微波萃取技术

1    微波萃取机理     

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。

    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它物质分子，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。 还有的文献是这样描述的：由于微波的频率与分子转动的频率相关连，所以微波能是一种由离子迁移和偶极子转动引起分子运动的非离子化辐射能。当它作用于分子上时，促进了分子的转动运动，分子若此时具有一定的极性，便在微波电磁场作用下产生瞬时极化，并以2.45亿次/秒的速度做极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子之间的相互摩擦、碰撞，促进分子活性部分（极性部分）更好地接触和反应，同时迅速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢出来并扩散到溶剂中。

2    微波萃取优点

微波是指频率为300到300 000MHz 的电磁波，介于红外线和无线电波之间。民用微波频率一般采用2450MHz，所对应能量大约为0.96J/mol，能级属于范德华力（分子间作用力）的范畴，与化合物键能相差甚远。USEPA通过对17种稠环芳香碳氢化合物、14种苯酚类化合物、8种碱性、中性化合物以及20种有机农药的研究认证了微波萃取法不会破坏任何被测分析物的分子结构。 微波与物质相互作用主要是两种方式：极性分子(如H2O)在微波电磁场中快速旋转和离子在微波场中的快速迁移，从而相互摩擦而发热。微波加热方式与传统加热方式不同，微波将能量直接作用于被加热物质，空气和器皿基本上不会损耗微波能量，这保证了能量的快速传递和充分利用。很多研究者在微波萃取作用理论上还存在分歧意见，但是微波对极性物质的提取的优越性已得到了众多研究者的肯定和支持。微波萃取的优势在于：

（1） 选择性好。微波萃取过程中由于可以对萃取物质中不同组份进行选择性的加热，因而能使目标物质直接从基体中分离。

（2） 加热效率高，有利于萃取热不稳定物质，可以避免长时间高温引起样品分解。

（3） 萃取结果不受物质水分含量影响，回收率高

（4） 试剂用量少，节能、污染小。

（5） 仪器设备简单、低廉，适应面广。

（6） 处理批量大，萃取效率高，省时。

基于以上的优点，微波萃取被誉为“绿色分析化学”。

  微波萃取粗略工艺流程：

选料——清洗——粉碎——微波萃取——分离——浓缩——干燥——粉化——产品

  目前在我国微波萃取已经用于多项中草药的侵取生产线之中，如葛根、茶叶、银杏等。

3  结语  

 微波萃取技术的应用起步较晚，但由于该技术具有快速高效、操作简单、节能降耗、处理过程中不会产生二次污染物等优点，使其在中草药、香料、保健食品、化妆食品、化妆品、茶饮料、调味料、果胶、高粘度壳聚糖等行业等领域中已经取得了可喜的进展。这些都促使微波萃取技术迅速向工业化发展。