超音波輔助提取技術具有加快提取效率、節約能源以及環保等優勢，因而被看作是“綠色技術”。超音波技術在提取熱不穩定活性物質和要求低溫加工的食品方面具有廣闊的套用前景。超聲技術與其他新興技術的聯用是一個很好的研究與套用的方向，隨著研究的不斷深入，設備與技術上的不斷改進，超音波提取技術將在食品、醫藥、化工等技術領域顯示出更加廣泛的套用前景。
基本介紹
- 中文名：超音波輔助提取
- 外文名：ultrasonic-assisted extraction
- 原理：空穴效應、熱效應和機械效應
- 套用：植物活性物質提取
簡介,原理,優勢,套用,超聲提取技術與其他新興技術的聯用,
簡介
超音波輔助提取技術主要是依據物質中有效成分的存在狀態、極性、溶解性等在超音波作用下快速地進入溶劑中，得到多成分混合的提取液，再將提取液以適當方法分開、精製、純化處理，最後得到所需單體化學成分的一項新技術。
原理
超音波是一種機械波，有效頻率一般在20 ～ 50kHz 範圍。超音波提取是將超音波產生的空化、振動、粉碎、攪拌等綜合效應套用到天然產物成分提取工藝中，通過破壞細胞壁，達到提取細胞內容物的過程。
超音波在食品加工中的套用就是通過超音波產生的3 種機制：空穴效應、熱效應和機械效應而實現。其中，空穴作用被認為是最重要的，當大量的超音波作用於提取介質時，體系的液體記憶體在著張力弱區，這些區域內的液體會被撕裂成許多小空穴，這些小空穴會迅速脹大和閉合，使液體微粒間發生猛烈的撞擊作用。
超音波空穴有兩個重要的特徵：第一，非線性過程即空穴氣泡半徑的變化和聲壓不成比例。
第二，氣泡的高壓縮性即當氣泡在膨脹或倒塌等運動過程中累積能量而獲得更多潛在的能量[24]。在瞬時空化狀態，由於氣泡的非線性運動引起能量的轉化並集中在一個很小的空間，因此產生高壓高溫、激發化學反應的產生，引起致光超音波等。
優勢
縮短提取時間和提高提取效率。
超音波提取不對提取物的結構、活性產生影響。
套用廣泛，不受成分極性、分子質量大小的限制，適用於絕大多數有效成分的提取。
操作簡單易行、提取料液雜質少、有效成分易於分離、純化。
套用
超音波輔助提取技術套用於植物活性物質的提取。套用超音波技術輔助提取植物活性成分，可以縮短提取時間及有效提高效率。
生物鹼類成分的提取
Dem 等利用超音波提取技術從曼陀羅葉中提取曼陀羅鹼，用超音波提取30 min 比用常規煎煮法提取3 h 的樣品含鹼量高9%。郭孝武用超音波從黃連中提取小檗鹼，所得到的小檗鹼提取率比鹼性浸泡24 h 高50% 以上。
苷類成分的提取
苷類提取常用有機溶劑加熱回流、水浸提取等方法，但這些方法耗時、高溫的缺點易使苷類的成分破壞。
郭孝武進行了常規法與超聲法提取幾種中藥材苷類成分的研究，在提取時間上，黃芩苷常規法耗時180 min，超聲法40 min，芸香苷常規法醇靜置需16 h，超聲法0.5 h，蒽醌苷常規法需180min，超聲法10 min。結果顯示超音波提取法比常規法在提取率和提取時間上有很明顯的優勢。超音波提取法還可套用於重樓總皂苷、三七總皂苷等的研究，結果均表明超音波提取較常規法具有高效、快速的優點。
糖類成分的提取
糖類多存在於植物細胞液中，植物的纖維、細胞黏液等對糖分的溶出有很大的阻礙，超音波提取技術套用於各種糖類有效成分的提取，比常規方法可獲得更好的效果。周廣麟等研究超音波輔助預處理甜菜、甜高粱秸稈和甘蔗等糖料植物，用於提高纖維酶解得率，結果表明，採用超音波預處理可以有效提高提取率，比未經預處理的得率均相應高出50%，其主要原因是超音波破壞了植物的纖維結構，增加了纖維素酶分子對原料的親和性。
酮類成分的提取
異黃酮提取的傳統工藝，如有機溶劑浸提法、酸解法、水加熱提取法，有操作費時、溶劑量大、成本高、苷元易被破壞的缺點。超音波提取利用超音波產生的空化作用能使溶劑充分、快速滲透入提取物內部，並具有加熱的作用，有利於苷元的浸出，廣泛套用於酮類有效成分的提取。何春霞等採用正交最佳化試驗，以總黃酮得率作為考察指標，對影響歐洲鱗毛蕨總黃酮超音波提取的因素進行了研究，結果在最佳提取條件下，其得率可比傳統方法高出15%。
21 世紀初，隨著對超音波波理論研究的深入，超音波頻率和超音波能量作為重要的超音波參數在超音波提取過程中可能產生的影響被研究人員所認識和關注，並進行此方面的初步探索和研究。
Albu 等利用直插式和水浴式超音波輔助提取了芸香科植物鮮樣和乾樣中的鼠尾草酸，並與熱處理比較，發現超音波處理15min 達到較高的提取量，認為水浴超音波有利於大規模生產。
目前仍然不清楚，超音波參數是通過單個變數作用還是通過個多個變數的結合作用來影響植物材料。
超聲提取技術與其他新興技術的聯用
超音波-微波協同提取新技術將超聲與微波兩種作用方式相結合，充分利用超音波振動的空化作用以及微波的高能作用，克服了常規超音波和微波提取之不足，實現了低溫常壓條件環境下，對固體樣品進行快速、高效、可靠的預處理。
超音波提取和生物酶提取工藝結合可以明顯降低提取溫度，縮短提取時間，節約溶劑使用量，提高提取產量，並且對提取物的結構和理化性質無影響。
表面活性劑與超音波聯合使用，可在溶劑中形成分子液膜，增加液固接觸面積，協同超聲技術的特點，可提高提取率。
超聲強化超臨界CO2萃取技術是在超臨界CO2萃取的同時附加超聲場，從而降低萃取壓力和溫度，縮短萃取時間，最終提高萃取率的一項新技術。
