超声空化对植物药材细胞结构的作用研究.pdfVIP

超声空化对植物药材细胞结构的作用 郭孝武 (陕西师范大学应用声学研究所西安710062) 摘要： 超声空化是强超声在液体传播时引起的一种特有的物理现象。植物药材通过超声提取其 中化学成分后，和传统提取法楣比，缩短了提取时间，增加了所提成分的产率。但为什么会有如 此效果呢?超声对植物药材有什么影响呢?本文对超声和浸泡法提取植物药材成分后的五种药 材的皮、叶、茎等部分，分别采用扫描电镜和显微镜等现代电子设备进行了观察，并拍摄了植物 药材的细胞结构照片。依据所拍照片进行观察对比。发现浸泡提取后的植物药材细胞结构和原细 胞对比基本无变化，排列整齐，轮廓也明显；而超声提取后的檀物药材多数细胞被击破，形成空 洞。由此，阐述了超声提取过程中物理作用。通过分析认为超声提取能缩短提取时间，增加成分 的产率主要是超声空化在提取过程中使植物药材细胞破裂，增强了细胞膜的通透性；加速了溶剂 向细胞内进入和细胞中的内含物向溶剂转化的速度。 关键词超声空化提取植物药材细胞结构 、( 超声空化是强超声在液体中传播时，引起的一种特有的物理现象。但由于通常的实际液体中 存在微小的小气泡，形成空腔，而为超声空化提供了条件，所以超声空化也是一种引起液体中空 腔的产生、长大、压缩、闭合、崩溃，快速重复性运动的特有的物理过程。研究证明在这一物理 过程中，当空化泡崩溃的极短瞬间，在液体的极小空间内会形成类似太阳表露的温度约5000K的 高温和相当于深海底的压力约500大气压，并伴随产生强烈的冲击波和时速达400kin的射流等现 象“7。 由于超声在液体中的空化作用所提供的能量，能使局部产生的高温高压促进超声波的广泛应 用，使超声受到人们的重视，随着超声技术在国民经济、人民生活及各个科学技术领域中的应用， 而迅速地发展起来，在超声清洗方面利用超声空化产生的声冲流促使清洗液渗入清洗件表面上的 微小凹孔中，从而破坏清洗件表面与污垢的粘着力，加速了污垢进一步脱离清洗件表面”1；在治 疗方面用于外科超声手术刀，就是通过变幅杆把超声作用到待手术切除的人体组织上，由于超声 的机械和空化作用具有选择性切除组织的特点，可以大大减少术中出血，加快速度，提高手术质 量”1等等。都从实验的现实结果两分析认为翅声在各个领域的应用是由于超声的空化作用而为。 在超声提取中草药材有效成分方面专家学者们以实验现象为依据，通过理论推理分析认为：①、 超声提取是利用超声稀疏振荡，破坏檀物组织，加速溶剂穿透组织作用，提高中草药有效成分提 取率“1；②、对中草药提取——超声有破坏植物组织，加速溶剂穿透组织作用，并能提高中草药 有效成分提出率【5】：③、在超声提取中细胞壁的破裂主要是超声空化引起的。由变幅杆端部发 射出强超声波，激活液体中的空化泡，气泡在崩溃时伴随发生冲击波或射流作用于细胞壁并使其 破裂f6】。基于以上分析．下面介绍一下我们对植物药材进行超声提取后，不同药材内部组织细胞 结构的变化情况，以探讨超声提取的机理。 1超声提取楦物药材中成分后，药材所出现的实验现象”1 1．1实验材料与方法 取不同植物药材的皮、叶、茎各三份，一份作对照，一份放人溶液中浸泡提取24h，一份放 人超声场中进行超声提取30min；再将三份药材取出经蜡封、切片、染色．或经镀膜，然后分别 置于显微镜下或扫描电镜的观察台上进行观察照相，拍摄各种药材部位的组织细胞结构图，以观 察超声提取后超声空化对药材组织细胞的影响。 i．2结果与分析 1．2．1不同提取法提取植物药材皮中成分后，对皮内组织细胞结构的影响[8】经超声和浸泡提取 法提取川黄柏皮中小檗碱成分后，川黄柏皮组织细胞的电镜的细微结构照片，如图1所示。 a原细胞 b浸泡后细胞 c超声后细胞 图1川黄柏皮组织细胞的细微结构的电镜图 经超声和浸泡提取法提取杜仲皮中总黄酮类物质后，杜仲皮组织细胞的显微结构照片，如 图2所示。 a原细胞 b浸泡后细胞 c超声后细胞 图2杜仲皮组织细胞的显微结构 由图1和图2看出浸泡提取后的川黄柏皮和杜仲皮的细胞形态基本同原细胞，轮廓明显，排列 整齐，无什么变化。而超声提取后的川黄柏皮和杜仲皮的细胞壁被击破，形成空洞，细胞壁周围 轮