超声辅助萃取

分类：新闻中心
作者：萃取玄学
来源：互联网
发布时间：2024-09-12 08:23
访问量：

【概要描述】利用超声波(频率大于20千赫)的空化效应、热效应和机械作用使植物细胞壁及整个生物体在瞬间破裂，同时超声波产生的振动作用加强了胞内物质的释放、扩散和溶解，从而高效提取化学成分的方法。超声辅助萃取是经济、简单且有效的提取技术，能在一定程度上取代传统的提取方法。





超声辅助萃取

分类：新闻中心
作者：萃取玄学
来源：互联网
发布时间：2024-09-12 08:23
访问量：

详情

基本原理

利用超声波(频率大于20千赫)的空化效应、热效应和机械作用使植物细胞壁及整个生物体在瞬间破裂，同时超声波产生的振动作用加强了胞内物质的释放、扩散和溶解，从而高效提取化学成分的方法。超声辅助萃取是经济、简单且有效的提取技术，能在一定程度上取代传统的提取方法。

超声辅助萃取的作用机制是，在机械力以及液体中微气核空化化泡在声波的作用下振动所发生的生长和崩溃的两大作用力下，细胞壁破裂使微粒尺寸减小，促进了物质通过细胞膜的传质过程。超声波能在弹性介质中以纵波的方式进行传播，超声波发生器将输入的交流电转化为高频交流电信号，再通过超声波换能器将高高频交流电信号转换为高频机械振动。超声场因超声能量大小的不同，可分为高频超声和功率超声。超声波的波长短，频率高，因因此其能量高，穿透能力强，束射性和方向性好。其原理主要是超声波的空化作用和次级效应。

空化理论

超声波通过液体介质向四周传播，当声能足够高时，在疏松的半周期内，液相分子间的吸引力被打破，形成空化核。空化核的寿命约为0.1微秒，它在爆炸的瞬间可以产生大约4000开和1000兆帕的局部高温高压环境，并产生速度约110米/秒的具有强烈冲击力的微射流，然后该热点随之冷却，冷却率达10°开/秒，并并在液体中伴有强大的冲击波，使有机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解或自由基反应，为有机物的降解创造造极端的物理环境。

湍动效应

湍动效应主要是超声波在媒质中传播时，空化作用产生的微射流和冲击波加速了体系的湍动和固体颗粒间的碰撞，使固体微粒获得高加速度和动能，固体表面不断被剥离变薄，产生新的活活性表面，从而增加了固液接触面积，加快了传质速率。同时，微射流和冲击波还会对细胞组织产生强烈的物理剪切作用，使细胞损伤、破裂并释放出内含物，促使萃取液向胞内扩散渗透，提高细胞内有效成分的提取率。

聚能效应

聚能效应是指空化泡在超声场作用下破碎、聚集的能量瞬时释放时，产生的局部高温高压可能破坏固体微粒之间的次级键，降低相互作用力，从而提高传质速率。同时，超声波在介质中作传播时，聚集的能量不断被介质吸收，转变为热能，导致体系温度升高。温度适当升高有利于有效成分的溶解，提高传质速率和有有效成分的提取率。

机械剪切作用

在含少量聚合物的多相体系中，空化气泡崩灭会使传声媒质质的质点产生很大的瞬时速度和加速度，引起剧烈的振动，这种剧烈的振动在宏观上表现出强大的液体力学剪切力，使大分子主链链上的碳键产生断裂，可导致高分子降解。

混凝作用

超声波对混凝具有促进作用，当超声波通过有微小絮体颗料粒的液体介质时，其中的悬浮粒子开始与介质一起振动，但由于大小不同的粒子具有不同的振动速度，颗粒将相互碰撞、黏合，体积增大，最后沉淀。

影响因素

超声波提取技术是一种温和的物理方法，影响提取率的因素主要有萃取剂、液料比、萃取温度、超声波功率、超声波处理时间和超声波处理次数。一般以单因素试验为基础设计正交试验2，进行响应面分析或回归分析，来确定其最佳工艺条件。根据目标物质的极性，运用相似相溶原理，来选择合适的提取剂，但要考虑成本、环境污染等因素。液料比大，则提取效果较好，但给后续浓缩干燥增加难度，提取成本加大。温度低会限制传质速率区，但温度高一些化学物质容易受破坏。超声波功率越大，越有利于物质的溶出，但当物质溶解达到平衡时，超声波功率再大物质也难以溶解。一定时间内处理时间越长，提取率越高，但时间太长会使后续分离干燥困难。超声波处理次数越多，提取效果越好但超声波处理次数过多会增加各种成本。

超声辅助萃取技术已在环境、食品和天然产物样品的分离分分析中得到了广泛的应用，尤其在中草药有效成分如多酚、蒽醌类和多糖等的萃取分离中得到了良好应用。此外，超声波还具有行很好的杀菌作用，可以保证粗提液不变质。在传统的索氏提取法中辅以超声波的作用，能明显缩短萃取时间，提高萃取效率。

随着固相微萃取、液相微萃取、分散液液微萃取等样品前处处理方法的发展，超声波与微萃取方法结合能大大加快微萃取中的萃取平衡，从而提高萃取效率;此外，一些新型材料如离子液依体、碳纳米管也逐渐作为超声辅助萃取的萃取介质，用于环境污染物、天然产物有效成分的分离分析等领域，进一步拓展了超声转辅助萃取技术的应用与研究。

当然，近些年在世界咖啡师赛场上也屡见超声波装置的应用。简单阐述下其原理及作用，期待大家发现更多有趣的应用。

关键词：

扫二维码用手机看

上一个: 今天你吃洋葱了吗？

下一个: 令人着迷的“美拉德反应”

上一个: 今天你吃洋葱了吗？

下一个: 令人着迷的“美拉德反应”