超聲波提取的基本原理以及現(xiàn)存的問題

　　當大能量的超聲波作用于提取介質(zhì)，在振動處于稀疏狀態(tài)時，介質(zhì)被自然產(chǎn)物提取設(shè)備撕裂成許多小空穴，這些小空穴瞬時即閉合，閉合時產(chǎn)生高達幾千個大氣壓的瞬時壓力，即空化現(xiàn)象。超聲波對各種成分的提取分離的強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胞壁及整個生物體的破裂在瞬間完成，縮短了破碎時間，同時超聲波產(chǎn)生的振動作用加強了胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴散及溶解，可顯著提高提取效率。超聲波破碎過程是一個物理過程，過程中無化學反應(yīng)，被浸提的生物活性物質(zhì)保持不變。

　　在空化發(fā)生時液體中的微小氣泡核在高強度超聲波作用下發(fā)生振蕩、生長、收縮及崩潰等一系列動力學過程，同時在崩潰的短時間內(nèi)，在空化泡周圍產(chǎn)生高溫、高壓，強烈沖擊波和時速400km?h以上的微射流，對固體表面的剝離、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。空化時產(chǎn)生的湍動效應(yīng)使固液界面中傳質(zhì)邊界層變薄，導致界面層中溶質(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)過程的微孔擴散得以強化，使得渦流擴散加強，加快提取過程。超聲頻率增高，提取時間延長，超聲場產(chǎn)生的聚能效應(yīng)導致提取液溫度升高。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，細胞的破壁、溶質(zhì)的擴散和平衡速度等與單位面積超聲功率相關(guān)，而且均會對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。

　　雖然超聲提取在實驗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、高效的特點已被廣泛認同，但超聲場的范圍和強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。