Zastosowanie ultradźwięków w ekstrakcji roślin
Większość leczniczych składników naturalnych roślin to produkty wewnątrzkomórkowe i często podczas ekstrakcji konieczne jest rozbicie komórek. Istniejące mechaniczne lub chemiczne metody łamania są czasami trudne do osiągnięcia idealnego efektu łamania. Ultradźwięki zostały wykazane w ekstrakcji składników leczniczych z roślin lądowych i morskich. Z oczywistych zalet.
Zastosowanie ultradźwięków w ekstrakcji roślin
Rośliny lądowe: Zastosowanie ultradźwięków w biotechnologii to stosunkowo nowa dziedzina badań. Badania wykazały, że ultradźwięki mogą aktywować procesy fizjologiczne i biochemiczne, w których uczestniczą określone enzymy i komórki. Poprzez zmianę mechanizmu przenoszenia masy reagentów można poprawić aktywność enzymów i przyspieszyć proces metaboliczny komórek. Ultradźwięki są używane do degradacji skrobi, co może znacznie zwiększyć rozpuszczalność skrobi w wodzie, zachowując jednocześnie oczywiste właściwości skrobi, ale aktywność enzymu jest zmniejszona po wielokrotnych obróbkach ultradźwiękowych; Ultradźwięki są używane do degradacji chityny z dużą szybkością, niskimi kosztami i niezmienioną zawartością aminokwasów; Ultradźwięki są używane do ekstrakcji polisacharydów grzybów, takich jak polisacharyd kordycepsu, lentinan, polisacharyd hericium itp. W porównaniu z tradycyjną technologią, ultradźwiękowa metoda enzymatyczna ma wyższą szybkość ekstrakcji, brak strat materiału i reakcje uboczne podczas reakcji; ponadto ultradźwięki są również używane do degradacji i ekstrakcji różnych winogron, glikanów itp. Polisacharyd Ganoderma lucidum jest rodzajem stałego zdrewniałego polisacharydu grzybowego. Ściana komórkowa zawiera białko, chitynę, celulozę i ligninę. Jego struktura jest zwarta. Trudno jest zniszczyć ścianę komórkową ogólnymi metodami leczenia i trudno jest wydobyć skuteczne składniki. Względna krystaliczność została zmniejszona z 23,4 do 0 pod działaniem fali ultradźwiękowej 120 W, powierzchnia właściwa wzrosła o 85,5%, a szybkość hydrolizy znacznie wzrosła.
Obecnie prowadzi się badania nad wykorzystaniem ultradźwięków do ekstrakcji aktywnych składników leczniczych z roślin lądowych. Badanie ekstrakcji antrachinonów z rabarbaru za pomocą ultradźwięków pokazuje, że całkowita szybkość ekstrakcji może osiągnąć 95,25% po obróbce ultradźwiękowej przez 10 minut, podczas gdy całkowita szybkość ekstrakcji wynosi tylko 63,27% po dekokowaniu przez 3 godziny; szybkość ekstrakcji może sięgać do 20 minut po ekstrakcji ultradźwiękowej. 99,82%; Do analizy produktów wyekstrahowanych dwoma metodami zastosowano chromatografię papierową i HPLC, co wykazało, że obróbka ultradźwiękowa nie miała wpływu na strukturę produktu. Podczas badania ekstrakcji berberyny z kłączy koptisów badano czas obróbki ultradźwiękowej, częstotliwość ultradźwięków i stężenie kwasu siarkowego. Wyniki pokazują, że szybkość ekstrakcji przy ekstrakcji ultradźwiękowej 20 kHz przez 30 min jest taka sama, jak przy namaczaniu przez 24 h (8,12%). Badanie wyekstrahowanego produktu spektrometrem magnetycznego rezonansu jądrowego pokazuje, że ultradźwięki nie mają wpływu na strukturę berberyny. Ekstrakcję rutyny z Sophora sophora za pomocą fal ultradźwiękowych o różnych częstotliwościach porównuje się z ekstrakcją gorącymi alkaliami - wytrącaniem kwasem. Metoda ultradźwiękowa nie wymaga podgrzewania, a jedynie obróbkę ultradźwiękową o częstotliwości 20 kHz przez 30 min. Szybkość ekstrakcji można zwiększyć o 47,6%. Ultradźwięki są używane w konwencjonalnym procesie moczenia zasadowego do ekstrakcji berberyny z Coptis chinensis. Szybkość ekstrakcji berberyny uzyskana przez ekstrakcję ultradźwiękową przez 30 minut jest o ponad 50% wyższa niż w przypadku moczenia alkalicznego przez 24 godziny. Państwowe Kluczowe Laboratorium Inżynierii Biochemicznej Instytutu Chemii i Metalurgii Chińskiej Akademii Nauk podjęło się wykonania krajowego GG: Dziewiąty plan pięcioletni" kluczowy projekt GG: Hodowla komórek roślinnych na dużą skalę i produkcja artemizyny GG;, z wykorzystaniem ultradźwięków do zintensyfikowania ekstrakcji artemizyniny eterem naftowym, co zwiększyło szybkość ekstrakcji. Czas ekstrakcji jest znacznie skrócony, zmniejszając zużycie rozpuszczalnika, a produkt ekstrakcji jest badany metodą spektrofotometrii w ultrafiolecie i HPLC, co pokazuje, że zawartość zanieczyszczeń jest również mniejsza.
Algi morskie: Dunaliella salina jest bogata w β-karoten. Pierwszym warunkiem ekstrakcji β-karotenu z soli jest rozbicie glonów solnych, aby β-karoten mógł szybko i skutecznie dostać się do medium ekstrakcyjnego, takiego jak roztwór wodny. Ponieważ ekstrakty są w większości substancjami wewnątrzkomórkowymi, komórki zwykle muszą zostać rozbite podczas procesu ekstrakcji. Ze względu na zachodzącą w procesie reakcję chemiczną, stosowanie metod rozbijania chemicznego może łatwo spowodować zmiany w strukturze i właściwościach ekstraktu oraz utratę jego aktywności, a także trudno jest skutecznie rozbić komórki przy mechanicznym rozbiciu. Lu Deming i in. użył fal ultradźwiękowych 30 kHz, 150 V, 46 kHz, 105 V, 4,64 kHz, 107 V, 48,2 kHz i 109 V do rozbicia glonów solnych w warunkach 20 ℃. Całkowity współczynnik fragmentacji glonów może osiągnąć 87%. Fikobilisomy to zbierające światło pigmenty niektórych glonów. Właściwości widmowe fikobilisomów nie tylko odzwierciedlają ich skład i cechy strukturalne, ale także odzwierciedlają różnice i status ewolucyjny gatunków glonów. Aby zbadać właściwości spektralne fikobilisomów, należy uzyskać kompletny fikobilisom. Gdy nie można uzyskać idealnego ciała glonów z dracocystis za pomocą chemicznych i mechanicznych metod kruszenia, kompletne fikobilisomy można uzyskać poprzez obróbkę ultradźwiękową z częstotliwością 20-50 kHz i napięciem 60 V przez 10 minut. Celem ultradźwięków jest rozbicie komórek Asparagus solanacearum, odsłaniając wewnętrzną torebkę, a następnie wibruje fikobilisom z błony wewnętrznej torebki.
Obecnie ekstrakcja polisacharydów z wodorostów na ogół opiera się na metodzie wrzenia i wytrącaniu etanolu, a stopień odzysku jest bardzo niski. National Key Laboratory of Biochemical Engineering, Institute of Chemical and Metalurgy, Chinese Academy of Sciences, realizuje Marine" 863" Youth Fund Project" Ultradźwiękowe ługowanie polisacharydów wodorostów oraz badania nad metodami ekstrakcji i separacji w fazie skondensowanej" ;. Jednocześnie będzie badać i rozwiązywać problem inżynieryjnego wzmocnienia w zastosowaniu ultradźwięków, mając na celu rozszerzenie zastosowania ultradźwięków w ekstrakcji morskich substancji czynnych.
Zastosowanie ultradźwięków do ekstrakcji naturalnych składników z roślin lądowych i roślin alg morskich dało oczywiste zalety i stopniowo przyciągnęło uwagę ludzi&# 39. Chociaż obecnie prowadzi się pewne badania, wszystkie są prowadzone na niewielką skalę w laboratorium, a dla niektórych pojedynczych obiektów ekstrakcyjnych przeprowadza się doświadczenia w prostych warunkach procesowych.
Gdy ultradźwięki są używane do ekstrakcji naturalnych składników roślinnych, mechanizm działania powinien zostać dogłębnie zbadany w celu ustalenia zestawu bardziej ogólnych modeli, które będą stanowić podstawę dla warunków pracy różnych obiektów ekstrakcyjnych. Jednocześnie zwraca uwagę na badanie pokrewnych problemów inżynierskich i rozwiązuje problem wzmocnienia inżynierii ekstrakcji ultradźwiękowej.
Uwaga
