簡介

    超聲波萃取利用超聲波輻射壓強產(chǎn)生的強烈空化應(yīng)效應(yīng)、機械振動、擾動效應(yīng)、高的加速度、乳化、擴散、擊碎和攪拌作用等多級效應(yīng)，增大物質(zhì)分子運動頻率和速度，增加溶劑穿透力，從而加速目標成分進入溶劑，促進提取的進行。

原理

    超聲波是一種彈性機械振動波，與電磁波本質(zhì)上不同。因為電磁波在真空中傳播，而超聲波必須在介質(zhì)中傳播，穿過介質(zhì)時，形成膨脹和壓縮的全過程。 

    在液體中，膨脹過程形成負壓。如果超聲波能量足夠強，膨脹過程會在液體中生成氣泡或?qū)⒁后w撕裂成很小的空穴。這些空穴瞬間閉合，閉合時產(chǎn)生高達3000MPa 的瞬間壓力，稱為空化作用，整個過程在400μs 內(nèi)完成。 

    空化作用細化物質(zhì)以及制造乳液，加速目標成分進入溶劑，提高提取率。除空化作用外，超聲波的許多次級效應(yīng)也都利于目標成分的轉(zhuǎn)移和提取。

    成穴現(xiàn)象的重要意義在于氣泡破裂時發(fā)生的反應(yīng)。一些點位，氣泡不再吸收超聲波能量，而產(chǎn)生內(nèi)爆。氣泡或空穴里的氣體和蒸汽快速絕熱壓縮，產(chǎn)生*的溫度和壓力 。

    氣泡體積相對液體總體積來說極微，因此產(chǎn)生的熱量瞬間散失，對環(huán)境條件不會產(chǎn)生明顯影響，空穴泡破裂后的冷卻速度估計約為10℃/s 。 

    超聲空穴提供能量和物質(zhì)間*的相互作用，產(chǎn)生的高溫高壓能導致游離基和其它組份的形成。 

    純液體中，空穴破裂時，由于周圍條件相同，因此總保持球形；然而緊靠固體邊界處，空穴的破裂是非均勻的，產(chǎn)生高速液體噴流，使膨脹氣泡的勢能轉(zhuǎn)化成液體噴流的動能，在氣泡中運動并穿透氣泡壁。

    噴射流在固體表面的沖擊力非常強，能對沖擊區(qū)造成極大的破壞，從而產(chǎn)生高活性的新鮮表面。破裂氣泡形變在表面上產(chǎn)生的沖擊力比氣泡諧振產(chǎn)生的沖擊力要大數(shù)倍。 

    施加超聲波，在有機溶劑和固體基質(zhì)接觸面上產(chǎn)生的高溫、高壓，加之超聲波分解產(chǎn)生的游離基的氧化能等，從而提供了高的萃取能。

特點

    1.同常規(guī)萃取方法相比，超聲波萃取技術(shù)萃取效率高、萃取時間短；

    2.超聲波萃取不容易受使用溶劑的限制，允許添加共萃取劑，以進一步增大液相的極性，提高萃取效率；

    3.與超臨界CO2萃取和超高壓萃取相比，超聲波萃取設(shè)備簡單，萃取成本低；

    4.大多數(shù)情況下超聲波萃取操作步驟少，萃取過程簡單，不易對萃取物造成污染，萃取溫度較低，適合熱敏目標成分的萃取。

優(yōu)點

    超聲波萃取和常規(guī)萃取技術(shù)相比，超聲波輔助萃取快速、價廉、高效。

    超聲波萃取與水煮、醇沉工藝相比，超聲波萃取具有如下突出特點：

    1.無需高溫；

    2.常壓萃取，安全性好，操作簡單易行，維護保養(yǎng)方便；

    3.萃取效率高；

    4.具有廣譜性。適用性廣，絕大多數(shù)的中藥材各類成份均可超聲萃取；

    5.超聲波萃取對溶劑和目標萃取物的性質(zhì)關(guān)系小；

    6.減少能耗；

    7.藥材原料處理量大，成倍或數(shù)倍提高，且雜質(zhì)少，有效成分易于分離、凈化；

    8.萃取工藝成本低，綜合經(jīng)濟效益顯著。

在食品分析中的應(yīng)用 

    超聲波萃取也用于食品樣品的預(yù)處理。測定午餐肉脂肪含量的國家標準(GB5009.696)酸水解法，操作費時繁瑣，人為因素影響較大，不易掌握。彭愛紅利用超聲波對酸水解測定午餐肉中脂肪含量的方法進行了改進，超聲波提取樣品不需加熱，縮短了樣品消化時間，可對大批量樣品的脂肪含量同時測定。白艷玲等利用超聲波提取食品中的甜蜜素，一次可以處理幾十份樣品，操作簡便，精密度及準確度符合要求。郝征紅等結(jié)合大豆異黃酮的超聲波提取試驗條件，采用HPLC法對樣品進行測定，縮短了HPLC法測定大豆異黃酮的前處理時間，提高了大豆異黃酮的提取率，建立了較完善的HPLC法測定大豆異黃酮的前處理與色譜分析條件。