超聲波提取的基本原理以及現存的問題

當大能量的超聲波作用于提取介質，在振動處于稀疏狀態時，介質被自然產物提取設備撕裂成許多小空穴，這些小空穴瞬時即閉合，閉合時產生高達幾千個大氣壓的瞬時壓力，即空化現象。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，同時超聲波產生的振動作用加強了胞內物質的釋放、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，被浸提的生物活性物質保持不變。

在空化發生時液體中的微小氣泡核在高強度超聲波作用下發生振蕩、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，在空化泡周圍產生高溫、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、凹蝕和粉碎作用創造了新的活性表面，這種界面效應使傳質表面積增大。空化時產生的湍動效應使固液界面中傳質邊界層變薄，導致界面層中溶質的濃度梯度減少速度大大高于其他方法。空化產生的微擾效應使固液傳質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，超聲場產生的聚能效應導致提取液溫度升高。湍流效應、微擾效應、界面效應和聚能效應與超聲場的頻率、功率及體系的溫度等有關。在天然產物提取過程中，細胞的破壁、溶質的擴散和平衡速度等與單位面積超聲功率相關，而且均會對提取效率和回收率產生影響，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廣泛應用，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模生產中的應用。