超聲波提取技術的工作原理及優點

超聲波提取技術是從植物中分離生物活性化合物的優選技術。超聲波是指頻率高于20 kHz但小于10 MHz的那些機械聲波。超聲波提取通常使用較小的頻率范圍（16 kHz-100 kHz），因為較高的頻率會導致過多的能量，從而可能導致植物結構中活性成分的降解。

超聲處理可實現全部提取，從而在極短的提取時間內即可獲得較高的提取率。作為一種有效的提取方法，超聲波提取既節省成本又節省時間，同時又可以得到用于食品，補品和藥品的高質量提取物。

工作原理

超聲提取基于超聲波空化的工作原理，并且是純機械處理。類似于高剪切混合器，超聲波發生器僅在過程介質中產生機械剪切力。超聲波提取本身是一種非熱，無化學物質的提取技術。
超聲波空化是高功率時會發生聲波或超聲波空化，基于重復的高壓和低壓循環。每秒超聲波處理20,000次的交替高壓和低壓循環會產生強烈的剪切力和液體射流。這種的應力克服了膜的選擇性，穿孔并破壞了細胞壁，并導致內部細胞與周圍溶劑之間的高質量傳遞。通過超聲提取，可以實現更高的產量和更短的提取時間。由于超聲提取是可重復的過程，因此可以重復提取結果，以獲得標準化的提取質量。

超聲空化會局部導致條件，例如非常高的壓差和高剪切力。當空化氣泡爆裂到固體（例如顆粒，植物細胞，組織等）的表面上時，微噴射和微粒間碰撞會產生諸如顆粒破裂，聲穿孔（細胞壁和細胞膜的穿孔）和細胞的效應。此外，空化氣泡在液體介質中的爆裂會產生湍流和攪動，從而促進細胞內部與周圍溶劑之間的質量傳遞。超聲輻射是增強傳質過程的一種高效途徑，因為超聲會導致空化及其相關機制，例如液體射流引起的微運動，材料中的壓縮和減壓以及隨后的細胞壁破壞。

優點

超聲波提取能夠減少了溶劑用量和使溶劑用量更溫和。這意味著，超聲波提取可提高提取率，并產生更健康的提取物。這是由于其在低溫下操作的特性，既可以減少由溫度因素引起的熱損失，又可以避免由于低沸點而導致的物質汽化并保持生物活性物質。超聲波提取使用簡單，安全以及可精確控制的應用。作為非熱提取方法，可以在低溫下進行超聲處理，從而避免了對熱敏感的，對熱不穩定的物質的降解。超聲波提取還能夠大大減少了生產時間，因為行進的超聲波破壞了細胞壁，從而減少了活性成分從植物材料到溶劑的轉移時間。

超聲波提取的影響

超聲波細胞破裂和傳質的增加超聲波可以通過細胞破裂和增強固體基質周圍邊界層的傳質來協助萃取過程。作為細胞壁和細胞膜的穿孔，超聲波能增強了細胞壁和細胞膜的通透性，通常是細胞被超聲破壞之前的中間步驟。超聲引起的空化的機械效應，例如熱和壓力差，沖擊波，剪切力，液體射流和微流，增強了溶劑向細胞內部的滲透，并改善了細胞與溶劑之間的質量傳遞，從而使細胞間物質轉移到溶劑中。

總結

超聲波提取技術是利用超聲波產生的空化作用，從而能夠植物中提取有效成分。與常規提取方法相比，超聲輔助提取方法具有多種優勢，例如能耗低，提取時間短，活性化合物破壞少，提取產率高，因此變得更具吸引力。