超聲波提取的基本原理以及現(xiàn)存的問題

　　當(dāng)大能量的超聲波作用于提取介質(zhì)，在振動(dòng)處于稀疏狀態(tài)時(shí)，介質(zhì)被自然產(chǎn)物提取設(shè)備撕裂成許多小空穴，這些小空穴瞬時(shí)即閉合，閉合時(shí)產(chǎn)生高達(dá)幾千個(gè)大氣壓的瞬時(shí)壓力，即空化現(xiàn)象。超聲波對(duì)各種成分的提取分離的強(qiáng)化作用主要源于其空化作用。

　　空化中微小氣泡的爆裂產(chǎn)生的壓力使被破碎物細(xì)胞壁及整個(gè)生物體的破裂在瞬間完成，縮短了破碎時(shí)間，同時(shí)超聲波產(chǎn)生的振動(dòng)作用加強(qiáng)了胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散及溶解，可顯著提高提取效率。超聲波破碎過程是一個(gè)物理過程，過程中無化學(xué)反應(yīng)，被浸提的生物活性物質(zhì)保持不變。

　　在空化發(fā)生時(shí)液體中的微小氣泡核在高強(qiáng)度超聲波作用下發(fā)生振蕩、生長(zhǎng)、收縮及崩潰等一系列動(dòng)力學(xué)過程，同時(shí)在崩潰的短時(shí)間內(nèi)，在空化泡周圍產(chǎn)生高溫、高壓，強(qiáng)烈沖擊波和時(shí)速400km?h以上的微射流，對(duì)固體表面的剝離、凹蝕和粉碎作用創(chuàng)造了新的活性表面，這種界面效應(yīng)使傳質(zhì)表面積增大。空化時(shí)產(chǎn)生的湍動(dòng)效應(yīng)使固液界面中傳質(zhì)邊界層變薄，導(dǎo)致界面層中溶質(zhì)的濃度梯度減少速度大大高于其他方法?？栈a(chǎn)生的微擾效應(yīng)使固液傳質(zhì)過程的微孔擴(kuò)散得以強(qiáng)化，使得渦流擴(kuò)散加強(qiáng)，加快提取過程。超聲頻率增高，提取時(shí)間延長(zhǎng)，超聲場(chǎng)產(chǎn)生的聚能效應(yīng)導(dǎo)致提取液溫度升高。湍流效應(yīng)、微擾效應(yīng)、界面效應(yīng)和聚能效應(yīng)與超聲場(chǎng)的頻率、功率及體系的溫度等有關(guān)。在天然產(chǎn)物提取過程中，細(xì)胞的破壁、溶質(zhì)的擴(kuò)散和平衡速度等與單位面積超聲功率相關(guān)，而且均會(huì)對(duì)提取效率和回收率產(chǎn)生影響，因此一般選用低頻大功率超聲。

　　雖然超聲提取在實(shí)驗(yàn)室小量樣品制備中效果很好并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用，特別是在分析樣品的處理中，其快速、高效的特點(diǎn)已被廣泛認(rèn)同，但超聲場(chǎng)的范圍和強(qiáng)度限制了每次處理的物料量，缺乏有效的工程放大手段和方法限制了其在大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用。