超聲波是壹種機械波，在彈性介質中傳播，頻率大於20千赫，人耳聽不到。超聲的應用主要表現在兩個方面:壹是能量超聲的應用，即功率超聲，二是信號超聲的應用。在功率超聲的應用技術中，近年來活躍的壹個分支是超聲輔助萃取-強化溶劑萃取技術。在這方面已經開展了研究和應用，包括:超聲波提取植物油、特色植物中的色素和香料、中草藥中的有效成分、啤酒花中的印防己毒素、動物組織中的油脂、毒素和殘留農藥等。
1.1超聲波強化萃取原理超聲波具有波動和能量的雙重性，其振動產生並傳遞大量的能量。利用超聲振動能量可以改變物質的組織結構、狀態和功能或加速這些變化的過程。超聲波對介質的作用可分為熱作用和非熱作用[1]。熱作用是指振動過程中機械能轉化為介質的熱能，熱能的計算量與介質聲強的吸收系數、超聲波聲強、超聲波作用時間成正比。在壹定聲強下，產生的熱量和升溫效果非常有限，對提取意義不大。超聲波的非熱效應在強化萃取中起主導作用。非熱作用主要有兩種形式，即機械作用和空化作用。前者是指超聲波在介質傳播過程中引起介質粒子的交替壓縮和拉伸。雖然質點的振動位移和速度變化很小，但其加速度可能達到特別大的數量級。這種大規模的加速可以顯著增加溶劑對萃取細胞的滲透，強化傳質過程，從而強化萃取過程。相比之下，超聲波的空化效應是強化萃取的最重要原因。超聲空化是指在聲波的激發下，液體中微小氣泡核的振蕩、生長、收縮甚至潰滅等壹系列動態過程。根據表現形式的不同，空化可以分為穩態空化和瞬態空化兩種形式。穩態空化是在低聲強作用下發生的，空化氣泡在介質中以非線性形式振蕩若幹周期。在振蕩過程中，空化氣泡周圍的微流對溶液中的其他顆粒產生較大的切向力，有利於溶劑向細胞內滲透。此外，低強度超聲波不僅可以使細胞周圍產生微流動，還可以使動植物細胞產生細胞內循環，從而提高細胞膜和細胞壁的通透性，不需要通過破壞膜或提高介質溫度來增加傳質過程。超聲波在強聲強下會發生瞬態空化。氣(汽)泡在壹個聲波周期內迅速產生、長大、壓縮、坍縮，坍縮時形成高達5 000 K的局部熱點，壓力可達數百甚至數千個大氣壓。隨著高壓的釋放，液體中會形成強大的沖擊波(均相)或高速射流(非均相)。在萃取中，這種強大的撞擊流可以有效地減少和消除溶劑和水相之間的阻擋層，從而提高傳質速率。同時，沖擊流對動植物細胞產生壹種物理剪切力，使其變形破裂，釋放出內含物，大大加快了提取過程。
1.2超聲波強化提取的特點大量研究表明，超聲波產生的強烈振動和空化效應可以提高提取效率，改善提取物的質量，增加得率，節約原料資源，避免了高溫提取過程對壹些熱敏性成分的不利影響。這對中藥的提取具有重要意義。
傳統的水煮法或醇提法在提取不同成分的過程中，不同程度地存在浸出時間長、溫度高、有效成分加熱過程長、雜質浸出多、能耗高、原料利用率低等問題。超聲波強化提取技術可以克服上述缺陷，具有較高的經濟效益。
1.3超聲波強化提取的應用超聲波在中草藥成分提取中的應用主要在以下幾個方面[1，2]: ①從植物中提取生物堿。用常規方法從植物中提取生物堿，壹般耗時、費力、效率低，但借助超聲波技術，可以獲得顯著效果。如超聲波法與冷浸法、索氏法相比，具有工藝簡單、提取率高、速度快、效果好等優點。②從植物中提取糖苷。在中藥定量分析中，按照常規煎煮或回流的方法確定中藥的有效成分和樣品，費時低效。超聲波法的應用可以解決時間和效率的問題。比如從刺五加中提取紫丁香苷，從槐花中提取芳香苷，從天麻中提取天麻素和天麻素等。，與冷浸法、乙醇溶液回流法(索氏提取法)、以水為溶劑加熱蒸煮法、熱堿提取-酸沈法相比，提取率可大大提高，且工藝簡單快速。③其他藥物成分的提取。超聲波對提取的影響與組織細胞的破碎有關，可以更好地釋放細胞中的可溶性成分，使溶劑分子滲透到組織細胞中。超聲波破碎應用於壹些細胞壁堅固的植物細胞，使其在毫秒級以下的極短瞬間破裂。當細胞破裂時，新鮮的生物活性物質如酶、激素和維生素被提取出來。超聲波還可用於強化提取松香、咖啡、茶葉和銀杏葉的內容物，如黃酮類、茶多酚、動植物蛋白等。此外，超聲波在從芳香植物中提取天然香料方面有著特殊的作用，即能最大限度地保持提取液的特定風味，並抑制這些物質在提取過程中的揮發。最後，超聲波提取在油脂提取方面的研究和應用非常活躍，已經開展了涉及八角茴香油、杏仁油、丁香油、紫蘇油和月見草油提取的實驗和應用。
微波強化提取技術
微波是無線電波中最短的波段(30 MHz ~ 300 GHz)。與傳統的通過熱傳導和熱輻射從外向內進行的熱提取不同，微波強化提取通過偶極旋轉和離子傳導從內外加熱來加速提取過程。微波提取是壹種提取中草藥有效成分的新技術。
2.1微波強化萃取原理物質對微波能量的吸收取決於物質本身的介電常數。當介電常數大於28時，分子中的凈分子偶極矩大，在微波場中產生偶極矩的基團以與微波相同的頻率振動，產生大量的熱量。這些物質是“微波自加熱物質”；而介電常數小於28的物質在微波場中產生的熱量很少，稱為“微波透明物質”。微波提取技術要求提取的中藥成分為微波自熱物質，提取溶劑為微波透明物質。這樣，微波吸收能力的差異使基質材料的某些區域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，使被萃取的物質從基質或體系中分離出來，進入介電常數小、微波吸收能力相對較差的萃取溶劑中。
微波強化萃取的機理來自於微波能量的作用[3]。壹方面，微波輻射過程是高頻電磁波穿透提取介質，到達材料內部維管束和腺細胞系統。由於材料的維管束和腺細胞系統中含水量較高，且水是對微波作用特別敏感的極性分子，吸收微波能量迅速升溫，增加了細胞的壓力。當細胞的內部壓力超過細胞壁膨脹的能力時，細胞就會破裂。細胞中的有效成分逸出，特定成分的提取在較低的溫度下完成。另壹方面，微波產生的電磁場加快了某些被萃取組分向萃取溶劑界面的擴散速度。以水為溶劑時，在微波場下，水分子處於激發態，以24.5億次/秒的速度做極性交換運動，這是壹種高能不穩定狀態，或者水分子汽化，增強了萃取組分的驅動力；或者水分子自身釋放的能量回到基態，將釋放的能量轉移給其他物質分子，從而加速其熱運動，縮短萃取組分分子從物質內部擴散到萃取溶劑界面的時間，大大提高萃取率，降低萃取溫度，最大限度地保證萃取質量。
2.2微波強化提取的特點微波強化提取具有選擇性提取、操作時間短、溶劑用量少、有效成分得率高、生產控制容易、環境友好、生產線組成簡單、投資省等壹系列優點。特別是對於中藥的提取，采用不同極性溶劑的選擇性提取，更容易進行成分的篩選和確定，微波快速溶劑提取重復性高，可以更快地控制制藥過程，發現、開發和利用中草藥。同時，微波萃取省去了萃取前的樣品幹燥處理，因此對基體的影響比其他萃取技術小；通過完善和采用強極性活化技術、內置極化加熱和極化非極性試劑技術，使非極性試劑也可以在微波場下快速加熱極化，使微波快速溶劑萃取技術可以廣泛應用於包括極性和非極性試劑在內的各類試劑。微波提取不受溶劑親和力的限制，有多種溶劑可供選擇。目前所有成熟的溶劑萃取方法都可以通過微波快速溶劑萃取進行。通常極性樣品使用甲醇、水等極性溶劑，非極性樣品使用正己烷等非極性溶劑。
選擇性萃取——萃取體系中不同組分選擇性加熱的特性，使得微波萃取成為唯壹可以直接將目標組分從基質中分離出來的萃取過程。化學溶劑提取法能耗大，耗材多，耗時長，提取效率低，工業汙染大；超臨界流體萃取法大大提高了萃取效率，但其設備復雜，溶劑選擇範圍窄，需要高壓容器和高壓泵，投資成本高。與微波提取法相比，其綜合優勢非常明顯。
2.3微波強化提取的應用目前，微波提取已經在很多中草藥提取生產線上使用，如葛根、茶葉、銀杏葉等。中藥研究機構的研究人員已經使用微波萃取技術處理了數百種中藥，包括丁香油、青蒿素、麻黃堿、薄荷和大蒜油。在從高山紅景天中提取紅景天苷的過程中，比較了用微波處理浸泡過的紅景天根，然後用水或有機溶劑浸提提取紅景天苷的方法與用乙醇溶液回流(索氏提取)和以水為溶劑加熱蒸煮提取紅景天苷的方法。結果表明，微波法大大縮短了提取相同量物質的時間，提取物質量最好。微波技術對麻黃中麻黃堿浸出量的實驗研究也表明，微波技術對麻黃中麻黃堿的浸出量明顯優於常規煎煮法。
由於微波對不同植物細胞或組織的作用不同，胞內產物的釋放具有壹定的選擇性，因此應根據產物的特性及其在細胞中的位置選擇不同的處理方法。文獻[4]以大黃和決明子中極性不同的蒽醌成分、金銀花中的綠原酸和黃芩中的黃芩苷為指標成分，采用正交實驗設計考察提取率。通過分析認為，微波提取對不同形態結構的中藥提取具有選擇性，而對不同極性成分的中藥提取選擇性不顯著。
3超臨界萃取技術
超臨界萃取技術是近年來迅速發展起來的壹種新型萃取技術，自20世紀90年代以來在中藥研究領域的應用也迅速增加。超臨界萃取是以超臨界條件下的流體為溶劑，從液體或固體中提取某些成分並進行分離的技術。超臨界流體又稱超臨界氣體，是在臨界溫度和壓力以上以流體形式存在的物質，常用的超臨界氣體是二氧化碳。
3.1超臨界萃取原理(SFE) SFE是壹種利用超臨界流體的特殊性質分離化學物質的技術。在超臨界條件下，超臨界流體既具有氣體的低粘度和擴散系數，又具有液體的高密度，因此具有良好的傳熱、傳質和滲透性能，對許多物質具有很強的溶解性。SCF的物理化學性質在臨界點附近對溫度和壓力的變化非常敏感，即流體的性質可以通過壓力和溫度連續調節。少量溶劑，如少量夾帶劑，也可能極大地改變SCF的性質[6，7]。因此，超臨界流體憑借其良好的滲透性和較強的溶解性，可以與待處理的物質接觸，選擇性地溶解部分組分，並且超臨界流體的密度和介電常數隨著封閉體系中壓力的增加而增加，極性增加。不同極性的組分可通過程序增壓分段提取。萃取完成後，改變體系的溫度或壓力，使超臨界流體變成普通氣體並被分散，物料中被萃取的組分可以完全或基本完全分離，從而達到萃取分離的目的。
3.2超臨界萃取的特點與傳統制藥方法相比，超臨界萃取技術研發生產中藥具有以下獨特優勢[8]: ①萃取能力強，有效成分提取率高，大大提高了產品收率和資源利用率。②對提取物有壹定的選擇性，主要與物質的極性、沸點、分子量有關。選擇性提取有利於分離中藥中的各種物質，減少雜質，富集中藥有效成分，有利於質量控制。③可在常溫下運行，特別適用於揮發性、熱敏性物質的萃取，能保證萃取物的“純粹性”，有效防止熱敏性成分的氧化和分散。④提取速度快，時間短。超臨界流體萃取裝置集萃取和分離於壹體，大大縮短了工藝流程，具有萃取速度快、效率高、操作簡單等優點。⑤操作參數易於控制，有效成分和產品質量能夠得到保證。可以得到無溶劑殘留的高純度產品。⑥可以提取許多傳統方法提取不出來的物質，很容易從中藥中發現新的成分，從而發現新的藥理作用，開發新藥。⑦可作為分析中藥質量的有效分析方法。⑧工藝流程簡單，節約能耗，抑制汙染。
3.3超臨界萃取的應用近10年來，SFE-CO2技術已廣泛應用於中藥生產領域。因為CO2流體是非極性的，所以它特別適合於提取揮發性組分。通過調節溫度和壓力，加入合適的改性劑，可以從中藥中提取揮發油、生物堿、苯丙素類、黃酮類、有機酚酸類、苷類和天然色素。該技術不僅能提高提取效率，還能保留大量熱不穩定、易氧化的成分和提取含量低的成分。其在中藥提取分離中的應用表現在幾個方面:單味中草藥有效成分的提取分離，包括單壹成分或極性相近的幾種成分的提取分離；復方中草藥制劑提取物的提取與分離:結合其他單元操作提取分離活性成分；結合光譜和色譜分析方法，可以更準確有效地對中藥有效成分進行定量分析。超臨界流體萃取(SFE)已成功應用於30多種中藥材的藥用成分提取，如銀杏葉、金銀花、白芍、壹枝黃花、生姜、當歸、木香、大蒜、沙棘、丹參和鹿茸草。
特別值得註意的是，超臨界萃取將在醫藥工業的以下領域得到更迅速的發展。從藥物化合物中提取有效成分；中草藥、樹皮和根莖提取物有效成分或中間原料；從發酵液中提取抗生素；從天然藥物中提取生物堿。
綜上所述，超臨界萃取技術由於其獨特的優勢，既能保證原有的色、香、味不被熱破壞，又能保證熱敏性。可氧化物質不被破壞，在提取過程中可以同時分離純化提取物，因此超臨界萃取技術在現代中藥提取中的意義和作用將越來越重要。