当归为典型的根类中草药,根部可能带有大量泥土、病原生物及虫卵等,深加工、贮藏和运销前必须进行清洗,传统的清洗方法有人力刷洗、滚筒洗涤或高压水射流等。其中人力刷洗洗刷质量最好,用水量和药效成分流失最少,但工作效率低下,耗时费力;滚筒洗涤借助于滚筒的转动带动滚筒内部药材翻动,迫使药材互相撞击振动,进而使附着药材表面的污染物向清洗液分散;高压水流冲洗过程中需要翻动药材的同时连续进行冲淋。滚筒清洗和高压水射流清洗快速高效,但清洗过程对药材损伤较大,需要消耗大量的水,且因干当归表面皱缩、不规整,污垢藏于缝隙或根叉深处,净洗效果不佳,直接影响其药用、加工和开发,洗涤后还需晾晒和硫磺熏蒸防腐、防虫蛀处理等。
超声波清洗属于物理清洗,主要是利用其在液体介质中传播时产生的空化效应,对物体表面的污物进行撞击、剥离完成清洗过程。空化效应能够明显减弱液体表面张力及摩擦力,对污物层进行直接反复多次冲击,并使污物在空化产生的能量作用下被粉碎、形体改变、细化,垢物微粒团间的亲和力降低,破坏固液界面附面层,直至最后脱落,达到普通机械搅动所达不到的清洗效果。超声波清洗效率高,广泛用于各种工件、玻璃仪器及医疗设备的清洗。应用超声波清洗进行中药材清洗,既可降低劳动强度、节水,还可使附着在药材表面尤其是茎、根须间隙内的泥土、虫卵、病原体等杂物得到快速彻底的清洗,不留死角,且洁净度高。同时超声波的空化效应对抑制虫卵与病原微生物、防止有效成分散失等方面更有效。超声波空化作用还可使植物组织细胞内强烈空化、振动、膨胀、压缩和崩溃闭合,使细胞破裂,有助于当归中有效成分的分散,进而可提高服用时药效成分的利用率。此外,应用超声波清洗实现遥控或自动化清洗更加容易。当归属于典型的根类中草药,很适合于超声波洗涤,不但清洗洁净度高、杀毒灭菌效果好,防腐、防虫蛀,还可提高药效成分的利用率、减少有效成分散失、缩短晾晒时间等。
1 材料与方法
1.1 药材及仪器
1.2 方法
1.2.1 实验设计
时间20min、30min、40min、50min和60min5个清洗时间;温度25℃、30℃、40℃、50℃和60℃5个清洗液温度。每一组合进行5次平行试验,每次试验清洗当归3根,记录当归平均洁净度指数,见表1。
表 1 超声波清洗当归清洗效果
1.2.2 考核指标
采用洁净度作为当归清洗的考核指标。根据超声波清洗后当归洁净情况,将其洁净度分为5个等级。1级:表面脏,含较多泥斑或泥土;2级:表面较脏,含泥土或泥斑;3级:表面略脏,略有泥土或泥斑;4级:表面较清洁 ,略有泥斑;5级:表面清洁,无明显泥土或泥斑。当归洁净度以洁净度指数表示。当归洁净度指数=∑超声波清洗当归清洗效果见表1。从表1试验结果来看,清洗液的水温60℃、清洗30min各实验结果能达到4级以上洁净度,温度对清洗洁净度的影响较大。但是单纯靠提高清洗液温度达到理想的清洗效果就有可能造成当归水溶性有效成分的流失,温度超过40℃,清洗液呈淡黄棕色,可闻到类似煎熬中药的气味,而且清洗液的颜色和中药味随着水温升高而加浓。
2 小结
2.1以频率为40kHz、功率为250W的超声波清洗干当归,清洗水温与清洗所需要的时间呈负相关,水温越高,得到4级及以上清洁度所需时间越短,水温越低所需时间越长;水温60℃清洗时间最短,不足30min,该结果与大多数文献报道的水的超声空化最活跃温度为60℃相一致。
2.2 将自来水加热到30℃以上,清洗30min以上即可以达到净洗的目的(清洁度在4级及以上)。
2.3 在当归的实际加工过程中,可以通过适当升高超声波清洗温度以足清洗速度的要求,即需要快速清洗,就要适当提高水温;若后续工作速度比较慢,则可免加热清洗。
2.4 若当归清洗后不直接入口,在25℃(室温,无需加热) 下超声波清洗,60min左右就可达到4级清洁度,这样既可减少能耗,又可保证当归有效成分基本无流失。
2.5 超声波在清洗当归及类似的根茎类材料方面具有时间短、耗水少、水溶性物质流失少的极大优势。清洗形状复杂的根茎类干食材、药材应该选用频率应为40kHz的超声波清洗机,其功率密度在0.5-2.0W/cm2范围内可调,则可得到更为理想的清洗效果。