超聲及微波輔助萃取課件

1、1微波與超聲輔助2 超聲波是指頻率為2O千赫-5O兆赫的電磁波，它是一種機(jī)械波，需要能量載體(介質(zhì))來(lái)進(jìn)行傳播。超聲波在工業(yè)應(yīng)用方面，可以進(jìn)行清洗、干燥、殺菌、霧化及無(wú)損檢測(cè)等，是一種非常成熟且廣泛應(yīng)用的技術(shù)。 超聲提取技術(shù)是近年來(lái)應(yīng)用在中草藥有效成分提取分離方面的一種最新的較為成熟的手段。 研究表明，利用超聲波產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)、高加速度、強(qiáng)烈空化效應(yīng)、熱效應(yīng)、攪拌作用等，都可以加速藥物有效成分進(jìn)入溶劑，從而提高提取效率，縮短提取時(shí)間，節(jié)約溶劑，并且免去了高溫對(duì)提取成分的破壞。 微波萃取技術(shù)是利用微波的熱效應(yīng)對(duì)樣品及其有機(jī)溶劑進(jìn)行加熱，從而將目標(biāo)組分從樣品基體中分離出來(lái)的一種新型高效分離技術(shù)。與

2、傳統(tǒng)萃取技術(shù)相比，微波萃取技術(shù)具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為“綠色萃取技術(shù)”，并已成為實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化的主要關(guān)鍵技術(shù)之一。微波與超聲輔助3(1)超聲輔助萃取的基本原理 (2)超聲提取的特點(diǎn)(3)超聲輔助分離工程的分類(4)超聲分離過(guò)程的設(shè)備及操作(5)影響超聲提取分離的因素3.1 超聲輔助萃取Ultrasound-Assisted Extraction UAE4超聲輔助萃取的基本原理 1.1 原理 (1) 空化效應(yīng) 超聲提取最主要的機(jī)理是超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)。超聲空化是指液體中的微小泡核在超聲波的作用下被激活, 表現(xiàn)為泡核振蕩、生長(zhǎng)、收縮乃至崩毀等一系列動(dòng)力學(xué)過(guò)程。泡核在瞬間空化崩毀時(shí)可形成高達(dá)50

3、00K以上的局部熱點(diǎn), 壓力可達(dá)數(shù)十乃至上百兆帕, 隨著高壓的釋放, 將在液體中形成強(qiáng)大的沖擊波( 均相) 或高速射流( 非均相)。在提取過(guò)程中, 這種強(qiáng)大的沖擊波能夠有效地減少、消除溶劑與水相之間的阻滯層, 從而加大傳質(zhì)效率。同時(shí), 沖擊波和高速射流對(duì)動(dòng)植物細(xì)胞組織產(chǎn)生一種強(qiáng)大的物理剪切力, 使之變形、破裂, 并釋放出內(nèi)含物, 這大大加速了提取過(guò)程。 5超聲輔助萃取的基本原理 1.1 原理 (2)機(jī)械效應(yīng) 將超聲波技術(shù)應(yīng)用于中藥材有效成分的提取，是基于惠更斯波動(dòng)理論和超聲波在液體連續(xù)介質(zhì)中傳播時(shí)特有的物理性質(zhì)?；莞共▌?dòng)原理指出，波動(dòng)(包括起源于波源的振動(dòng))在連續(xù)介質(zhì)中傳播時(shí)，在其波陣面上將

4、引起介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，波前在介質(zhì)中達(dá)到的每一點(diǎn)都將引起相鄰質(zhì)點(diǎn)的震動(dòng)和成為新的波源。簡(jiǎn)而言之，波動(dòng)使其傳播路徑上的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都將獲得加速度和動(dòng)能。采用超聲頻率為f=28kHz時(shí)，經(jīng)計(jì)算在水中超聲波可使水的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)加速度達(dá)重力加速度(g=9.8ms2 )的二千倍以上。并由速度公式可計(jì)算出簡(jiǎn)諧振動(dòng)的最大速度介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能E=1/2mv2，換言之，水介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在超聲波作用下，將把二千倍于重力加速度的巨大加速度和每秒鐘28000次獲得最大速度l17mms的巨大速度和動(dòng)能作用于中藥材有效成分質(zhì)點(diǎn)上，使之獲得巨大的速度和動(dòng)能，迅速逸出藥材基體而游離于水中。 7超聲輔助萃取的基本原理 1.1 原理 (4)其他效應(yīng)

5、 另外, 超聲波的許多次級(jí)效應(yīng), 如溶化、擴(kuò)散、擊碎、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)、凝聚效應(yīng)等, 也能加速中草藥有效成分在溶劑中的擴(kuò)散釋放, 促進(jìn)中草藥有效成分與溶劑混合, 有利于提取。8固-液萃取液-液萃取超聲強(qiáng)化結(jié)晶超聲凝聚超聲強(qiáng)化過(guò)濾和脫水聲強(qiáng)強(qiáng)化吸附與解析超聲輔助萃取的種類10超聲輔助萃取的特點(diǎn)4 適應(yīng)性廣。超聲提取中藥材不受成分極性、分子量大小的限制，適用于絕大多數(shù)種類中藥材和各類成分的提取;5提取藥液雜質(zhì)少，有效成分易于分離、純化;6提取工藝運(yùn)行成本低，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著;7操作簡(jiǎn)單易行，設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)方便。11超聲輔助萃取的設(shè)備簡(jiǎn)介HF-100-500“隆達(dá)”循環(huán)超聲提取機(jī)型號(hào)HF-100B

6、HF-200BHF-500B有效容積(L)100200500超聲功率(W)200-3000300-3600300-5400最大功率(W)450053006100可控溫度室溫-55室溫-55室溫-55攪拌速度(rpm)0-20000-20000-2000材料不銹鋼不銹鋼不銹鋼處理能力A (kg/hr)16.0-40.030.0-75.076.0-190.0能耗B(kwh/kg)0.12-0.200.10-0.150.07-0.14主體尺寸LWH (mm)96065018501060750200012609602200控制尺寸LWH (mm)5005001350500500135050050014

7、5012超聲輔助萃取的設(shè)備簡(jiǎn)介效率高 采用機(jī)械攪拌和超聲循環(huán)強(qiáng)化提取,提取時(shí)間短（常規(guī)方法的幾十分之一）,工作效率高。以從青蒿（黃花蒿）提取青蒿素（一種特效的瘧疾治療藥物和抗腫瘤藥物等）為例，常用的提取方法提取時(shí)間在24小時(shí)至48小時(shí)，而在相同的條件下，采用循環(huán)超聲提取機(jī)提取時(shí)間僅為0.5小時(shí)。 50升裝置的物料處理能力相當(dāng)于2.4立方（2400升）常規(guī)提取罐。提取能耗低 小功率超聲波即可破碎提取大量物料，一般均在室溫下提取，無(wú)須大功率攪拌和耗費(fèi)大量加熱能源。單位物料處理量能耗較常規(guī)提取方法降低50%以上。14超聲輔助萃取的設(shè)備簡(jiǎn)介管道式超聲波提取成套設(shè)備 連續(xù)化管道式超聲波提取成套設(shè)備，是一

8、套先進(jìn)的機(jī)電一體化成套設(shè)備，其主體是管道式超聲波提取機(jī)，配備藥材輸送、溫度調(diào)控、料液調(diào)控、藥渣處理、藥液處理、WIP在線清洗、集中電氣操作控制等輔助系統(tǒng)構(gòu)成。 超聲提取管段解決了超聲波提取工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)難題， 151、超聲參數(shù)的選擇超聲波頻率超聲波強(qiáng)度超聲時(shí)間溶劑浸漬時(shí)間2、溶劑選擇影響超聲輔助萃取的因素17超聲提取技術(shù)在中藥及天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用2、黃酮類成分 黃酮類化合物具有降壓、降血脂和抑制血小板聚集等功效，廣泛存在于天然產(chǎn)物中。黃酮類化合物的傳統(tǒng)提取方法主要有水煎煮法、浸漬法和堿提酸沉法，缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，且收率較低。 Mauricio A Rostagno等用超聲法提取大豆異黃酮，

9、發(fā)現(xiàn)用體積分?jǐn)?shù)50%的乙醇做溶劑，在60下提取20 min便可獲得最佳的提取效率，且高于常規(guī)的提取方法。18超聲提取技術(shù)在中藥及天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用3、皂苷類成分 皂苷是存在于植物中的一類結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的苷類化合物，常用水加熱提取或用有機(jī)溶劑浸漬提取，耗時(shí)長(zhǎng)，提取效率低。 Jianyong wu等用超聲提取技術(shù)提取人參皂苷，比常規(guī)提取方法快3倍，提取效率高，更易于純化，并且由于其提取溫度低，所得的人參皂苷的活性也較常規(guī)方法高。19超聲提取技術(shù)在中藥及天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用4、生物堿類成分 生物堿是一類來(lái)源于植物的堿性含氮有機(jī)化合物，它通常是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的雜環(huán)化合物，是中草藥中重要的有效成分之一。常規(guī)

10、的提取方法時(shí)間長(zhǎng)，效率低。 Yuegang Zuo等 提取藥物配方中的煙堿，發(fā)現(xiàn)用超聲提取法提取不到20min就可獲得常規(guī)冷浸法24h的提取效率，并且溶劑用量只有常規(guī)方法的16。20超聲提取技術(shù)在中藥及天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用5、萜類和揮發(fā)油 萜類化合物是一類具有廣泛生物活性的天然藥物有效成分，而植物中的揮發(fā)油大多富含萜和倍半萜類化合物。揮發(fā)油的沸點(diǎn)較低，其傳統(tǒng)提取工藝是水蒸氣蒸餾法，但該法存在提取溫度高、提取時(shí)間長(zhǎng)、易破壞有效成分的缺陷，導(dǎo)致提取收率較低。 Athanasios C Kimbaris等同時(shí)用水蒸餾提取法、微波輔助水蒸餾提取法和超聲提取法提取大蒜中的揮發(fā)油，比較發(fā)現(xiàn)3種方法所得的揮

11、發(fā)油的得率和性質(zhì)不盡相同，但超聲提取法可減少對(duì)熱敏性化合物的破壞，并且實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，具有工業(yè)化生產(chǎn)的價(jià)值。21超聲提取技術(shù)在中藥及天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用6、有機(jī)酸類成分 有機(jī)酸是一類含羧基的化合物(不包括氨基酸)，廣泛分布在中草藥中，是很多中藥的活性成分 。 Hui Li等用超聲提取法提取新鮮杜仲葉中的綠原酸，發(fā)現(xiàn)最佳條件為體積分?jǐn)?shù)7O 的甲醇溶液，料液比1:2O，提取時(shí)間30min，提取3次，用該條件提取新鮮的杜仲葉、新鮮的杜仲皮、杜仲皮飲片和其它4種中藥中的綠原酸，得率均高于傳統(tǒng)提取方法。22超聲提取技術(shù)在中藥及天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用7、蛋白質(zhì)、酶類成分 傳統(tǒng)的堿提法提取蛋白質(zhì)和酶效率低、純度

12、低，而且耗時(shí)，生產(chǎn)成本高；而酶法雖然可以提高提取效率，但是酶易失活，價(jià)格昂貴，故生產(chǎn)過(guò)程難以控制，生產(chǎn)成本高。 Furuki Takao等 人利用超聲波對(duì)細(xì)胞壁的破碎能力提取大腸桿菌中的蘋果酸酶，發(fā)現(xiàn)對(duì)于100 mL 的大腸桿菌樣品，超聲處理20 min就可獲得最高的提取效率，優(yōu)于常規(guī)方法。24超聲輔助萃取技術(shù)展望1、超聲提取過(guò)程基礎(chǔ)理論的深化研究 目前，雖然國(guó)內(nèi)外工作者在這方面做了不少工作，并提出了一些超聲提取的機(jī)理，但是超聲提取是多種效應(yīng)共同作用的結(jié)果，再加上目標(biāo)提取物和提取溶劑結(jié)構(gòu)的影響，在提取機(jī)理方面還有很多工作要做，以期建立完善的超聲提取過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型，從而為超聲提取過(guò)程的設(shè)計(jì)和優(yōu)

13、化提供理論依據(jù)。252、超聲提取過(guò)程的強(qiáng)化研究 由于超聲提取的機(jī)理尚未完全解釋清楚，一些未知的因素也會(huì)影響超聲提取的效率，如采用復(fù)頻共振方式，比單一頻率提取效率大大提高，此外，占空比對(duì)超聲提取效率及提取物的純度也有一定的影響。為進(jìn)一步提高提取效率，也可考慮將超聲提取技術(shù)與微波提取技術(shù)聯(lián)用。27(1)微波輔助萃取的基本原理 (2)微波輔助萃取的特點(diǎn)(3)微波輔助萃取的操作及步驟(4)影響微波輔助萃取分離的因素3.2 微波輔助萃取Microwave-Assisted Extraction MAE28微波萃取微 波金屬水分29微波萃取3031微波輔助萃取的基本原理 1.1 原理 微波是波長(zhǎng)1mm-1

14、m、頻率300-300000MHz的電磁波。 MAE的原理涉及兩方面： 一是微波輻射能穿透提取介質(zhì)，到達(dá)物料內(nèi)部，使基質(zhì)內(nèi)部溫度迅速上升，增大了被分離物質(zhì)在介質(zhì)中的溶解度； 二是微波所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)加速了被萃取成分向溶劑的擴(kuò)散。 微波加熱是材料在電磁場(chǎng)中由介質(zhì)損耗而引起的“體加熱”或“內(nèi)加熱” 。 微波加熱是通過(guò)空間或媒質(zhì)以電磁波形式將微波電磁能轉(zhuǎn)變成熱能，其機(jī)理包括離子傳導(dǎo)機(jī)理和偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)理，物質(zhì)的加熱過(guò)程與物質(zhì)內(nèi)部分子的極化有著密切的關(guān)系. 32 MAE機(jī)理是復(fù)雜的，它與目標(biāo)物和基質(zhì)特性有關(guān)，目前還沒(méi)有統(tǒng)一完整的理論。1991年P(guān)are等提出了微波輔助提取天然產(chǎn)品成分的機(jī)理假設(shè)：微波射線自

15、由透過(guò)對(duì)微波透明的溶劑，到達(dá)植物物料的內(nèi)部維管束和腺細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)溫度突然升高，連續(xù)的高溫使其內(nèi)部壓力超過(guò)細(xì)胞壁膨脹的能力，致細(xì)胞破裂，細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)自由流出傳遞至周圍的溶劑中被溶解。李核等的研究結(jié)果也證實(shí)了這一機(jī)理。(1)微波輔助萃取的基本原理33 Eskilsson等根據(jù)微波的頻率與分子轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的關(guān)聯(lián)性闡述了MAE機(jī)理，認(rèn)為物質(zhì)的介電常數(shù)、比熱、形狀及含水量的不同，各物質(zhì)吸收微波能的能力不同，其產(chǎn)生的熱能及傳遞給周圍環(huán)境的熱能也不同，這種差異使萃取體系中的某些組分或基體物質(zhì)的某些區(qū)域被選擇性加熱，從而使被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離出來(lái)，進(jìn)入介電常數(shù)小、微波吸收能力差的萃取劑中。 不同種類的物

16、質(zhì)在不同微波條件下其耗散因子(tan =介電損耗物質(zhì)的介電常數(shù))的變化規(guī)律不同，通過(guò)控制微波輻射頻率和功率改變tan，可使某種萃取組分微波吸收達(dá)到最大，從而實(shí)現(xiàn)提高萃取速率和選擇性的目的。 范華均等的研究結(jié)果也表明微波對(duì)中藥材的作用與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，作用效果有別。對(duì)于鱗莖基質(zhì)堅(jiān)韌、富有彈性的石蒜，和木質(zhì)基質(zhì)致密、脆硬的虎杖，其影響程度有較大差異，它們?cè)贛AE提取過(guò)程中所表現(xiàn)的提取行為和動(dòng)力學(xué)過(guò)程特征，分別符合擴(kuò)散傳質(zhì)機(jī)制和細(xì)胞破壁機(jī)制。34(2)微波輔助萃取的特點(diǎn) 微波具有波動(dòng)性、高頻性、熱特性和非熱特性四大特點(diǎn)，這決定了微波萃取具有以下特點(diǎn)。試劑用量少、節(jié)能、污染小。(2) 加熱均勻，且熱效率較

17、高。 傳統(tǒng)熱萃取是以熱傳導(dǎo)、熱輻射等方式自外向內(nèi)傳遞熱量，而微波萃取是一種“體加熱”過(guò)程，即內(nèi)外同時(shí)加熱，因而加熱均勻，熱效率較高。微波萃取時(shí)沒(méi)有高溫?zé)嵩?，因而可消除溫度梯度，且加熱速度快，物料的受熱時(shí)間短，因而有利于熱敏性物質(zhì)的萃取。35(2)微波輔助萃取的特點(diǎn) (3) 微波萃取不存在熱慣性，因而過(guò)程易于控制。 (4) 微波萃取無(wú)需干燥等預(yù)處理，簡(jiǎn)化了工藝，減少了投資。 (5) 微波萃取的處理批量較大，萃取效率高、省時(shí)。與傳統(tǒng)的溶劑提取法相比，可節(jié)省50-90的時(shí)間。36(6) 微波萃取的選擇性較好。由于微波可對(duì)萃取物質(zhì)中的不同組分進(jìn)行選擇性加熱，因而可使目標(biāo)組分與基體直接分離開(kāi)來(lái)，從而可提

18、高萃取效率和產(chǎn)品純度。(7) 微波萃取的結(jié)果不受物質(zhì)含水量的影響，回收率較高。 37 基于以上特點(diǎn)，微波萃取常被譽(yù)為“綠色提取工藝”。 當(dāng)然，微波萃取也存在一定的局限性。 (1)微波萃取僅適用于熱穩(wěn)定性物質(zhì)的提取，對(duì)于熱敏性物質(zhì)，微波加熱可能使其變性或失活。 (2)微波萃取要求藥材具有良好的吸水性，否則細(xì)胞難以吸收足夠的微波能而將自身?yè)羝疲a(chǎn)物也就難以釋放出來(lái)。 (3)微波萃取過(guò)程中細(xì)胞因受熱而破裂，一些不希望得到的組分也會(huì)溶解于溶劑中，從而使微波萃取的選擇性顯著降低。38(3)微波輔助萃取的操作及步驟 MAE技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，關(guān)鍵在于其裝置本身的發(fā)展和完善。根據(jù)萃取罐的類型，MAE裝置可分為

19、密閉式和開(kāi)罐式兩類。 國(guó)外已商品化密閉式微波輔助萃取儀器主要有美國(guó)CEM公司的MARS系列、MDS系列、MES-lO00。 圖為CEM公司制造的一種密閉式微波輔助萃取裝置，該裝置可自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度、壓力，實(shí)現(xiàn)溫-壓可控萃取。在密閉式裝置中，最大壓力可達(dá)600-1000kPa，溶劑沸點(diǎn)也相應(yīng)提高，有利于有效成分的萃取，且不易損失。39 國(guó)產(chǎn)商品化密閉式微波輔助萃取儀器有上海新儀公司的MDS系列、北京美誠(chéng)公司的WR系列和北京雷明公司的MSP-100D等。另外，一些研究者根據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究的需要，將普通家用微波爐改造成密閉式微波輔助萃取裝置，如孟慶華等將實(shí)驗(yàn)室普通微波爐和蠕動(dòng)泵等設(shè)備與PROG-110可編程

20、微控制器聯(lián)用，研制出循環(huán)微波萃取裝置而用于銀杏葉中總黃酮的萃取及指紋圖譜研究。40(3)微波輔助萃取的操作及步驟 商品化開(kāi)罐式聚焦微波輔助萃取裝置與密閉微波輔助萃取裝置基本相似，只是其微波是通過(guò)波導(dǎo)管聚焦在萃取系統(tǒng)(樣品)上，因此，又稱為聚焦式微波輔助萃取(FMAE)裝置。萃取罐與大氣連通，壓力恒定，只能實(shí)現(xiàn)溫度控制。 與密閉式微波輔助萃取裝置相比。該裝置有以下優(yōu)點(diǎn)：在常壓下操作更安全，尤其在使用有機(jī)溶劑時(shí)；萃取罐可使用多種材料，如硼化玻璃、石英玻璃、PTFE等；聚焦方式提高了微波能利用的有效性，節(jié)省能源。41 目前國(guó)外商品化的FMAE儀器主要有美國(guó)CEM公司的STAR系列，以及意大利Mile

21、stone公司的Ethos MOD系列。國(guó)內(nèi)有上海新儀公司的MAS-I、上海屹堯公司的WF-4000C和南京三樂(lè)公司的WCD系列等。此外，Lucchesi等 提出了一種無(wú)溶劑微波萃取裝置，用于萃取各種香料的精油。42(4)影響中藥微波輔助萃取分離的因素 萃取溶劑種類及其體積、萃取溫度、萃取時(shí)間、萃取壓力、微波功率、藥材含水量及其物理結(jié)構(gòu)等都影響萃取效果。萃取溶劑： 相似相溶、共存組分少。 因此，根據(jù)被提取物的性質(zhì)選擇極性或非極性溶劑。 微波加熱的特性表明，溶劑必須具有一定的極性才能吸收微波進(jìn)行內(nèi)部加熱，通常選用極性較強(qiáng)的溶劑，或極性、非極性溶劑的混合液。 溶劑的體積也影響MAE提取的效果，主要

22、表現(xiàn)在影響固相和液相之間的濃度差，即傳質(zhì)推動(dòng)力。在提取過(guò)程中，溶劑必須浸沒(méi)全部樣品，過(guò)多或過(guò)少都不利，一般每1g樣品用溶劑10-30mL43萃取溫度： 不同物質(zhì)的最佳萃取溫度不同。在微波密閉容器中，由于內(nèi)部壓力可達(dá)到1MPa以上，因此，溶劑沸點(diǎn)比常壓下提高很多，用微波輔助提取可以達(dá)到常壓下使用同樣溶劑所達(dá)不到的提取溫度，既提高了提取效率，待測(cè)提取物又不至于分解。 隨著溫度的升高，溶劑的表面張力和黏性都會(huì)有所降低，溶劑的滲透力和對(duì)樣品的溶解力增加，提取效率提高。對(duì)于一些在高溫下易降解的活性成分，可采用真空微波輔助提取技術(shù)在較低溫度下進(jìn)行提取。 一般加熱1-2min即可達(dá)到要求的提取溫度。44 萃

23、取時(shí)間： 萃取時(shí)間與被測(cè)物樣品質(zhì)量、溶劑體積和加熱功率有關(guān)。與傳統(tǒng)提取方法相比，MAE耗時(shí)短，一般10-15 min。 微波劑量： 微波劑量是每次微波連續(xù)輻射時(shí)間。微波連續(xù)輻射時(shí)間不能太長(zhǎng)，否則會(huì)使系統(tǒng)的溫度升得很高，溶劑劇烈沸騰，造成溶劑大量損失，還會(huì)帶走已溶解入溶劑中的部分溶質(zhì)，影響提取率。 目前，MAE常采用非脈沖微波連續(xù)加熱技術(shù)，微波劑量可按照設(shè)定的萃取溫度而自動(dòng)變頻控制。45物料含水量 介質(zhì)吸收微波的能力主要取決于其介電常數(shù)、介質(zhì)損失因子、比熱和形狀等。 利用不同物質(zhì)介電性質(zhì)的差異，也可以達(dá)到選擇性提取的目的。 水是吸收微波最好的介質(zhì)，任何含水的非金屬物質(zhì)或各種生物體都能吸收微波?；?/p>

24、質(zhì)中的微量水可有效吸收微波能，促使細(xì)胞壁的溶脹破裂，有利于有效成分的溶出，提高提取效率。46 樣品基體 樣品基體結(jié)構(gòu)、樣品成分、粒徑等對(duì)提取效率有重要影響。 樣品結(jié)構(gòu)的疏密影響溶劑的擴(kuò)散和有效成分的溶出； 樣品成分影響微波輔助提取的選擇性； 樣品粒徑也明顯影響中藥中有效成分的提取，粒徑太大或太小都不利，尤其是對(duì)黏度較大的溶劑。47微波萃取技術(shù)在中藥有效成分提取中的應(yīng)用黃酮類物質(zhì)的提取 黃酮類成分具有降壓、降血脂和抑制血小板聚集等功能，在大部分中藥中均存在。 黃酮類化合物的傳統(tǒng)提取方法主要有水煎煮法、浸提法或索氏提取法，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力且收率較低。 微波萃取在黃酮類物質(zhì)的提取上具有良好的效果，在提取過(guò)

25、程中具有反應(yīng)高效性和強(qiáng)選擇性等特點(diǎn)。48微波萃取技術(shù)在中藥有效成分提取中的應(yīng)用黃酮類物質(zhì)的提取 劉忠英等采用常壓回流微波提取法提取刺五加葉中的總黃酮，結(jié)果表明提取率可達(dá)48.2mg/g，遠(yuǎn)高于索氏提取法的34.7mg/g，而提取時(shí)間卻由索氏提取法的12h縮短至14min。 劉志勇等采用微波提取法萃取荊芥中的總黃酮，結(jié)果表明提取時(shí)間可由常規(guī)法的2h縮短至20min，且提取液中的總黃酮含量可由常規(guī)法的0.71 提高至1.11%。 周謹(jǐn)?shù)纫运疄槿軇┨崛°y杏黃酮，結(jié)果表明微波水提法的黃酮平均提取率為60.5%，比常規(guī)法提高40%，而提取時(shí)間為1h,比常規(guī)法縮短了50%。49 多酚類化合物是非常重要的活

26、性成分，如虎杖中的白藜蘆醇和大黃素。 李核等用MAE技術(shù)萃取虎杖中白藜蘆醇，在優(yōu)化的萃取條件下，可以有效地萃取出白藜蘆醇。若以離子液體水溶液為溶劑，在優(yōu)化的微波輔助萃取條件下，虎杖中自藜蘆醇的萃取率可達(dá)92.8。 Chen等用動(dòng)態(tài)微波輔助萃取技術(shù)提取了紅花中的紅花黃色素，在優(yōu)化的萃取條件下，其萃取率達(dá)11.35；而浸提萃取的萃取率只有7.6l。 對(duì)于大黃素的提取，MAE技術(shù)明顯優(yōu)于常規(guī)水提法及乙醇回流提取法。對(duì)比室溫浸提、索氏抽提和超聲波提取，用MAE技術(shù)可以有效地萃取出諾麗根中的蒽醌類化合物，且萃取液與索氏提取液的抗氧化活性相當(dāng)，6O萃取15min，其回收率達(dá)95.910.72，優(yōu)于其他提取

27、技術(shù) 。多酚類50 劉覃等利用微波萃取技術(shù)從龍葵中提取總生物堿，結(jié)果表明提取時(shí)間可由回流提取法的4h縮短至8mins，產(chǎn)率則由8.40g/g增加至10.77g/g。 范志剛等利用微波萃取技術(shù)從麻黃中提取麻黃堿，結(jié)果表明提取率可由常規(guī)煎煮法的0.183提高至0.485。 查圣華等利用微波萃取技術(shù)從千層塔中提取石杉?jí)A甲和石杉?jí)A乙，結(jié)果表明提取時(shí)間可由傳統(tǒng)回流提取法的2h縮短至90s，而石杉?jí)A甲和石杉?jí)A乙的回收率分別達(dá)到94.3 和93.6，比傳統(tǒng)回流提取法高出10以上。生物堿的提取51 微波對(duì)某些化合物具有一定的降解作用，且在短時(shí)間內(nèi)可使藥材中的酶滅活，因而用于提取苷類等成分時(shí)具有更突出的優(yōu)點(diǎn)。

28、郭振庫(kù)等研究了黃芩中的黃芩苷微波提取工藝，并與超聲提取法進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明微波提取法具有提取時(shí)間短、工藝穩(wěn)定等特點(diǎn)，提取率可達(dá)13.12 。 黎海彬?qū)ξ⒉ㄝo助水提取羅漢果皂苷的工藝進(jìn)行了研究，結(jié)果表明該工藝的羅漢果皂苷平均提取率可達(dá)70.5，比常規(guī)水提法高出45，且提取時(shí)間可縮短50。 龔盛昭等利用微波萃取技術(shù)提取黃芪皂苷，結(jié)果表明提取時(shí)間可由直接加熱法的3 h縮短至8 min,而皂苷產(chǎn)率則由1.65增加至2.42。苷類物質(zhì)的提取52 MAE在中藥材的多糖提取中被證實(shí)可明顯提高提取率。 龔盛昭等用MAE技術(shù)提取當(dāng)歸中的多糖，在優(yōu)化的條件下，當(dāng)歸多糖的產(chǎn)率為15.2，質(zhì)量分?jǐn)?shù)91.6，比用直接

29、加熱萃取法的萃取時(shí)問(wèn)短，溶劑用量少，當(dāng)歸多糖產(chǎn)率高。 橘皮用微波加酸液提取果膠，與傳統(tǒng)法相比，時(shí)問(wèn)縮短1/3左右，酒精用量節(jié)約2/3，耗能低，在色澤、溶解性、黏度等方面更佳。 用微波提取茶葉多糖，該工藝對(duì)茶多糖制品化學(xué)結(jié)構(gòu)無(wú)影響。 而枸杞、麥冬、黨參、玉竹、茯苓、五味子、女貞子等中藥材中多糖的提取實(shí)驗(yàn)表明，雖然MAE的提取速度比水煎法快，但微波作用會(huì)使部分多糖分解，因此在選擇MAE技術(shù)提取多糖類化合物時(shí)，萃取過(guò)程中可能產(chǎn)生的降解作用是需要考慮的 。多糖類53 將剪碎的薄荷葉放入盛有正己烷的玻璃燒杯中，經(jīng)微波短時(shí)間處理后，薄荷油釋放到正己烷中，與傳統(tǒng)的乙醇浸提相比，微波處理得到的薄荷油幾乎不含葉

30、綠素和薄荷酮。20S的微波誘導(dǎo)提取與2h的水蒸氣蒸餾或6h的索氏提取相當(dāng)，且提取產(chǎn)物的質(zhì)量?jī)?yōu)于傳統(tǒng)方法。 Chen等以正己烷-乙醇提取迷迭香及薄荷葉中的揮發(fā)油為研究體系，系統(tǒng)研究了微波場(chǎng)中的溫度分布，考察了物料量、微波功率、照射時(shí)間等對(duì)微波提取的影響，并研究了MAE提取揮發(fā)油的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。揮發(fā)油54 MAE技術(shù)應(yīng)用于植物皂苷提取的報(bào)道較多，但微波對(duì)某些皂苷類化合物有一定降解作用?？紤]到微波加熱快、時(shí)間短，可能比一般傳統(tǒng)提取方法破壞作用小，而且微波可以在較短的時(shí)間內(nèi)使降解酶失活，因此，微波在中藥皂苷提取中更突顯其優(yōu)勢(shì)。 微波水提長(zhǎng)葉斑鳩菊葉V.esculent a Hemsl中的環(huán)烯醚萜苷時(shí)，只

31、需在328W下加熱1-2min，環(huán)烯醚萜苷的得率就與熱水浸提1h相當(dāng)。 龔盛昭等用MAE技術(shù)提取黃芪中的皂苷，對(duì)比直接加熱萃取，皂苷的產(chǎn)率較高，溶劑用量少，提取時(shí)問(wèn)縮短為直接加熱萃取的1/20左右。皂苷類55 Incorvia Mattina等在用MAE法提取紅豆杉中紫杉醇時(shí)，通過(guò)與傳統(tǒng)的甲醇浸提法對(duì)比，在MAE條件下，用體積分?jǐn)?shù)為95的乙醇能夠得到與傳統(tǒng)純甲醇提取法相同的得率，在保持相同質(zhì)量、數(shù)量及溶劑回收率的前提下，大大縮短了提取時(shí)間，減少了溶劑消耗。 微波提取丹參中的丹參酮操作簡(jiǎn)便、快速。在適宜條件下，以體積分?jǐn)?shù)為95的乙醇為溶劑，微波連續(xù)輻照2min，液固比10/1(mL/g)，3種丹參酮的得率等于或超過(guò)傳統(tǒng)提取方法，避免了丹參酮類長(zhǎng)時(shí)間處于高溫下造成的不穩(wěn)定、易分解的缺點(diǎn)。而同樣的提取率，室溫浸提、加熱回流、超聲提取和索氏抽提所需的時(shí)間分別為24h、45min、75min和90min。萜