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桑葉藥用活性成分提?。ňG色、高效)新技術(shù) :蜂鳥聲共振提取

桑葉藥用活性成分提?。ňG色、高效)新技術(shù) :蜂鳥聲共振提取
蜂鳥聲共振  2025-01-07  |  閱讀:32

近日,深圳華聲強(qiáng)化技術(shù)有限公司與天津中醫(yī)藥大學(xué)李文龍教授合作,基于能耗、高效率理念的指導(dǎo)下,采用聲共振技術(shù)開發(fā)了一種高效的桑葉提取工藝,該提取工藝能夠大幅度縮短提取時(shí)間,高效提取熱敏性成分,不僅為當(dāng)下桑葉的提取工藝提供了新的技術(shù)依據(jù)還可以進(jìn)一步作為研究和開發(fā)的平臺(tái),推動(dòng)蜂鳥聲共振技術(shù)在藥材提取領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。相關(guān)成果發(fā)表于《Sustainable Chemistry and Pharmacy》上,天津中醫(yī)藥大學(xué)閆子軒為論文的第一作者,深圳華聲強(qiáng)化技術(shù)有限公司吳偉高工天津中醫(yī)藥大學(xué)李文龍教授為論文共同通訊作者。論文題錄:Zixuan Yan , Yijing Zhang , Yinglian Yang , Guoxiang Li , Zhiqi Guan , Wei Wu *, Wenlong Li*,. Hummer acoustic resonance as an innovative green technology for extracting active components from mulberry leaves, DOI: 10.1016/j.scp.2024.101853

 

圖片1(1).png 


桑葉桑樹的嫩葉,不僅是蠶的主要食物,更是中國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中的重要藥材。桑葉提取物含有豐富的生物活性成分,包括黃酮類化合物、多酚類化合物、糖類以及生物堿類等,此外,桑葉中也含有鈣、碳水化合物、鐵、蛋白質(zhì)、維生素等功效性成分,這些活性成分具有抗氧化、抗菌、抗炎、降血糖、降血脂等多種功效。

近年來,針對(duì)從桑葉中提取功能性化學(xué)物質(zhì)的研究逐漸增多,提取工藝的有效性一般與所選擇的提取方法密切相關(guān)傳統(tǒng)的提取方法如滲漉法、煎煮法和回流法在一定程度上有效,但由于存在處理時(shí)間長(zhǎng)、溶劑需求高、溶劑回收效率低以及提取成本較高等問題,這些方法的應(yīng)用逐漸受到限制。因此,亟需開發(fā)一種新型的提取方法,提高提取效率,又能做到減少溶劑和能源的消耗。蜂鳥聲共振技術(shù)是一種基于簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程的創(chuàng)新方法,通過從容器底部向上傳播的壓力波在整個(gè)容器內(nèi)形成穩(wěn)定的聲場(chǎng),該聲場(chǎng)能夠創(chuàng)建多個(gè)區(qū)域達(dá)到對(duì)容器整場(chǎng)的覆蓋,進(jìn)而有效避免了死區(qū)的形成,并且還能確保剪切力均勻分布(圖1。

圖片2.png 

1 蜂鳥聲共振微混合區(qū)域分布示意圖

當(dāng)藥材粉末在設(shè)備共振下處理時(shí),聲壓波的傳播能夠?qū)?/span>設(shè)備產(chǎn)生的機(jī)械能幾乎無(wú)損失地傳遞到容器中的料體(圖2。這種高效的能量傳遞方式,使得蜂鳥聲共振技術(shù)在提取過程中的應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢(shì)。因此,我們將這一技術(shù)應(yīng)用于桑葉活性成分的提取,探索該技術(shù)在植物提取領(lǐng)域的潛力和應(yīng)用前景。

圖片3.png 

2 蜂鳥聲共振驅(qū)動(dòng)力與能量的相互作用

 

在桑葉活性成分的提取過程中,包括溶劑濃度、萃取時(shí)間、萃取溫度和液固比等多個(gè)工藝參數(shù)都會(huì)對(duì)提取效果產(chǎn)生顯著影響。由于這些因素相互作用且關(guān)系復(fù)雜,若沒有有效的數(shù)學(xué)模型,分析和優(yōu)化提取條件往往會(huì)是一個(gè)耗時(shí)且昂貴的過程。響應(yīng)面法(RSM)是一種綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)學(xué)建模的優(yōu)化方法,能夠有效分析復(fù)雜的系統(tǒng)性能,并優(yōu)化提取過程中的各項(xiàng)參數(shù)。RSM方法以試驗(yàn)次數(shù)少、精度高、預(yù)測(cè)性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于優(yōu)化從植物資源中提取化合物的各種工藝。

支持向量機(jī)回歸(SVR)是一種用于回歸的監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)算法,在解決回歸問題時(shí),SVR將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高維特征空間并在該空間中執(zhí)行線性回歸來處理復(fù)雜的非線性關(guān)系,SVR獨(dú)特的品質(zhì)包括不易收斂于局部極小值、使用核技巧解決非線性問題、優(yōu)異的性能和高穩(wěn)定性,基于此從而使其成為一種有前途的預(yù)測(cè)方法。遺傳算法(GA)是一種基于自然選擇和遺傳學(xué)原理的優(yōu)化技術(shù),通過適應(yīng)度標(biāo)準(zhǔn)、操作進(jìn)化假設(shè)和其他函數(shù)來優(yōu)化和研究問題,具有全局優(yōu)化的特點(diǎn)。我們建立了一種全新的集成方法,GA的全局搜索能力SVR的高精度預(yù)測(cè)能力被耦合在這種方法之中,用于進(jìn)一步優(yōu)化提取過程。

本研究首次采用蜂鳥聲共振技術(shù)對(duì)桑葉的活性成分進(jìn)行提取,并采用層次分析法結(jié)合熵權(quán)法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán),計(jì)算綜合評(píng)分并為優(yōu)化模型提供決策支持。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,RSMSVR耦合GA模型在提取工藝優(yōu)化中表現(xiàn)出色,能夠高效預(yù)測(cè)最佳提取條件。在此基礎(chǔ)上,研究進(jìn)一步將蜂鳥聲共振技術(shù)的提取效果與傳統(tǒng)回流提取方法進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,蜂鳥聲共振技術(shù)在提高提取效率、降低溶劑消耗及縮短提取時(shí)間等方面具有顯著優(yōu)勢(shì),展現(xiàn)出其在藥材提取領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。

本研究不僅為桑葉的高效提取提供了科學(xué)依據(jù),也為蜂鳥聲共振技術(shù)在藥材提取中的應(yīng)用探索了新的路徑。通過優(yōu)化提取工藝,可以進(jìn)一步提高桑葉中活性成分的提取效率,降低環(huán)境負(fù)擔(dān),推動(dòng)藥材提取技術(shù)的綠色發(fā)展。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟,蜂鳥聲共振技術(shù)有望在其他藥材的提取中得到廣泛應(yīng)用,為制藥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。


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