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微波輔助提取 我有新說法
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是利用微波能進行物質(zhì)萃取的一種新發(fā)展起來的技術,是使用適合的溶劑在微波反應器中從天然植物、礦物或動物組織中提取各種化學成分的技術和方法。

特點

快速高效

樣品及溶劑中的偶極分子在高頻微波能的作用下,產(chǎn)生偶極渦流、離子傳導和高頻率摩擦,從而在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量。偶極分子旋轉導致的弱氫鍵破裂、離子遷移等加速了溶劑分子對樣品基體的滲透,待萃取成分很快溶劑化,使微波萃取時間顯著縮短。

加熱均勻

微波加熱是通過體加熱進行的.形成的物料受熱方式,使整個樣品被加熱,無溫度梯度,具有加熱均勻的優(yōu)點。由于消除了物料內(nèi)的熱梯度,從而使提取質(zhì)量大大提高,有效地保護食品、藥品及其他化工物料中的功能成分。

選擇性

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。溶質(zhì)和溶劑的極性越大,對微波能的吸收越大,升溫越快,萃取速度增大;而對于非極性溶劑,微波幾乎不起加熱作用。所以,在選擇萃取劑時一定要考慮到溶劑的極性,以達到最佳效果。

生物效應(非熱特性)

由于大多數(shù)生物體含有極性水分子,所以在微波場的作用下引起強烈的極性振蕩,容易導致細胞分子間氫鍵斷裂,細胞膜結構被電擊穿、破裂,進而促進基體的滲透和待提取成分的溶劑化。此外,微波萃取還可實現(xiàn)時間、溫度、壓力控制,保證在萃取過程中有機物不發(fā)生分解。因此,利用微波輔助提取從生物基體萃取待萃取的成分時,在熱與非熱效應的協(xié)同作用下,更能提高萃取效率。

節(jié)省溶劑

與其他萃取方法相比,微波萃取能減少萃取試劑的消耗,微波萃取可以多種樣品在相同條件下同時萃取。用于生產(chǎn)過程時,溶劑用量較常規(guī)方法可減少50%~90%。

工藝簡單、節(jié)省投資

由于微波設備是用電的設備,不需配備鍋爐;微波屬體加熱,提取時同樣的原料、同樣的效率下,用常規(guī)方法需兩三次提取的,微波一次提取即可。提取的時間大大節(jié)省、工藝流程大大簡化。微波提取沒有熱慣性,易控制,所有參數(shù)均可數(shù)據(jù)化,并和制藥現(xiàn)代化接軌。

應用面廣

由于提取溫度低,不易糊化.分離容易,后處理方便。

提取過程

工藝流程

微波輔助提取主要經(jīng)過選料、清洗、粉碎、微波萃取、分離、濃縮、干燥等步驟獲得產(chǎn)品。

影響因素

(1)溶劑的選擇

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非常重要。必須考慮以下幾個方面:①溶劑必須對微波透明或半透明,而且具有一定的極性;②溶劑對待分離成分有較強的溶解能力,而對萃取成分的后續(xù)工干擾較少;③萃取溶劑的沸點應高一些。一般常用的萃取溶劑有正己烷、二氯甲烷、甲醇、乙醇等。

萃取溶劑具有一定的極性,這是微波萃取必需的條件。但是如果萃取溶劑為甲苯、正己烷等非極性溶劑時,必須加入一種極性溶劑,以增加萃取溶劑體系的介電常數(shù).目前已報道的溶劑有丙酮、水。因此,萃取溶劑可以為一元體系、二元體系.也可以是多元體系,對于某一具體樣品的萃取體系而言,要根據(jù)樣品的性質(zhì)、萃取目標物的性質(zhì)和預實驗決定。

(2)液固比

液固比是提取過程中的一個重要因素.主要表現(xiàn)在影響固相和液相問的濃度差,即傳質(zhì)推動力。液固比的提高必然會在較大程度上提高傳質(zhì)推動力,但萃取液體積過大,會增加后續(xù)處理的負擔。

(3)微波輻射時間

微波萃取時間與被萃取樣品量、溶劑體積和加熱功率有關。與傳統(tǒng)萃取方法相比,微波萃取的時間較短,一般情況10~15min已經(jīng)足夠,有時甚至更短,如從食品中萃取氨基酸成分時,萃取效率并沒有隨萃取時間的延長而提高,盡管連續(xù)的輻照并不會引起氨基酸的降解或成分破壞。

(4)微波輻射功率

微波輻射條件包括微波輻射頻率、功率和輻射時間.它們對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。

(5)破碎度

和傳統(tǒng)提取一樣,被提取物經(jīng)過適當破碎后可以增大接觸面積.有利于提取的進行。但通常情況下傳統(tǒng)提取不把物料破碎得太小,一方面會使雜質(zhì)增加溶出.另一方面會給后續(xù)過濾帶來困難。同時,將近100℃的提取溫度會使物料中的淀粉成分糊化,提取液變得黏稠,增加了后續(xù)分離的難度和溶劑的黏附耗損。

(6)物料中的水分或濕度的影響

因為水分能有效吸收微波能而產(chǎn)生溫度差,所以待處理物料中含水量的高低對萃取收率的影響很大。對于不含水分的物料,可采取增濕的方法,使其具有適當?shù)乃?,以吸收微波能?/p>

(7)影響微波萃?。◤娀┑钠渌蛩?/strong>

從固體或半固體樣品中進行萃取是一個復雜的過程,該過程可簡化為五步:①目標物從物料基體的活性點解吸;②目標物擴散到整個物料基體;③目標物在萃取溶劑中的溶解;④目標物在溶劑中擴散;⑤目標物的收集。因此,目標物有效的萃取不僅與溶劑有關,而且與物料基體的性質(zhì)有關。

提取應用

有機污染物的提取

應用微波可以從污染土壤中提取有機化合物。

天然化合物及生物活性成分的提取

應用微波可輔助從植物原料、食物等中提取多種類型的化合物。

參考資料

參考資料編輯區(qū)域


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