微波辅助萃取

微波辅助萃取 微波辅助萃取(Microwave Aided Extraction，MAE) 目录微波辅助萃取的原理 1 微波辅助萃取的步骤 2 应用实例 3 4 结论 1. 微波辅助萃取的原理 微波一般是指波长在1mm 到1m 范围相 对频率为300- 300000MHz 的电磁波。 1. 微波辅助萃取的原理 微波萃取的机理可从两方面考虑 一方面微波辐射 过程是高频电磁波穿透萃取介质 到达物料的内部维 管束和腺胞系统。由于吸收微波能 细胞内部温度迅 速上升 使其细胞内部压力超过细胞壁膨胀承受能力 细胞破裂。细胞内有效成分自由流出 在较低的温度 条件下被萃取介质捕获并溶解。通过进一步过滤和分 离 便获得萃取物料。 微波加热原理(偶极子转动机理) 1. 微波辅助萃取的原理另一方面 微波所产生的电磁场 加速被萃取部分成分向萃取溶剂界面扩散速率用水作溶剂时 在微波场下 水分子高速转动成为激发态 这是一种高能量不稳定状态或者水分子汽化 加强萃取组分的驱动力或者水分子本身释放能量回到基态 所释放的能量传递给其他物质分子加速其热运动 缩短萃取组分的分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间 从而使萃取速率提高数倍 同时还降低了萃取温度 最大限度保证萃取的质量。 微波萃取设备及其原理工业微波设备必须满足的基本条件 ?微波发生功率足够大、工作状态稳定，一般应配备有温控附件;?设备结构合理、可随意调整、便于拆卸和运输、能连续运转、操作简便;?安全，微波泄漏符合要求。 考虑安全问题 结构 微波的工作 3.微波泄漏 2.结构合 符合要求 理、 可 1.微波功率 随意调 足够大、工 整、便于 作状态稳定 拆卸等 微波萃取设备的分类微波萃取设备分两类 1 2微波萃取罐 连续微波萃取线 微波萃取设备 两种微波设备间歇式微波萃取设备 连续式微波萃取设备 微波辅助萃取常见的设备微波萃取设备 微波萃取仪 温压双控微波萃取 2.微波辅助萃取的步骤1986年首次报道(文献1)?准确称取一定量的待测样品置于微波制样杯内 根据萃取物情况加入适量的萃取溶剂不超过50mL 。?按微波制样要求 把装有样品的制样杯放到密封罐中 然后把密封罐放到微波制样炉里。设置目标温度和萃取时间 加热萃取直至加热结束。?把制样罐冷却至室温 取出制样杯 过滤或离心分离 制成可进行下一步测定的溶液。微波萃取的基本工艺流程 萃取步骤之溶剂的选择 溶剂的极性对萃取效率有很大的影 响。不同的基体所使用的溶剂也完全不 同。 从植物物料中萃取精油或其它有用物质一般选 用非极性溶剂。这是因为非极性溶剂介电常数小对 微波透明或部分透明这样微波射线自由透过对微波 透明的溶剂到达植物物料的内部维管束和腺细胞内 细胞内温度突然升高而且物料内的水分大部分是在 维管束和腺细胞内因此细胞内温度升高更快而溶 剂对微波是透明或半透明 的受微波的影响小温度 较低。连续的高温使其内部压力超过细胞壁膨胀的 能力从而导致细胞破裂细胞内的物质自由流出传 递转移至溶剂周围被溶解。 萃取步骤之溶剂的选择 对于其它的固体或半固体试样一般选 用极性溶剂。这主要是因为极性溶剂能更 好的吸收微波能从而提高溶剂的活性 有利于使固体或半固体试样中的某些有 机物成分或有机污染物与基体物质有效 地分离。 微波萃取与传统热萃取萃取步骤的区别 传统热萃取是以热传导、热辐射等方式由外 向里进行 而微波萃取是通过偶极子旋转和离子 传导两种方式里外同时加热 极性分子接受微波 辐射的能量后 通过分子偶极的每秒数十亿次的 高速旋转产生热效应 这种加热方式称为内加热 相对地 把普通热传导和热对流的加热过程称为 外加热。与外加热方式相比 内加热具有加热速 度快、受热体系温度均匀等特点。通过比较发现 在索氏萃取、超声萃取、超临界萃取SFE和微 波帮助萃取法MAE中 以MAE回收率及效率均 较高。(文献3，4) 3.微波辅助萃取实际应用举例 在天然食用色素提取上的应用A 在茶叶加工领域的应用B 在 在 在天然产物提取方面的应用C 在中药有效成分提取方面的应用D A.在天然食用色素提取上的应用 ?在萃取柚皮色素时，利用微波浸取可以使固—液浸取过程得到明显强化，浸取效率要比传统方法高得多。采用微波强化浸取柚皮—水体系时，仅需4min便可以使整个浸取过程达到平衡;而传统方法则需要120min左右才能达到浸取柚皮素的最大量，几乎为微波浸取时间的倍，并且利用微波柚皮中的天然色素比传统热浸取法所消耗的能量要少得多，这在能源日益紧张的今天是非常具有实际意义的。(文献4) A.在天然食用色素提取上的应用 ?对栀子黄色素提取的传统浸取工艺 进行改进，研究用微波萃取法提取该色素 的工艺条件:微波提取功率210w、提取剂 采用500g/L乙醇水溶液、时间为80s、提 取级数2级、料液比1:12.应用该法色素提 取率达98.2，色价56.94，优于传统工艺 (对应的提取率为92.1，色价为50.50) 文献5 B.在茶叶加工领域的应用 用微波萃取法对茶多酚、咖啡碱气和茶 多糖的复合提取进行研究。最佳浸取条件 为:提取时间3min，料液比为1:20，再用 50?水浴浸取10min。茶多酚浸出率高达 90.73，高于乙醇水溶液浸提。(文献6) C.在天然产物提取方面的应用 对微波辅助提取西番莲籽，与传统的 索氏提取法相比，具有提取时间短、溶剂 用量少、溶剂回收率高、产品提取率高、 所得产品色泽清亮、气味清新等优点。将 传统提取工艺与微波结合，可以降低生产 成本、提高生产率，具有广泛的应用价 值。(文献7) D.在中药有效成分提取方面的应用 将微波技术用于芦蒿黄酮类化合物的提取，发现其具有省时、高效、节能等优点;而且提取物不易发霉、变质，同时易于分离纯化。最后得出微波提取的最佳工艺条件为:功率为200W，时间为10min，料液比为1:25，pH值为10，提取次数为2次。(文献8)