超聲波在植物提取上的應用
摘 要：
超聲波提取是一種新型的植物提取物物理提取方法，它具有提取時間短，提取率高等優點。本文主要綜述了超聲波提取、超聲波輔助提取以及超聲波協同微波提取等技術在色素、黃酮、多糖、生物堿等物質提取方面的*新研究成果。
關鍵詞：超聲波 提取 天然產物
許多天然產物在保健及****方面有其獨特的優越性，因此越來越受到人們的關注，它們的應用范圍也越來越廣。由于傳統提取方法的許多弊端不能滿足實際需要，因此在提取方面需要更快速高效的提取方法。超聲波提取是一種新型的物理提取方法，以其快速高效及對營養價值影響較小，正受到人們的關注。超聲波是在彈性介質中傳播的一種震動頻率高于聲波（20kHz）的機械波，能產生并傳遞強大的能量，給予媒質（如固體小顆粒或團聚體）極大的加速度。當顆粒內部接受的能量足以克服結構的束縛能時，固體顆粒（或團聚體）被破碎（或解聚），從而促使細胞內有效成分的溶出：這種能量作用于液體，振動處于稀疏狀態時，液體會撕裂成很小的空穴，這些空穴一瞬間即閉合，閉合時產生高達幾十個大氣壓的瞬間壓力，即稱為空化現象。這種孔穴現象可細化各種物質以及制造乳溶液，加速細胞內有效成分的溶出。另外，超聲波的次級效應，如機械震動、乳化、擴散、擊碎、化學效應等也能加速細胞內有效成分的擴散釋放并使其充分與溶劑混合，便于提取。現在就超聲波近幾年的研究成果作以下概述。
1黃酮
郭青枝等[1]用正交試驗對苦瓜黃酮的超聲波提取工藝進行了優化，并與傳統提取法進行了比較。選取了超聲波功率、提取時間、料液比為考察因素，每個因素設計了3個水平，由方差分析得出超聲波功率的改變對提取影響*大，其次是提取時間和料液比。綜合考慮各因素得出苦瓜黃酮超聲波提取工藝條件為以90%的乙醇提取，超聲波功率為80W，提取20min，料液比為1:30（g:ml，下同），與傳統提取方法對比提取量為傳統方法的1.36倍，提取時間為傳統提取方法的1／9。
蘭昌云等[2]做了超聲波法提取槐花中黃酮的*佳工藝研究，考察了乙醇濃度、料液比、超聲波輔助提取時間、提取溫度等主要因素對黃酮提取率的影響，得出超聲法的*佳提取條件為：使用60%乙醇，在溫度75℃，料液比1:15條件下提取30min，連續提取2次，黃酮的總提取率可達99.84%，*后用正交法確定了*優的提取工藝，并與常規熱回流提取法作了比較研究。結果表明：超聲波法優于常規熱回流提取法。
黃鎖義等[3]利用超聲波提取九里香中的總黃酮。用95%乙醇為提取劑，用紫外分光光度法測定含量，結果測得樣品中總黃酮的含量為1.0128mg/ml，回收率為102.5%。利用超聲波提取、純化方法而得到的黃酮類物質，其純度較高。
牛立新等[4]研究了超聲波提法提取卷丹鱗莖中總黃酮的工藝。以提取率為指標，通過單因素實驗和正交實驗確定了*佳提取條件，在80％乙醇，80℃, 1:30料液比下，超聲提取40min，單次總黃酮相對提取率達到92.32％，連續兩次達到99.25％，而且相對于傳統方法節省了大量時間，是一種研究及利用百合科植物可參考的方法。
時新剛等[5]利用超聲波強化提取毛白楊雄花序中的總黃酮，分別對超聲波功率、浸提時間、料液比、浸提液濃度的選擇做了試驗，得到了浸提時間、料液比對黃酮得率的影響為：隨著時間的延長或料液比比例的加大，得率呈現逐漸提高的趨勢；隨著乙醇濃度的提高黃酮的得率，逐漸下降；在一定的超聲波功率范圍內，得率隨功率增加而提高，但當達到一定功率后，得率則不再增加。超聲提取的*佳工藝為：乙醇濃度70%，超聲功率為150W，浸提時間為40min，料液比為1:30。
鄧光輝等[6]做了超聲波法乙醇提取山楂葉黃酮的研究，以乙醇為溶劑，以不同的乙醇濃度，不同的處理時間，不同的料液比為主要考察因素，以浸取樣品中總黃酮的提取率為主要考察指標，確定*佳提取條件。得出乙醇濃度對提取率影響*大，其次是超聲波提取時間，料液比的影響*小。并得出*佳提取條件為：乙醇濃度50%，超聲波作用時間45min，料液比為1:25。此時提取率為91.39%。與常規索氏提取相比，提取時間和溶劑使用量大大減少，且能達到較高的提取率。
2生物堿
儲志兵等[7]利用超聲提取-高效液相色譜法測定**中煙堿含量。對提取方法、溶劑及*佳提取時間進行了優化選擇，確定了制備煙堿分析樣品的超聲波提取條件：0.4%NaOH溶液為溶劑，料液比1:40，提取時間4 h。該方法測定**中煙堿具有簡便、快速、精密度高和重現性好的特點，適于測定**及其制劑產品中的煙堿含量。
張澤生等[8]利用超聲波輔助法提取煙葉中的茄尼醇，正交實驗設計結果顯示：延長超聲時間，可以有效提高茄尼醇提取率，增加超聲波功率、加大料液比、提高萃取溫度都可以少量提高茄尼醇提取率，*佳的提取溶劑是丙酮。*優工藝條件為：以丙酮為提取溶劑，料液比1:17.15，溫度60℃，浸提2 h，超聲波功率160W，得到的茄尼醇提取率為94.7 %。通過方差分析得到影響茄尼醇提取率的主要因素是浸提時間，其次是提取溶劑和溫度，而超聲波功率和料液比對結果影響較小。
陳志慧等[9]比較了索氏回流、常規浸提、超聲波3種方法對斷腸草總生物堿的提取率，從提取時間及提取率方面比較，超聲波提取法操作簡單快捷、提取率*高。同時采用正交試驗，以不同超聲波提取時間、不同的提取溫度、不同的提取次數為主要考察因素，得到*優工藝條件為：以氯仿為溶劑，在頻率50 Hz、溫度70℃條件下，于超聲振蕩器中振蕩提取3次，每次30min。
楊自朋[10]對胡椒中總生物堿提取工藝進行考察,以總生物堿的提取率為考察指標，采用正交設計實驗優化*佳提取條件。結果顯示：乙醇濃度對生物堿的提取率影響*大，回流時間影響*小。*佳提取工藝為用75%乙醇為提取溶劑，先超聲提取60min，再回流提取1h，總生物堿提取率為11 %。
李俶等[11]比較了超臨界CO2萃取、酸水溶液提取、超聲波輔助浸提等3種方法提取槲寄生堿，結果表明采用酸水提取或是超聲波輔助浸提的方法,提取槲寄生堿的得率一般都比超臨界CO2萃取法高。相比之下,超聲波輔助浸提的方法簡單易行,不失為一種有效的提取方法。同時采用正交試驗優化設計分析得到在超聲波輔助浸提槲寄生堿的工藝中，乙醇體積分數、超聲時間和料液比3個因素對槲寄生堿萃取效果的影響為：乙醇體積分數>超聲時間>固液比,超聲波輔助浸提的*佳工藝條件是：乙醇體積分數100%,超聲時間30min,料液比1:30。
3多糖
韓兵兵等[12]做了超聲強化提取大棗多糖的研究，對超聲波輔助提取工藝條件的各因素進行了分組實驗，在料液比為1:6，溫度為70℃及功率為64W的條件下用超聲波提取2h，多糖的提取率*大，為98.2%。
李金忠等[13]利用超聲波提取山藥多糖，研究超聲功率、超聲輔助提取時間、料液溫度、料液比對得率的影響。并在此基礎上，采用四因素三水平的正交試驗對山藥多糖的超聲提取工藝進行優化。得出了超聲波提取山藥多糖的*佳試驗條件：超聲功率1000W、超聲時間50min、提取溫度60℃、料液比1:12.5。采用該條件提取山藥多糖，得率達20.27%。
孫素蘭[14]等應用超聲波技術對靈芝袋泡茶多糖的提取工藝進行多因素研究，改進了原靈芝袋泡茶用水煮酒沉的生產工藝。通過多因素考察超聲波法提取靈芝袋泡茶多糖的實驗條件，結果顯示靈芝袋泡茶在pH=2.0的條件下超聲波提取0.5~1h得到的靈芝多糖的含量*多，與未處理多糖含量相比，超聲波在0.5~1h的粗多糖增加10%~20%。
周連文[15]等人研究了酶－超聲提取法提取金絲棗渣中的多糖。利用單因素試驗研究了提取時間、提取溫度、料液比、pH、纖維素酶添加量及提取次數對提取率的影響，并確定了*佳工藝條件為：料液比1:40，pH為5.5，提取溫度為55℃，提取時間為20min，纖維素酶添加量為1.5％，多糖的提取率為37.13％。該方法提取率高，工藝簡單，且對提取物結構和理化性質無影響。
熊冰等[16]采用超聲波輔助浸提法提取南瓜多糖，進行了單因素試驗，并在此基礎上做了正交試驗，得出影響南瓜多糖提取量的*主要因素為超聲波頻率。由單因素試驗和正交實驗得出以1:5作為沉淀南瓜多糖的樣液與乙醇用量比，在1:40料液比的條件下，超聲波提取的*佳工藝條件為：超聲波頻率13kHz，浸提時間為15min，提取液的pH為10，南瓜多糖的提取量為27.63mg/g。
4色素
馬利華[17]等用超聲波－微波協同法提取牛蒡中類胡蘿卜素，以物料粉碎程度、物料料液比、微波功率、萃取時間為考察因素。超聲波功率為40W，進行正交試驗確定*佳提取方案。試驗結果得出*佳條件為超聲波功率為40W，微波功率350W，萃取時間30s，料液比1:25，牛蒡粉粒度60目。超聲波－微波協同萃取新技術及裝置將直接超聲振動與開放式微波兩種方式相結合，充分利用超聲波的空穴作用以及微波的高能作用，實現了低溫常壓條件下對固體樣品進行快速高效可靠的預處理，與傳統萃取方法相比該裝置除了速度快、能耗的、溶劑用量小、回收率高等優點外，還有利于極性和熱不穩定性組分的萃取，避免常時間高溫高壓下萃取或合成反映引起的分解，從而不破壞所萃取的有機物分子的結構。
謝鳳霞[18]等研究了浸提法與超聲波提取法提取梔子黃色素的比較，通過正交實驗，確定了超聲波法提取梔子黃色素的*佳工藝條件：提取溶劑為50%的乙醇水溶液，提取時間為1h，提取溫度為20℃，料液比1:12，提取級數為1級。在此條件下色素的提取率為98.84%，產品色價70.72。超聲波提取梔子黃色素與傳統浸提法相比，具有提取溫度低、時間短的優點，且色素產品提取率高、色價高。
顧文秀等[19]用超聲波法提取烏飯樹葉色素，根據單因素試驗得到，影響烏飯樹葉色素提取的*主要因素是乙醇體積分數，用計算機對正交試驗結果進行二次多項式回歸分析并通過擬合，*終優化后的工藝條件為：浸提時間41min，溶劑為70%乙醇，溫度73℃，浸提次數為1次，料液比為1: 3.5。*佳工藝條件下的提取率為11. 45%，實驗驗證值為11. 43%。與常規提取法相比，超聲波法的得率高出近一倍，且所用溶劑少，提取時間短，所得色素品質更高。
李山[21]等人做了超聲波協助提取花生殼中黃色素的實驗，以不同提取劑、料液比、提取時間、提取次數為單因素，將用紫外分光光度計在355nm處測定的提取液吸光度作為實驗指標，確定超聲波提取花生殼中黃色素的*佳條件為：以70%乙醇作提取溶劑、料液比為1:9、超聲波頻率為20kHz、每次提取8min、提取2次，色素粗品收率為4.3%。與加熱回流法、浸泡法比較,超聲波提取方法具有效率高、時間短、節省能源等優點。
近幾年來，超聲波提取天然中藥提取物作為超聲波技術的一個方面，取得了長足的進步，提取方法也從單一的利用超聲波發展為超聲波輔助提取、超聲波協同其他技術進行提取。從研究結果來看，超聲波提取技術在提取產率方面已達到令人滿意的程度。在今后對超聲波提取的研究中，應著重深入研究其在提取各物質方面的機理，總結整理形成一套完整的超聲提取體系，并且要在與更多技術結合及輔助提取方面做更深入的研究，促進超聲波提取進入應用領域。
