超声波提取,也叫超声波萃取,是一种应用超声技术提取被分析物质的化学成分的分离技术,被广泛用于、、食品、农业、环境、工业原材料等样品中化学成分的提取工艺中。今天程诚小编就给大家简单介绍下超声波提取法的相关知识。
一、超声波提取的原理
超声波(频率介于20kHz~1MHz)是一种机械波,需要能量载体——介质来进行传播。
超声波提取的原理是利用超声波具有的空化效应、机械效应和热效应,通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取样品的化学成分。下面以材为例说明:
(1)空化效应:通常介质内部或多或少地溶解了一些微气泡,这些气泡在超声波的作用下产生振动,当声压达到一定值时,气泡由于定向扩散而增大,形成共振腔,然后突然闭合,这就是超声波的空化效应。这种气泡在闭合时会在其周围产生几千个大气压的压力,形成微激波,它可造成植物细胞壁及整个生物体破裂,而且整个破裂过程在瞬间完成,有利于有效成分的溶出。
(2)机械效应:超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动,从而强化介质的扩散、传播,这就是超声波的机械效应。超声波在传播过程中产生一种辐射压强,沿声波方向传播,对物料有很强的破坏作用,可使细胞组织变形,植物蛋白质变性;同时,它还可以给予介质和悬浮体以不同的加速度,且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度。从而在两者间产生摩擦,这种摩擦力可以使生物分子解聚,使细胞壁上的有效成分更快的溶解于溶剂之中。
(3)热效应:和其它物理波一样,超声波在介质中的传播过积是一个能量的传播和扩散过程,即超声波在介质的传播过程中,其声音不断被介质的质点吸收,介质将所吸收的能量全部或大部分转变成热能,从而导致介质本身和药材组织温度的升高,增大了有效成分的溶解速度。由于这种吸收声能引起物组织内部温度的升高是瞬间的,因此可以使被提取的成分的生物活性保持不变。
二、超声波提取的特点
超声波作用于液液、液固两相,多相体系,表面体系以及膜具面体系,会产生一系列的物理化学作用,并在微环境内产生各种附加效应如湍动效应、微扰效应、界面效应和聚应等,这些特点是其些常规手段不易获得的。
与常规的萃取技术相比,超声波萃取技术快速、价廉、。
与索氏提取相比,其主要优点有:
(1)成穴作用,增强了系统的极性,提高萃取效率,使之达到或超过索氏提取的效率。
(2)超声波萃取允许添加共萃取剂,以进一步增大溶剂的极性。
(3)适合不耐热的被测成分的萃取。
(4)操作时间比索氏提取短,通常仅需24~40min。
超声波提取和超临界流体萃取(SFE)比较:
(1)仪器设备简单,萃取成本低得多.
(2)可提取多种化合物,无论其极性如何,因为超声波萃取可用溶剂很多。SFE主要用CO2作萃取剂,基本上仅适合非极性物质的萃取。
超声波萃取和微波辅助萃取比较:
(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)超声波提取的适应性广,不受目标成分的极性、分子量大小的限制。
(4)提取液杂质少,待测成分易于分离、纯化。超声波提取可以不用或者少用提取剂,减少溶剂对环境的污染。
三、超声波提取设备和操作方法
超声波提取机由超声波电源、超南换能器和提取容器三部分街槽的底部或槽的两侧,上部敞口。
操作方法:在提取容器中加入适量的水作为传导介质,样品粉碎,称量,视其性质,有的需要用提取剂浸泡。将容器放入提取容器的槽中,开启超声波发生器,按照设定的条件超声一定时间后,停止超声,冷却至室温。连续超声提取也是一种很的提取方法,可以用于各种分析目的。
程诚小编结语:由于超声波提取具有提取温度低、提取率高、提取时间短的特点,对天然产物和生物活性成分的提取尤具优势。超声波提取不但在工业上有广泛的应用前景。在分析上已经成为多种样品前处理的重要手段。