微波輔助萃取y4

微波輔助萃取技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用微波輔助萃取(MicrowaveAssistedExtraction)MAE的萃取機(jī)理MAE的影響因素及特點(diǎn)MAE的應(yīng)用及前景微波輔助萃助微波和傳統(tǒng)的溶劑提取法相結(jié)合的一種萃取方法，利用不同結(jié)構(gòu)的化合物吸收微波能力的差異，使得細(xì)胞內(nèi)的某些成分被微波選擇性加熱，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而提高有效成分的溶出程度和速度。20世紀(jì)70年代，普通家用微波爐首次走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室；80年代，首次發(fā)表了微波用于植物提取的文獻(xiàn)；90年代商業(yè)化的(加拿大)MAP(microwave—assistedextractionprooess)開(kāi)始應(yīng)用于中藥有效成分的提??；MAE的萃取機(jī)理微波是波長(zhǎng)在1mm-1m之間的電磁波。頻率在300MHz-300000MHz之間。具有直線性、吸收性、穿透性和非電離性，頻率為15MHz~2450MHz

物質(zhì)中的極性分子在微波的作用下迅速活化，分子間大量的碰撞導(dǎo)致物質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)迅速升溫。不同的物質(zhì)的介電常數(shù)不相同。在微波場(chǎng)中，萃取體系中各種物質(zhì)被選擇性的加熱。被加熱的物質(zhì)的某些物理性質(zhì)發(fā)生改變，變得容易進(jìn)入到介電常數(shù)小到萃取溶劑中。

熱效應(yīng)加熱原理是通過(guò)離子傳導(dǎo)和偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)而直接作用于分子。離子傳導(dǎo)是離子在電磁場(chǎng)中的電泳移動(dòng)形成電流，介質(zhì)對(duì)離子流的阻礙而產(chǎn)生熱效應(yīng)。偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)是偶極子在電場(chǎng)中依照電場(chǎng)的極性重新定向排列，當(dāng)外加電場(chǎng)方向改變時(shí)重排隨之變化，這一過(guò)程造成極性分子運(yùn)動(dòng)和相互摩擦，使極性分子獲得能量并以熱的形式表現(xiàn)出來(lái)，介質(zhì)的溫度也不斷升高。MAE的萃取機(jī)理擴(kuò)散效應(yīng)微波產(chǎn)生的場(chǎng)加速萃取溶劑界面的擴(kuò)散速率，使溶劑和被萃取物質(zhì)充分的接觸。極性溶劑能更好的吸收微波，提高溶劑的活性，所以在微波輔助萃取中一般選用極性溶劑更有利。

微波作用包括：使細(xì)胞內(nèi)水分汽化；使一些蛋白質(zhì)和酶失活；提高溶劑的活性。一方面微波使細(xì)胞內(nèi)的一些極性分子成為激發(fā)態(tài)，或者使極性分子變性，細(xì)胞結(jié)構(gòu)不再“正?！?，或者極性分子釋放能量回到基態(tài)，所釋放的能量傳遞給其他物質(zhì)分子，加速其熱運(yùn)動(dòng)，縮短萃取組分的分子由物料內(nèi)部擴(kuò)散到溶劑界面的時(shí)間，從而提高萃取速率；另一方面微波不僅加熱溶劑，而且提高溶劑的活性，使其更多地溶解有效成分，并高效率傳遞入溶劑。MAE的特點(diǎn)及影響因素快只需要幾分鐘就可以達(dá)到傳統(tǒng)方法加熱多個(gè)小時(shí)才能達(dá)到的萃取效果：沒(méi)有容器壁傳熱，內(nèi)加熱;樣品及萃取溶劑中的極性分子在高頻微波場(chǎng)中短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量，極性分子高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致弱氫鍵的斷裂、離子遷移，加速了萃取溶劑對(duì)樣品的滲透，待分離成分很快溶劑化，使萃取時(shí)間顯著縮短。多麻黃堿的提取率由常規(guī)煎煮法的0.183%提高到0.485%，板藍(lán)根多糖的實(shí)驗(yàn)中，提取率由原來(lái)的0.81%提高到3.47%

選擇性強(qiáng)，純度高在高頻微波場(chǎng)中，對(duì)于介電常數(shù)小或介質(zhì)損耗小的物質(zhì)，微波入射可以說(shuō)是“透明”的。由于不同化合物具有不同的介電常數(shù)，所以微波萃取具有選擇性加熱的特點(diǎn)。溶質(zhì)和溶劑的極性越大，對(duì)微波能的吸收越大，升溫越快，促進(jìn)萃取速度；而對(duì)于非極性溶劑，微波幾乎不起加熱作用。MAE的特點(diǎn)及影響因素4.生物效應(yīng)（非熱特性）由于大多數(shù)生物體含有極性水分子，所以在微波場(chǎng)的作用下引起強(qiáng)烈的極性振蕩，容易導(dǎo)致細(xì)胞分子間氫鍵斷裂，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)被電擊穿破，促進(jìn)基體的滲透和萃取成分的溶劑化。有效保護(hù)功能成分。采用2.45GHz，導(dǎo)熱加熱迅速。

節(jié)能萃取時(shí)間:一般定在10-15分鐘內(nèi)。可節(jié)約50~90的時(shí)間，能耗小MAE的特點(diǎn)及影響因素5.高效與其他萃取方法相比，微波萃取能減少萃取試劑的消耗，易于后處理。例如微波萃取用于樣品分析時(shí)，一般萃取試劑用量約為30~40ml。微波萃取可以多種樣品在相同條件下同時(shí)萃取，目前一次最多可同時(shí)萃取12個(gè)樣。MAE的特點(diǎn)及影響因素MAE的特點(diǎn)及影響因素此外.微波萃取可實(shí)行時(shí)間、溫度、壓力控制，可保證在萃取過(guò)程中有機(jī)物不發(fā)生分解。微波萃取沒(méi)有熱慣性，易控制，所有參數(shù)均可數(shù)據(jù)化。生產(chǎn)線組成簡(jiǎn)單，節(jié)省投資。品質(zhì)高，可有效地保護(hù)食品、藥品以及其他化工物料中的功能成分；廢物少，符合環(huán)境保護(hù)要求。產(chǎn)量大MAE的特點(diǎn)及影響因素萃取溶劑的選擇對(duì)萃取結(jié)果的影響是至關(guān)重要的。萃取溶劑的選擇指標(biāo)只要是和目標(biāo)物質(zhì)的相似相溶性，和對(duì)萃取成分的后續(xù)操作干擾少

萃取溶劑可以是一元體系(極性溶劑)，也可以是二元體系(非極性溶劑加機(jī)型溶劑)，甚至可以是多元體系

微波劑量必須謹(jǐn)慎控制，輻射時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)溫度升得很高，甚至超過(guò)萃取溶劑的沸點(diǎn)，影響提取率

微波萃取的工藝流程原料預(yù)處理→萃取溶劑與樣品混合→微波萃取→冷卻→過(guò)濾→濾液→萃取溶劑與萃取組分分離→萃取組分原料預(yù)處理與其他萃取方法一樣，樣品在微波萃取之前一般要粉碎，以增大萃取溶劑與樣品的接觸面積，提高萃取效率。若實(shí)驗(yàn)室采用微波萃取進(jìn)行定量分析時(shí)，還要注意萃取樣品的均勻性和代表性。萃取溶劑的選擇萃取溶劑的選擇包括萃取溶劑的種類、組成和體積。由于不同物質(zhì)具有不同的介電常數(shù)，所以萃取溶劑的選擇在微波萃取中有非常重要的作用。對(duì)于萃取溶劑的選擇應(yīng)該考慮以下幾個(gè)方面：溶劑必須對(duì)微波透明或半透明，但應(yīng)具有一定的極性；溶劑對(duì)待分離成分有較強(qiáng)的溶解能力；溶劑對(duì)萃取成分的后續(xù)工作干擾較少。此外，還應(yīng)考慮萃取溶劑的沸點(diǎn)。一般常用的萃取溶劑有正己烷、二氯甲烷、甲醇、乙醇等。一般溶劑介電常數(shù)8~28微波輻射條件的選擇微波輻射條件包括微波輻射頻率、功率和輻射時(shí)間，它們對(duì)萃取效率具有一定的影響。不同的萃取目的采用不同微波輻射條件，針對(duì)不同的萃取原料，常研究三者對(duì)萃取率的影響，以選擇最佳的工藝條件。例如，從迷迭香和薄荷葉中萃取精油時(shí)，在其他條件不變的情況下，微波輻射功率從200w增加到640w時(shí)，精油的萃取率相應(yīng)增加，但不成正比關(guān)系。微波萃取溫度的選擇高壓下萃取溶劑沸點(diǎn)升高，微波萃取可以達(dá)到常壓下萃取溶劑所達(dá)不到的萃取溫度，這樣既可以提高萃取率又不至于使萃取物目的物分解。一般萃取溫度提高，萃取目的物回收率也相應(yīng)升高。影響萃取的因素溶劑：?jiǎn)我蝗軇?，混合溶劑水分或濕度：物料的含水率影響微波的吸收。干物料有時(shí)要加水，或用半透明萃取劑溫度：密閉容器中，內(nèi)部壓力可高達(dá)十幾個(gè)大氣壓，溶劑沸點(diǎn)提高，可高溫萃取115℃，平均回收率最大時(shí)間：一般10~15min，加熱1~2min即可達(dá)到要求溫度在微波萃取和微波化學(xué)液態(tài)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)者可以方便、直接、毫無(wú)障礙的觀察物料變化。添加物料或溶劑，隨機(jī)提取樣品，測(cè)量溫度、攪拌物料。微波萃取實(shí)驗(yàn)設(shè)備微波萃取製藥設(shè)備設(shè)備：密閉式，敞開(kāi)式設(shè)備要求微波使用發(fā)生源有足夠的功率和穩(wěn)定的工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)合理，能夠