超聲技術在中草藥成分提取中的應用

李林蓮

摘 要：對超聲技術在中草藥成分提取中的應用現狀進行了研究。通過與傳統提取方法對比，對超聲提取的優勢與特點進行了總結。闡述了其在多糖、皂苷、蒽醌、黃酮、生物堿、有機酸等各類目標成分提取中的研究進展。指出了超聲技術在中草藥成分提取中的不足，并對其發展前景進行了展望。

關鍵詞：超聲技術；超聲提取；中草藥

中圖分類號：R284 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）21-0194-02

1 超聲提取的作用機制

超聲波是一種彈性機械波，振動頻率超過20kHz，不在人類聽覺范圍之內。在清洗、干燥、殺菌、食品等領域已實現工業化應用[1]。超聲波的聲場獨特的空化效應是超聲提取中的關鍵，與此同時產生的機械效應以及熱效應也有助于活性成分的提取。超聲波的空化效應產生的瞬時高壓與熱量對細胞壁、細胞膜造成破壞，有助于細胞內的有效物質溶解到溶劑中。超聲的機械作用促進細胞中物質的運動，從而促進有效成分在溶劑中完全溶解。當超聲波通過介質傳播時，介質中的粒子相互碰撞，在此過程中會產生一定熱量。這種熱效應加速了目標成分的溶解，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胞內，細胞壁和細胞膜的破壞有助于活性成分的提取，細胞破壞程度影響提取效果。在超聲提取技術中，超聲波在上述空化效應、機械效應以及熱效應等的共同作用下，使中草藥細胞的細胞壁和細胞膜得到了有效破壞。細胞壁、細胞膜的破壞有利于溶劑滲透到細胞內，同時使細胞內目標提取成分擴散到細胞外，進而使細胞內目標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

中草藥傳統的提取方法有很多，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，同時也是我國中草藥提取最早采用的方法。煎煮法采用水為提取溶劑，通過一定時間的浸泡后，加熱煮沸進行提取。可不同程度提取大部分目標成分，但非水溶性、熱敏性以及易揮發成分不適用。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，依靠溶質分子的擴散作用進行提取，然后減壓濃縮。該提取過程需要時間長且效率低。回流提取法通常使用有機溶劑為提取試劑，將待提取物加熱至微沸狀態，保持回流，進行提取。該提取方法優勢在于提取效率極高，但提取過程中需要較高溫度，部分目標物質高溫下被破壞，因此不適用于熱敏性成分的提取。升華法先以低于熔點的溫度將固體材料不經熔化過程直接轉化為氣態，再降溫冷凝以實現純化，常用于天然藥物成分的提純。

與上述傳統中草藥提取方法相比，超聲提取技術具有非常突出的優勢，如：提取溫度低，特別適用于熱敏物質的提取，可有效防止活性成分在高溫下被破壞，節能環保；適用性廣，對目標提取物的性質無特殊要求，大部分中草藥目標成分的提取均可采用超聲波提取技術；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；目標成分浸出率高，提取時間短，綠色高效[3]。上述即為超聲提取技術的優勢與特點，使其在中草藥成分提取中具有極大的應用前景。

3 超聲提取在中草藥中的應用

3.1 多糖類

多糖是由多個單糖分子失水縮合而成的物質，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，臨床應用廣泛。

李順峰、趙蒙姣等[4]研究了超聲提取技術在雙孢菇菇柄多糖成分提取中的應用。原料為雙孢菇菇柄，實驗結果表明，最佳提取條件為：提取次數2次，超聲時間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5.35mg/100g。

苑子涵，崔家燕等[5]采用超聲技術對靈芝多糖進行提取，并使用響應面法對提取工藝進行了優化。得到最佳工藝條件為：提取溫度70℃，超聲時間34min，超聲功率320W。在該條件下，多糖得率可達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化了提取條件。優化后的最佳提取條件為：提取溶劑中乙醇體積分數為55%、超聲時間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，與預測值的相對誤差為0.28%。該方法比對照組的提取過程更短且更有效。

林國榮、吳畢莎等[7]采用超聲輔助提取技術優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，加酸于體系同時水解和提取大黃蒽醌。最佳提取條件為：提取溫度75℃，超聲時間30min，液料比20（mL/g）。在該工藝條件下，蒽醌最高收率可達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提取工藝，與超聲提取技術對比，對虎杖蒽醌提取效率進行了研究。在對一系列藥材的提取時間與提取率進行比較的基礎上，得出結論為超聲提取技術的效率較高。該研究結果展現出了超聲提取技術相對于傳統提取工藝的優勢。

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、降血脂等藥用價值，廣泛應用于心腦血管功能的治療。傳統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]應用超聲輔助乙醇浸提法提取無患子果皮粉末中的黃酮類化合物，并對該超聲提取工藝進行了優化研究。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℃、超聲時間50min。

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

3.5 生物堿類

劉一衡和楊玲[12]利用超聲技術從新疆藥桑桑葉中提取總生物堿，并優化提取工藝。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成分得率為4.64mg/g。

王未、賈清東等[13]采用雙指數模型表示超聲提取過程擬合瑪咖生物堿提取過程。優化后的循環超聲提取溫度為20℃與50℃。與傳統浸提法相比，生物堿得率顯著提高。循環超聲提取技術已有效應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 有機酸類

靳志飛和陳紅[14]采用超聲輔助技術從紅梅中提取有機酸，并通過響應面法優化提取工藝。最佳提取條件為：料液比1：19（mL/g）、提取溫度36℃、超聲功率59kHz、時間30min。在上述工藝條件下，預測目標成分提取量為6.40%，實測值為6.24%。

丁慧萍、鄭凌藝等[15]采用超聲強化法從地骨皮中提取有機酸，并優化該提取工藝。實驗結果表明，最佳提取條件為：料液比l∶16、超聲功率135W、時間35min、提取溫度為65℃。在上述條件下，目標成分的取率可達2.73%。

3.7 其他化合物

金林、趙萬順等[16]利用超聲提取技術優化白芍提取工藝。得到最佳工藝條件為：液料比53.38mL/g、超聲時間20.06min、乙醇濃度72.04%。在上述條件下，目標成分產量實測值與預測值之間的相對偏差為0.86%。

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

4 超聲提取中草藥的問題與展望：

超聲提取與傳統提取方法相比有很大的優勢，但目前仍存在不足限制了其大規模應用。超聲提取過程的基礎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化，因此在提取機理上還有很大的研究空間。實驗室研究中通常以水為超聲傳播介質，效率低，且設備噪聲大，不具備工業化提取的條件。超聲提取工業化設備的發展仍具有很大的研究前景。

參考文獻

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