专利名称：植物叶子成分的复频超声浸取方法
技术领域：
本发明涉及一种植物叶子成分的浸取方法，具体地说，是一种植物叶子成分的复频超声浸取方法。
背景技术：
浸取是中药制药、生物技术、食品加工制造、香精香料等行业的关键工艺技术之一，其技术水平直接影响产品质量、成本等经济技术指标。但是，溶剂提取法、水蒸气蒸馏法和升华法等提取有效成分的传统方法不同程度上存在浸取温度高、浸取时间长、有效成分的结构和性质会改变、浸取率低和浸取效率低等一些固有缺陷。
超声波是频率在2×10-3Hz～10×109Hz范围内的机械波。超声波是一种弹性波，其振动不仅能产生强大的能量，在媒质质点传播过程中能量不断被媒质质点吸收变成热能，导致媒质质点温度升高，而且声波进入植物组织细胞里更深和停留时间较长；大能量的超声波作用于液体使其被撕裂成很多小空穴，而在这些小空穴闭合时可产生高达几千个大气压的瞬时压力作用于植物组织的空化作用；超声波利用力学效应还产生搅拌、分散、冲击破碎和疲劳损坏等作用，这些作用加速改变物质的某些物理、化学和生物特性；特别是可以导致动物、植物、微生物等细胞的崩溃破裂，有利于溶剂渗透，以及强化胞内成分的释放，有利于胞内成分的溶解和扩散；而且，只要控制适当的超声强度就不会引起化学成分结构和性质的变化。超声浸取可大大缩短浸取时间，提高浸取率，特别是对于热敏成分的低温浸取，显示特殊的技术优势。
因为超声浸取可以克服传统浸取技术的缺点，人们对相当多种类的植物(包括根、茎、叶、花、种皮等多个部位)和一些大型真菌、藻类等，对包括黄酮类、生物碱、色素、多糖、挥发油、油脂等各种成分的单频超声浸取工艺技术进行了广泛研究，证明了超声浸取的技术优势。单频超声浸取技术已经成为中国药典规定测量中草药有效成分含量快速、简单的标准浸提方法。
目前，尽管单频超声浸取技术在有效成分浸取方面已经取得了很多的成果，但是发现不同频率超声波的作用特点不同，一些频率适合破碎固形物；一些频率超声波适于强化湍动效应产生十分强烈的涡旋扰动，通过减簿固液界面传质边界层强化传质过程。因此，单频超声浸取技术并不能高效地用于提取所有固形物中的有效成分，不同固形物、不同成分提取的最佳超声波频率差异较大，而且单频浸取时需要的超声功率较大等，这些缺陷阻碍了超声浸取技术的工业化。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物叶子成分的复频超声浸取方法，将低频超声波可以导致动物、植物、微生物等细胞的崩溃破裂，有利于溶剂渗透和强化胞内成分释放的优势作用，以及高频超声波有利于胞内成分的溶解和扩散的优势作用共同利用、同时发挥；从而获得单频超声浸取不能获得的高效提取植物叶的有效成分。
为实现上述目的，本发明采取以下方案该方法在10～60kHz范围内选择一个超声波，在30～100kHz范围内选择另一个不同频率的超声波，共同作用于植物叶子和极性溶剂的混合物，基频的差频应在10～90kHz范围内；复频超声波的总强度不高于1w/cm2，植物叶子和极性溶剂的重量比为1∶4～40，在浸取温度为20～100℃下浸取不超过30min。
植物叶子和极性溶剂的重量比也称为固液比。
本发明的优点是利用本发明的方法进行浸取的结果比单频超声浸取的效果更好，植物叶子特征成分的浓度、浸取速度、浸取率等方面都有较大的优势，为植物叶子的超声浸取技术的工业化应用提供了新的途径。
具体实施例方式
生产绿茶饮料时，浸取操作的目标是将绿茶中的可溶性固形物，特别是茶多酚、咖啡因等主要特征成分尽可能多的浸提出来，评价该工艺技术水平的指标有可溶性固形物、茶多酚、咖啡因的浓度、浸取速度、浸取率。
采用单频超声浸取方法，使用28kHz、强度为0.5w/cm2的超声波，以1∶12的固液比在90℃下用热水浸取1min，可溶性固形物(对比例1)、茶多酚(对比例2)、咖啡因(对比例3)三个特征成分的浓度、浸取速度、浸取率见下页的表1。
若采用复频超声浸取方法，使用28kHz和40kHz两个频率的超声波共同作用，总强度为0.5w/cm2，以1∶12的固液比在90℃下用热水浸取1min，可溶性固形物(实施例1)、茶多酚(实施例2)、咖啡因(实施例3)三个特征成分的浓度、浸取速度、浸取率见下页的表1。
实例4温度越高茶多酚类成分的氧化速度越快。利用复频超声方法低温浸取茶多酚类成分比单频超声浸取效果要好得多。采用28kHz和40kHz两个频率的超声波共同作用，总强度为0.6w/cm2，用热水以1∶10的固液比在50℃浸取5min，茶多酚浓度为3.13mg/ml，浸取速度为0.048g/min，浸取率为7.8％。而采用28kHz超声波相同条件下浸取，茶多酚浓度为3.05mg/ml，浸取速度为0.029g/min，浸取率为6.5％。
表1
表中①可溶性固形物的浓度单位为g，茶多酚的浓度单位为mg/ml，咖啡因的浓度单位为μg/ml，②可溶性固形物、茶多酚和咖啡因的浸取速度单位都是g/min。
实例5利用复频超声方法浸取红茶中的咖啡因。采用25kHz和50kHz两个频率的超声波共同作用，总强度为0.1w/cm2，以1∶4的固液比在90℃下用热水浸取5min，咖啡因浓度为176.4μg/ml，浸取速度为0.0019g/min，浸取率为12.7％。若采用28kHz超声波单频浸取，超声强度为0.5w/cm2，用热水以1∶4的固液比在90℃浸取5min，咖啡因浓度为59.1μg/ml，浸取速度为0.0018g/min，浸取率为7.5％。
实例6利用复频超声方法浸取杜仲叶的绿原酸。采用20kHz和60kHz两个频率的超声波共同作用，总强度为0.5w/cm2，以1∶8的固液比在30℃下用热水浸取25min，绿原酸的浓度为0.69％，浸取速度为0.082g/min，浸取率为0.71％。而采用20kHz超声波相同条件下浸取45min，绿原酸浓度为0.57％，浸取速度为0.038g/min，浸取率为0.58％。
实例7利用复频超声方法浸取杜仲叶的总黄酮。采用20kHz和40kHz两个频率的超声波共同作用，总强度为0.3w/cm2，以1∶30的固液比在40℃下用60％乙醇水浸取30min，总黄酮的浓度为0.25μg/ml，浸取速度为0.11μg/min，浸取率为15.1％。而采用20kHz超声波相同条件下浸取45min，总黄酮浓度为0.19μg/ml，浸取速度为0.057μg/min，浸取率为9.7％。
权利要求
1.一种植物叶子成分的复频超声浸取方法，其特征在于在10～100kHz范围内选择两个不同频率的超声波，共同作用于植物叶子和极性溶剂的混合物，复频超声波的总强度不高于1w/cm2，茶叶和水的重量比为1∶4～40，在浸取温度为20～100℃下浸取不超过30min。
2.根据权利要求1所述的植物叶子成分的复频超声浸取方法，其特征在于在10～60kHz范围内选择一个超声波，在30～100kHz范围内选择另一个不同频率的超声波，作为复频超声浸取的基频超声波。
3.根据权利要求1所述的植物叶子成分的复频超声浸取方法，其特征在于两个不同频率超声波的差频应在10～90kHz范围内。
全文摘要
本发明公开了一种植物叶子中成分的复频超声浸取方法。该方法在10～60kHz范围内选择一个超声波，在30～100kHz范围内选择另一个不同频率的超声波，共同作用于植物叶子和极性溶剂的混合物，基频的差频应在10～90kHz范围内；复频超声波的总强度不高于1w/cm
文档编号A61K36/00GK1754547SQ20041008034
公开日2006年4月5日 申请日期2004年9月29日 优先权日2004年9月29日
发明者曹雁平 申请人:北京工商大学