超聲波分離提取法在食品工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀研究

超聲提取即超聲萃取，是從固體物料中提取有用成分【1】。利用超聲波可以從植物中提取多糖，蛋白質(zhì)，油脂，色素和中草藥成分及生物活性物質(zhì)等；具有提取效率高，提取時(shí)間短，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，有效成分易于分離、純化等優(yōu)點(diǎn)。

1超聲波萃取的機(jī)理

超聲波是指頻率為20千赫～50兆赫左右的機(jī)械波。超聲波在傳遞過(guò)程中存在著的正負(fù)壓強(qiáng)交變周期，在正相位時(shí)，對(duì)介質(zhì)分子產(chǎn)生擠壓，增加介質(zhì)原來(lái)的密度；負(fù)相位時(shí)，介質(zhì)分子稀疏、離散，介質(zhì)密度減小。【2】超聲波是在溶劑和樣品之間產(chǎn)生許多次級(jí)效應(yīng)，如空化、乳化、擴(kuò)散、擊碎、化學(xué)效應(yīng)等，導(dǎo)致溶液內(nèi)氣泡的形成、增長(zhǎng)和爆破壓縮，從而使固體樣品分散，增大樣品與萃取溶劑之間的接觸面積，促進(jìn)植物體中有效成分的溶解，提高目標(biāo)物從固相轉(zhuǎn)移到液相的傳質(zhì)速率，加快了提取過(guò)程的進(jìn)行，并提高了藥物有效成分的提取率。

2超聲波萃取一般方法及工藝流程：

在容器中加入提取溶媒（水、乙醇或其他有機(jī)溶劑等），將原料根據(jù)需要粉碎或切成顆粒狀，放入提取溶媒中；容器的外壁粘接換能器振子或?qū)⒄褡用芊庥诓讳P鋼盒中投入容器中；開(kāi)啟超聲波發(fā)生器，振子向提取溶媒中發(fā)出超聲波，超聲波在提取溶媒中產(chǎn)生的‘空化效應(yīng)’和機(jī)械作用一方面可有效地破碎藥材的細(xì)胞壁，使有效成分呈游離狀態(tài)并溶入提取溶媒中，另一方面可加速提取溶媒的分子運(yùn)動(dòng)，使得提取溶媒和藥材中的有效成分快速接觸，相互溶合、混合。

超聲波萃取植物有效成分的應(yīng)用：

1多糖的超聲法提取應(yīng)用

超聲法提取多糖，提取時(shí)間短 、提取量多 、無(wú)須加熱 、反應(yīng)過(guò)程無(wú)物料損失和副反應(yīng)、避免多糖的分解等�！�3】趙二勞等通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了超聲提取南瓜多糖的影響和效果并進(jìn)行優(yōu)化處理，結(jié)果表明：以水為提取劑，預(yù)浸時(shí)間10min,超聲作用時(shí)間20ｍin，提取溫度60℃,超聲波功率80Ｗ,占空比為1時(shí)，樣品中南瓜多糖提取量可達(dá)42.6mg/g。【4】

2蛋白的超聲波提取應(yīng)用

目前提取植物蛋白多采用堿溶酸沉法、酶解法或堿溶酸與酶解的復(fù)合方法。而超聲波提取可以降低提取溫度，減少蛋白質(zhì)的變性沉淀，得到優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)，安全可靠，對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值影響較小。因此，蛋白的超聲波提取已經(jīng)越來(lái)越得到重視。袁道強(qiáng)等采用超聲波法提取小麥胚芽蛋白，得出*適提取條件：料水比為1：25，ｐＨ 為 9．0＇，超聲處理時(shí)間為 20＇ ｍｉｎ，功率為 20＇0＇ Ｗ，此條件下小麥胚芽蛋白的提取率達(dá)到 98．68 ％，與普通的堿溶酸沉法相比，提取率提高了29．66 ％�！�5】

3油脂的超聲波提取應(yīng)用

超聲場(chǎng)強(qiáng)化提取油脂可使浸取效率顯著提高 ,還可以改善油脂品質(zhì) ,節(jié)約原料 ,增加油的提取量.植物油脂的提取目前使用*多的是溶劑浸出法. 將超聲技術(shù)作為一種輔助手段應(yīng)用到溶劑浸出法中 ,會(huì)使含油細(xì)胞更容易破裂 ,油脂分子更容易釋放出來(lái) ,提高了提取效率 ,而且還可使植物油中的生理活性成分得以保持 , 提高了油脂的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值. 【6】

4天然色素的超聲法提取應(yīng)用

合成色素由于安全性問(wèn)題在使用上已逐漸受到控制，天然色素的需求日益增多，傳統(tǒng)提取色素多用乙醇浸提法, 存在損失大、周期長(zhǎng)、工序多、提取率低等缺點(diǎn), 利用超聲波提取得優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)研究新的天然色素提取方法是很有必要的。茹宗玲等利用超聲波作用提取月季花紅色素，結(jié)果表明其*佳條件是：溶劑為50%乙醇PH＝1-2料液比為1∶4、提取時(shí)間為10min、提取級(jí)數(shù)為二級(jí)。【7】

5天然藥物活性成分的超聲波提取應(yīng)用

常規(guī)法 （ 煎煮法 、溶劑浸提法等） 提取中草藥有效成分和生物活性物時(shí)間長(zhǎng) , 提取率不高，有效成分損失大等缺點(diǎn)。利用超聲波提取不僅可以改進(jìn)以上缺點(diǎn),還可以可以避免高溫對(duì)提取成分的影響，防止有效成分的結(jié)構(gòu)被破壞 。郭孝武用超聲波從黃連中提取小檗堿與常規(guī)堿性浸泡工藝對(duì)照得 , 超聲提取30min 所得到的小檗堿提取率比堿性浸泡 24h 高 50 %以上 。【8】周志華從人參根中提取三萜皂甙—人參皂甙 , 以熱甲醇浸泡工藝為對(duì)照 , 僅需超聲提取 10min , 就獲取熱提 6h 所得的人參皂甙 。【9】

前景及展望

超聲波在植物天然成分提取中的應(yīng)用已顯示出明顯的優(yōu)勢(shì) , 并已逐步被人們所注意。對(duì)超聲波作用機(jī)制及其輔助提取機(jī)制應(yīng)進(jìn)行深入研究，以便建立一套較為通用的模型，【10】更大為不同提取對(duì)象操作條件提供依據(jù)。相信超聲波提取技術(shù)及其輔助方法在植物有效成分的提取中將發(fā)揮它應(yīng)有的作用。