超聲波提取&萃取儀

在微生物學(xué)中，超聲波主要用與細(xì)胞粉碎或分解。對(duì)液體進(jìn)行高強(qiáng)度超聲處理，傳遞到液體介質(zhì)中的聲波會(huì)導(dǎo)致交替高壓和低壓周期變換（周期隨頻率而定）。在低壓循環(huán)中，高強(qiáng)度的超聲波在液體中產(chǎn)生小的真空氣泡或空隙。當(dāng)氣泡達(dá)到無(wú)法吸收能量的體積時(shí)，它們就會(huì)在高壓循環(huán)中劇烈地坍塌。

這種現(xiàn)象被稱為空化現(xiàn)象。

在內(nèi)爆過(guò)程中，產(chǎn)生高溫(大約5000K)，和壓力（大約200atm）?？栈瘹馀莸膬?nèi)爆也會(huì)導(dǎo)致高達(dá)2.8米/秒的液體噴射。由此產(chǎn)生的剪切力可以打破細(xì)胞膜，改善物質(zhì)轉(zhuǎn)移。

超聲波可以對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生破壞性或結(jié)構(gòu)性的效果，這取決于所使用的超聲參數(shù)。

·蛋白質(zhì)和酶的提取

高強(qiáng)度超聲在細(xì)胞和亞細(xì)胞顆粒中提取的酶和蛋白質(zhì)是一種*而有效的應(yīng)用，因?yàn)樵谥参锖头N子中提取的有機(jī)化合物可以顯著改善，因此，超聲對(duì)潛在生物活性成分的提取和分離有潛在的好處，超聲波還可以幫助強(qiáng)化酶的治療效果，通過(guò)減少酶的數(shù)量或增加提取出的相關(guān)化合物的產(chǎn)量。

·脂肪和蛋白質(zhì)

超聲波通常用于改善植物種子的脂類和蛋白質(zhì)的提取，如大豆或其他油籽。在這種情況下，細(xì)胞壁的破壞促進(jìn)了壓力(冷或熱)，從而減少了壓縮物質(zhì)中的殘余油或脂肪。

適用于:水果中的花生，油菜，香草油，菜籽油，大豆，玉米

·酚類化合物和花青素的釋放

酶類，如果膠酶、纖維素酶和半纖維素酶在果汁加工中被廣泛應(yīng)用，以降解細(xì)胞壁，提高果汁的可萃取性。細(xì)胞壁基質(zhì)的破壞也會(huì)釋放成分，例如酚類化合物進(jìn)入果汁。超聲波可以改善提取過(guò)程，因此可以增加酚類化合物、生物堿和果汁的產(chǎn)量。
·微生物和酶失活

水果果汁和調(diào)味汁中是另一種超聲在食品加工中的應(yīng)用。
當(dāng)今巴氏滅菌法（在短時(shí)間內(nèi)保持溫度升高）仍然是微生物或酶滅活的見的處理方法，從而延長(zhǎng)保藏期，然而由于暴露在高溫下，這種熱法經(jīng)常對(duì)許多食品不利。

從熱催化反應(yīng)中產(chǎn)生的新物質(zhì)和對(duì)大分子的改性以及植物和動(dòng)物結(jié)構(gòu)的變形可能會(huì)降低食品的質(zhì)量。因此，熱處理會(huì)導(dǎo)致不良的感覺屬性改變，例如:質(zhì)地、味道、顏色、氣味和營(yíng)養(yǎng)成分，即維生素和蛋白質(zhì)。
超聲波是一種有效的非熱(最小)處理方法。

在局部由于空化效應(yīng)所產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致酶失活。在沒有破壞的細(xì)胞中，細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和代謝變化可以達(dá)到足夠低的水平，在大多數(shù)生鮮水果和蔬菜中發(fā)現(xiàn)的過(guò)氧化物酶的活性，可以特別與不加口味和色素的發(fā)展聯(lián)系在一起，通過(guò)使用超聲波可以大大減少色素的生長(zhǎng)。通過(guò)超聲、熱和壓力的同時(shí)應(yīng)用，可以更有效地抑制熱加工牛奶的脂肪酶和蛋白酶等耐熱性酶，能有效延長(zhǎng)牛奶和其他奶制品的保質(zhì)期。

超聲波已經(jīng)證明了它在破壞食物傳播病原體方面的潛力，比如大腸桿菌、沙門氏菌、隱孢子蟲和脊髓灰質(zhì)炎病毒。

適用于:保存果醬或配料，例如冰淇淋、果汁、調(diào)味料、肉制品、奶制品。
·大腸桿菌

為研究和學(xué)習(xí)生物而生產(chǎn)少量重組蛋白，大腸桿菌是的細(xì)菌，提純?nèi)?聚組氨酸尾，β-半乳糖酶，或麥芽糖，通常與重組蛋白結(jié)合，以使它們可以從細(xì)胞萃取物中分離出來(lái)，具有足夠的純度，以達(dá)到分析性的目的， 超聲波允可以限度地釋放蛋白質(zhì)，并保存重組蛋白的結(jié)構(gòu)和活性。
·藏紅花（番紅花）萃取

藏紅花被譽(yù)為世界市場(chǎng)上最昂貴的香料，因其精致的口味、苦澀的口感和迷人的黃色而聞名。藏紅花香料是從藏紅花紅花的紅色柱頭上獲得的，干燥后，這些部分作為調(diào)味料或色素劑使用。

超聲能顯著提高萃取率，大大降低處理時(shí)間，事實(shí)上，超聲提取的結(jié)果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的冷水萃取法。

·細(xì)胞破碎

在強(qiáng)烈的超聲波作用下，細(xì)胞或亞細(xì)胞中的酶或蛋白質(zhì)會(huì)因細(xì)胞分裂而釋放。細(xì)胞分裂是一個(gè)敏感的過(guò)程，因?yàn)榧?xì)胞壁能夠承受體內(nèi)的高滲透壓力，對(duì)細(xì)胞分裂的力量大小必需受控，以避免細(xì)胞內(nèi)不需要的物質(zhì)釋放，包括細(xì)胞碎片和核酸，或產(chǎn)生變性。

超聲波是細(xì)胞分裂的一種可控手段。超聲的機(jī)械效應(yīng)能更快更全面地滲透到細(xì)胞材料中，并改善物質(zhì)的轉(zhuǎn)移。

超聲波能使在溶劑對(duì)植物組織中有更大的穿透能力，并能改善質(zhì)量轉(zhuǎn)移。超聲波產(chǎn)生空化效應(yīng)破壞細(xì)胞壁，促進(jìn)基質(zhì)成分的釋放。
·質(zhì)量轉(zhuǎn)移

一般來(lái)說(shuō)，超聲能對(duì)細(xì)胞膜具有滲透性，并能顯著降低細(xì)胞膜的選擇性。超聲的機(jī)械活動(dòng)支持溶劑擴(kuò)散到組織中。當(dāng)超聲通過(guò)空化效應(yīng)的機(jī)械剪切力打破細(xì)胞壁時(shí)，它促進(jìn)了從細(xì)胞到溶劑的轉(zhuǎn)移。超聲空化的粒子直徑減小增加了固體與液相接觸的表面積。

·超聲波與溫度和壓力的協(xié)同效應(yīng)

當(dāng)與其他的抗菌方法結(jié)合時(shí)，超聲波往往更有效，例如:

壓力和超聲

壓力 溫度 超聲

本文建議將超聲與溫度、或壓力相結(jié)合的方法，處理枯草芽孢桿菌、芽孢桿菌、釀酒酵母和氧單胞菌。
·過(guò)程開發(fā)
與其他非熱化過(guò)程不同，如高壓水靜壓(HP)、壓縮二氧化碳(cCO2)和超臨界二氧化碳(co2)和高電場(chǎng)脈沖，
超聲波試驗(yàn)可以在實(shí)驗(yàn)室中很容易的得到，強(qiáng)度和空化特性可以很容易地適應(yīng)特定的提取過(guò)程來(lái)達(dá)到特定的目標(biāo)。振幅和壓力可以在很大范圍內(nèi)變化，從而確定的提取裝置。硬組織應(yīng)在超聲前進(jìn)行浸漬、研磨或粉碎。
·氧化

在控制超聲強(qiáng)度下，超聲對(duì)生物轉(zhuǎn)化和發(fā)酵的應(yīng)用可能會(huì)導(dǎo)致生物進(jìn)化的增強(qiáng)，這是由于誘導(dǎo)的生物效應(yīng)和促進(jìn)細(xì)胞大規(guī)模轉(zhuǎn)移的原因。

超聲(20kHz)對(duì)膽固醇對(duì)膽甾酮的氧化作用的影響。

Cholesterol + O2 = cholest-4-en-3-one + H2O2

該系統(tǒng)是一種典型的類固醇微生物轉(zhuǎn)換，基質(zhì)是水溶性固體。這一系統(tǒng)的*之處在于，細(xì)胞和固體都可能受到超聲波的影響，在一個(gè)足夠低的超聲波強(qiáng)度下，保存了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)完整性和維持他們的代謝活動(dòng)，觀察到顯著增強(qiáng)微生物生物轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)利率。
·*的技術(shù)

超聲空化效應(yīng)對(duì)提取和食物保存是一項(xiàng)新的強(qiáng)大的加工工藝，不僅可以安全、環(huán)保地應(yīng)用，而且在控制成本上也非常有效。

這種均質(zhì)化和保存的效果可以很容易地用于果汁和漿料(如橙子、蘋果、葡萄柚、芒果、葡萄、李子)以及蔬菜醬和湯，比如西紅柿醬或蘆筍湯。