超声波提取技术的工作原理及优点

超声波提取技术是从植物中分离生物活性化合物的优选技术。超声波是指频率高于20 kHz但小于10 MHz的那些机械声波。超声波提取通常使用较小的频率范围（16 kHz-100 kHz），因为较高的频率会导致过多的能量，从而可能导致植物结构中活性成分的降解。

超声处理可实现全部提取，从而在极短的提取时间内即可获得较高的提取率。作为一种有效的提取方法，超声波提取既节省成本又节省时间，同时又可以得到用于食品，补品和药品的高质量提取物。

工作原理

超声提取基于超声波空化的工作原理，并且是纯机械处理。类似于高剪切混合器，超声波发生器仅在过程介质中产生机械剪切力。超声波提取本身是一种非热，无化学物质的提取技术。
超声波空化是高功率时会发生声波或超声波空化，基于重复的高压和低压循环。每秒超声波处理20,000次的交替高压和低压循环会产生强烈的剪切力和液体射流。这种的应力克服了膜的选择性，穿孔并破坏了细胞壁，并导致内部细胞与周围溶剂之间的高质量传递。通过超声提取，可以实现更高的产量和更短的提取时间。由于超声提取是可重复的过程，因此可以重复提取结果，以获得标准化的提取质量。

超声空化会局部导致条件，例如非常高的压差和高剪切力。当空化气泡爆裂到固体（例如颗粒，植物细胞，组织等）的表面上时，微喷射和微粒间碰撞会产生诸如颗粒破裂，声穿孔（细胞壁和细胞膜的穿孔）和细胞的效应。此外，空化气泡在液体介质中的爆裂会产生湍流和搅动，从而促进细胞内部与周围溶剂之间的质量传递。超声辐射是增强传质过程的一种高效途径，因为超声会导致空化及其相关机制，例如液体射流引起的微运动，材料中的压缩和减压以及随后的细胞壁破坏。

优点

超声波提取能够减少了溶剂用量和使溶剂用量更温和。这意味着，超声波提取可提高提取率，并产生更健康的提取物。这是由于其在低温下操作的特性，既可以减少由温度因素引起的热损失，又可以避免由于低沸点而导致的物质汽化并保持生物活性物质。超声波提取使用简单，安全以及可精确控制的应用。作为非热提取方法，可以在低温下进行超声处理，从而避免了对热敏感的，对热不稳定的物质的降解。超声波提取还能够大大减少了生产时间，因为行进的超声波破坏了细胞壁，从而减少了活性成分从植物材料到溶剂的转移时间。

超声波提取的影响

超声波细胞破裂和传质的增加超声波可以通过细胞破裂和增强固体基质周围边界层的传质来协助萃取过程。作为细胞壁和细胞膜的穿孔，超声波能增强了细胞壁和细胞膜的通透性，通常是细胞被超声破坏之前的中间步骤。超声引起的空化的机械效应，例如热和压力差，冲击波，剪切力，液体射流和微流，增强了溶剂向细胞内部的渗透，并改善了细胞与溶剂之间的质量传递，从而使细胞间物质转移到溶剂中。

总结

超声波提取技术是利用超声波产生的空化作用，从而能够植物中提取有效成分。与常规提取方法相比，超声辅助提取方法具有多种优势，例如能耗低，提取时间短，活性化合物破坏少，提取产率高，因此变得更具吸引力。