超声波在萃取技术中的应用.doc

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1、.超声波在萃取技术中的应用摘要：超声波萃取技术是近年来在分离提取中受到广泛关注的新技术，与其他萃取方法如索氏萃取、微波辅助萃取和超临界流体萃取比较，它在很多方面都显示出极大的优越性。介绍了超声波萃取技术的原理、特点，应用研究现状，结合具体实例对超声波萃取的优越性进行了直观的阐释，并对该技术的发展方向进行了展望。关键词：超声波；萃取技术1概述超声波萃取(Ultrasoundextraction，UE)，亦称为超声波辅助萃取、超声波提取，是利用超声波辐射压强产生的强烈空化效应、扰动效应、高加速度、击碎和搅拌作用等多级效应，增大物质分子运

2、动频率和速度，增加溶剂穿透力，从而加速目标成分进入溶剂，促进提取的进行。1.1超声波萃取的原理　超声波是指频率为20kHz~50MHz的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体——介质来进行传播。其穿过介质时，会产生膨胀和压缩2个过程。超声波能产生并传递强大的能量，给予介质极大的加速度。这种能量作用于液体时，膨胀过程会形成负压。如果超声波能量足够强，膨胀过程就会在液体中生成气泡或将液体撕裂成很小的空穴。这些空穴瞬间即闭合，闭合时产生高达3000MPa的瞬间压力，称为空化作用。这样连续不断产生的高压就像一连串小爆炸不断地冲击物质颗粒表面，

3、使物质颗粒表面及缝隙中的可溶性活性成分迅速溶出。同时在提取液中还可通过强烈空化，使细胞壁破裂而将细胞内溶物释放到周围的提取液体中。利用超声波的上述效应，从不同类型的样品中提取各种目标成分是非常有效的。1.2技术特点与常规的萃取技术相比，超声波萃取技术快速、价廉、高效。在某些情况下，甚至比超临界流体萃取(SFE)和微波辅助萃取还好。与索氏萃取相比，其主要优点有:①成穴作用增强了系统的极性，这些都会提高萃取效率，使之达到或超过索氏萃取的效率;②超声波萃取允许添加共萃取剂，以进一步增大液相的极性;③适合不耐热的目标成分的萃取;④操作时间比

4、索氏萃取短。超声波萃取优于SFE体现在:①仪器设备简单，萃取成本低得多;②..可提取很多化合物，无论其极性如何，因为超声波萃取可用任何一种溶剂。SFE事实上只能用CO2作萃取剂，因此仅适合非极性物质的萃取。超声波萃取优于微波辅助萃取体现在:①在某些情况下，比微波辅助萃取速度快;②酸消解中，超声波萃取比常规微波辅助萃取安全;③多数情况下，超声波萃取操作步骤少，萃取过程简单，不易对萃取物造成污染。对于超声波萃取来说，提取前样品的浸泡时间、超声波强度、超声波频率及提取时间等也是影响目标成分提取率的重要因素。1超声波萃取技术的应用目前，超声

5、波萃取技术已广泛用于食品、药物、工业原材料、农业环境等样品中有机组分或无机组分的分离和提取。2.1超声强化酶的萃取酶是动植物细胞内的一种活性蛋白，在体外极易失活，因此酶液的提取必须在较温和的条件下进行。一般说来，低温(0~4℃)和生理pH值(pH4~9)是两个必备的条件，相对其他物质的萃取条件，这是不利的，酶的产量也不会很高。运用超声波来强化酶的萃取的研究由来已久，并取得了一些积极的成果。值得注意的是，使用的超声功率不同，会带来完全相反的结果。Zetelaki.k用100W的超声波破碎机提取细胞内葡萄糖氧化酶，结果发现酶全部失活。而

6、Yoshio等用频率20kHz、声功率15W的超声波处理，葡萄糖氧化酶并未失活，并且酶产率得到了提高。林影等人的研究也得到了相似的结果，他们用20kHz的超声波作用于脆壁克鲁弗氏酵母生产菊糖酶时发现，如果声功率小于10W，则酶活力随功率增大而增大，当声功率大于10W时，酶活力下降。由此可见，超声萃取酶的主要机理是机械作用和稳态空化作用加强了传质过程。而较大功率下产生的瞬态空化及瞬时热效应能破坏细胞，使蛋白质变性，在酶液的萃取中这是不适宜的。2.2在食品工业的应用2.2.1油脂浸取超声场强化提取油脂可使浸取效率显著提高，还可以改善油脂

7、品质，节约原料，增加油的提取量。..毕红卫对比了匀浆法和超声波萃取γ2亚麻酸，结果表明，超声波法得到的油量多，比匀浆法增加12.8%。从花生中提取花生油，可使花生油的产量增加2.76倍。Gorodenrd等用超声波萃取技术提取葵花籽中油脂，使产量提高27%~28%。在棉籽量相同时，超声波处理1h提取的油量比不用超声波时提高了8.3倍。超声波也可用于动物油的加工提取，如鳕鱼肝油的提取等。苏联学者分别用300、600、800、1500kHz的超声波提取鳕鱼肝油，在2~5min内能使组织内油脂几乎全部提取出来，所含维生素未遭破坏，且油脂品

8、质优于传统方法。超声场不仅可以强化常规流体对物质的浸取过程，而且还可以强化超临界状态下物质的萃取过程。陈钧等对超声波强化超临界CO2流体萃取过程进行了试验研究，从麦芽胚中提取麦胚油，超临界流体萃取附加超声场后，麦胚油的提取率提高10%