超声波在中药提取中的应用精选PPT课件.ppt

1,1,超声波技术在中药提取中的应用,.,2,2,超声波的定义,声音的频率范围是很宽的。但是一般只有在2020000Hz范围内的声音才能引起人的听觉。频率高于20000Hz的声波就叫超声波。虽然人类听不到超声波，但是某些动物却可以感受到。例如狗能感受到几万赫兹的超声波，蝙蝠能发出和感受到十几万赫兹的超声波，用来在飞行中探测障碍物或捕食。频率划分：20千赫50兆赫20kHz20kHz低声波声波超声波,.,3,3,一、超声波技术基本原理及其应用,（一）原理：超声波和声波一样,是一种机械波,由介质中的质点受到外力的作用而发生周期性振动产生的。杭州成功超声设备有限公司拥有聚焦探头式大功率超声波声化学处理设备的国内首创技术，拥有自主知识产权。在不改变用户现有的生产设备和工艺流程的条件下，通过设计安装，就可将用户的普通制药设备，升级为带有超声处理的先进中药成分提取设备，为提升产量、品质和效率找到突破口。,.,4,4,超声波的三种主要发生方法,一、通过机械装置产生谐振的方法，一般频率较低20-30KHZ；二、利用刚磁性材料的磁致伸缩现象的电一声转换器发出超声波的方法，频率在几千赫兹到一百千赫；三、利用压电或电致伸缩效应的材料，加上高频电压，使其按电压的正负和大小产生高频伸缩，产生频率100MHz到GHz量级；,5,5,（二）超声提取的作用：,1.空化作用2.机械作用3.热作用4.其他作用,.,6,6,超声在现实生活中的应用,（1）超声探测（2）超声检查（3）超声振荡（4）超声提取（5）超声波焊接,7,7,（1）超声探测,超声波容易被会集成一束定向发射，遇到问题又会反射回来，并且在水中能够传播得很远。于是人们利用它制造出水声仪器-声纳，让它向海下射出一束超声波，依靠回波，可以在船上探测出海洋的深度、鱼群、礁石和敌方的潜艇等。,8,8,（2）超声检查,超声波在人体内不同组织的交界面上也会反射，利用“B超”（B型超声仪）在屏幕上生成的声学图象，可以观察到胎儿和脏器，帮助医生做出诊断。工业上使用超声探伤仪，能够探查出金属零件内部的裂纹等隐患。,9,9,（3）超声振荡,利用超声波还可以做很多事。例如用它使清洗液产生剧烈的振荡，以便把细小物品表面的污物除掉，用它清洗眼镜片更显出优越性。医生用超声波击碎人体内的胆结石，使之可以顺畅地排出体外。,10,10,（4）超声提取,超声提取是利用超声波(频率20KHz)具有的机械效应、空化效应及热效应，通过增大介质分子的运动速度，增大介质的穿透力以提取物质（中药）有效成分的技术。,11,11,中药提取技术超声提取,12,12,超声波技术在医药行业中的应用情况,在中国药典一部的应用品种,13,13,超声波技术在医药行业中的应用情况,超声提取法在中国药典一部的使用率（%）,14,14,一、中药提取技术现状,煎煮法适用水溶性成份，对湿、热稳定的药材,浸渍法适用于粘性、易于膨胀芳香性药材,渗漉法贵重药材、毒性药材等,回流法用有机溶剂提取药材成分，受热时间长,超临界流体提取法适用于提取亲脂性、低相对分子质量的成分,.,15,15,现有技术弊端,煎煮法应用最广,加热时间长,耗能、污染环境，无选择性,浸渍法时间长,提取不完全，无选择性,渗漉法时间长，提取不完全,回流法受热时间长，耗能、污染环境，无选择性,超临界流体提取法适用于脂溶性物质，在生产的成本高,.,16,16,超声提取技术的原理,1.机械效应,超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散、传质，即超声波的机械效应。,17,17,2.空化效应介质内部溶解的微气泡在超声波的作用下增大，形成共振腔，然后瞬间闭合，即超声波的空化效应。,18,18,3.热效应超声波在传播过程中，声能不断被介质所吸收，并全部或大部分转化成热能，导致介质本身和药材组织温度升高，促使有效成分的溶解，这就是超声波的热效应。,19,19,超声波提取优点:1.提取效率高：超声波独具的物理特性能促使植物细胞组织破壁或变形，使中药有效成分提取更充分，提取率比传统工艺显著提高达50500；2.提取时间短：超声波强化中药提取通常在2440分钟即可获得最佳提取率，提取时间较传统方法大大缩短23以上，药材原材料处理量大；,20,20,3.提取温度低：超声提取中药材的最佳温度在060，对遇热不稳定、易水解或氧化的药材中有效成分具有保护作用，同时大大节能能耗；提取温度为4060，保护有效成份;4.适应性广：超声提取中药材不受成分极性、分子量大小的限制，适用于绝大多数种类中药材和各类成分的提取；,21,21,5.提取药液杂质少，有效成分易于分离、纯化；6.提取工艺运行成本低，综合经济效益显著；7.安全、环保，有效提高产品品质和改善工作环境。8.操作简单易行，设备维护、保养方便。,22,22,在中药提取中的应用：,23,23,提取皂苷类成分,超声提取与常规提取的比较,皂苷类成分常用加水煎煮法或有机溶剂浸泡进行提取,耗时长、提出率低。采用超声技术则可缩短提取时间,提高提出率。,例：,人参总皂苷的提取方法比较,张崇禧,郑友兰.不同方法提取人参总皂苷工艺的优化研究,人参研究,2003,4:4-7,24,24,人参总皂苷的提取方法比较,25,25,提取生物碱成分,26,26,提取生物碱成分,27,27,提取生物碱成分,28,28,提取黄酮类成分,例：淫羊藿总黄酮提取方法的比较,提取1次，1h,提取2次，1h/次,提取2次，1h/次,提取1次，6h,29,29,提取蒽醌类成分,例：大黄蒽醌的提取方法比较,30,30,提取多糖类成分,例：枇杷叶多糖提取方法的比较,1.,2.,3.,4.,31,31,超声提取用于快速薄层鉴别,在薄层鉴别中，有效成分的提取多采用有机溶媒回流提取法，回流时间一般在30min90min，耗时较长，采用超声提取，可缩短提取时间，且薄层效果与回流近似。,应用,32,32,取陈皮粉末0.5g，加甲醇20ml，超声提取20分钟，滤过，水浴挥干，残渣用甲醇定容至2ml，作为供试品溶液。取橙皮苷饱和溶液，作为对照品溶液。照薄层色谱法试验，吸取供试品溶液1l，对照品溶液2l，分别点于同一用0.5羧甲基纤维素钠溶液制备的硅胶G板上，以乙酸乙酯甲醇水（10：2：1.3）为展开剂，上行展开约4cm，取出，晾干，再以甲苯乙酸乙酯甲酸水（20：10：1：1）上层液为展开剂展至8cm，取出，晾干，喷以3三氯化铝乙醇溶液，略加热吹干，置紫外光灯（365nm）下检视。可见供试品与橙皮苷对照品相应的位置上，显相同的荧光斑点。（如下图）。,陈皮药材中橙皮苷的薄层鉴别,33,33,1234567891011,110陈皮药材、11橙皮苷,34,34,陈皮药材中辛弗林的薄层鉴别,提取方法同上展开剂为正丁醇：乙酸乙酯：氨水3：1：1,1234567891011121314,1-2陈皮药材、4-14陈皮药材、3-辛弗林,35,35,六味地黄丸的薄层鉴别,1.丹皮酚对照品2.六味地黄丸超声10min3.六味地黄丸超声15min4.六味地黄丸超声20min5.六味地黄丸超声25min6.六味地黄丸超声30min7.六味地黄丸回流60min,36,36,香砂养胃丸的薄层鉴别,1.木香对照药材2.厚朴酚、和厚朴酚3.香砂养胃丸超声10min4.香砂养胃丸超声15min5.香砂养胃丸超声20min6.香砂养胃丸超声25min7.香砂养胃丸超声30min8.香砂养胃丸回流30min,37,37,复方超声提取工艺研究,实验研究了不同功率、不同温度、不同提取时间对复方全方药材中评价指标物提出率的影响，并与回流法进行了比较。,38,38,大功率超声波设备研制,杭州成功超声设备有限公司是大功率超声波设备研制的领导者，能够提供全系列的聚焦探头式超声波发射设备，浸入式超声波发射设备，满足制药设备企业的各种需求。,39,39,大功率聚焦探头式超声波单元主要技术指标,1、可选频率范围：15KHz60KHz。2、常用频率：20kHz3、每单元标称功率：500W、1000W、1500W、2000W、3000W，或更大。频率越低，每单元功率越大；频率越高，每单元的功率越小。也可以多单元组合使用。4、发射头（探头）材料：不锈钢，钛合金，也可根据用户特殊要求定制。,40,40,5、超声波振动部件典型尺寸：50mm800mm6、超声波振动部件典型重量：12kg7、驱动电源：模拟式电源，数控式电源，频率自动跟踪、过流过压保护、功率大小可调。8、驱动电源典型尺寸：350250120mm9、驱动电源典型重量：18kg,41,41,水煎提取,小试：称取处方量的全方药材，放入圆底烧瓶中，加入10倍量水，回流提取两次，每次1小时，过滤，收集滤液，计量体积，留样。中试：称取处方量100倍的全方药材，倒入1m2多功能提取罐中，加入10倍量水，回流提取两次，每次1小时，过滤，收集滤液，计量体积，留样。,.,42,42,超声提取,小试：（实验室用清洗机，20kHz,300W）称取处方量的全方药材，放入烧杯中，加入10倍量水，超声提取两次，每次1小时，过滤，收集滤液，计量，留样。中试（1）:(20kHz,1000w)称取处方量的全方药材，放入一装有功率为1000W超声器的提取罐中，加入十倍量水，浸泡1小时。超声，30分钟后，停止超声，取少量液过60目筛，滤液取样。余液继续超声30分钟，停止超声，提取液过滤，60目筛，取样，滤液计量。滤渣再放入大桶中，重复以上操作一遍，留样。,.,43,43,超声提取,中试（2）:(20kHz,5000w)按处方量，称取一定量的全方药材，放入1m3，功率为5000W超声器提取罐中，加入十倍量水，浸泡1小时。超声，30分钟后，停止超声，取少量液过60目筛，滤液取样。余液继续超声30分钟，停止超声，提取液过滤，60目筛，取样，滤液计量。滤渣重复以上操作一遍，留样。中试（3）:(20kHz,5000w)方法同上，提取时温度控制在60,.,44,44,超声提取实验结果相同温度，不同功率,45,45,超声提取实验结果相同功率，不同温度,46,46,提取时间对成分的影响,47,47,提取时间对成分的影响,48,48,提取时间对成分的影响,49,49,提取次数对成分的影响,50,50,提取次数对成分的影响,51,51,提取次数对成分的影响,52,52,超声与水煎提取的比较,53,53,超声与煎煮的图谱比较,水提(柚皮苷),超声,54,54,水提(葛根素),超声,55,55,结果表明：超声波与传统的提取方法比较，具有低温，提取时间短，提取效率高等优点。,56,56,弱点：1.首先是设备的稳定性，目前超声提取实验设备都是通过水将超声波间接作用于样品，因此，今后要进一步加强对超声提取工业化设备的研究，解决相关的工程技术问题，以促进超声提取技术在制药工业中的应用。2.其次，如何选择合适的超声频率也是一个需要考虑的问题。由于超声提取的机理尚未完全解释清楚，一些未知的因素也会影响超声提取的效率。为进一步提高提取效率，考虑将超声提取技术与微波提取技术联用。3.此外超声提取得到的产物，其生物学效应的评估尚有待进一步研究。,57,57,四、超声波的应用前景,1、部分替代现有的水提和醇提2、超临界提取物的水提取与超临界萃取的联用3、与膜技术结合低温提取分离技术,58,58,超声波的安全性,超声波可能的危害：听觉损害和超声波吸收超声波是一种纯机械波，只要不直接接触，就是安全的。超声波吸收的前提条件：紧密接触。频率越高，越易吸收。人耳的等响度曲线-听觉范围是100Hz13kHz，通常人们是听不到超声波的。如果做隔音处理，那就万无一失了。,59,59,设备,.,60,60,61,61,超声波声强测量仪,专用于液体中超声波强度的测量和监控