縮短了提取時(shí)間，提高了提出率，從而為中草藥成分的提取提供了一種快速、高產(chǎn)的新方法。

三、結(jié)束語

現(xiàn)代科技是促進(jìn)企業(yè)發(fā)展的原動(dòng)力，隨著社會(huì)的發(fā)展，科技水平的提高，信息技術(shù)的推廣，對(duì)企業(yè)的科學(xué)化程度要求越來越高，現(xiàn)代科技應(yīng)用水平和現(xiàn)代的信息化程度成了企業(yè)發(fā)展的主要標(biāo)志。

參考文獻(xiàn):

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。