微波萃取與其它萃取方法的比較

微波萃取與其它萃取方法的比較

1、微波萃取機(jī)理

微波萃取的機(jī)理可從兩方面考慮，一方面微波輻射過(guò)程是高頻電磁波穿透萃取介質(zhì)，到達(dá)物料的內(nèi)部維管束和腺胞系統(tǒng)。由于吸收微波能，細(xì)胞內(nèi)部溫度迅速上升，使其細(xì)胞內(nèi)部壓力超過(guò)細(xì)胞壁膨脹承受能力，細(xì)胞破裂。細(xì)胞內(nèi)有效成分自由流出，在較低的溫度條件下萃取介質(zhì)捕獲并溶解。通過(guò)進(jìn)一步過(guò)濾和分離，便獲得萃取物料。另一方面，微波所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)加速被萃取部分成分向萃取溶劑界面擴(kuò)散速率，用水作溶劑時(shí)，在微波場(chǎng)下，水分子高速轉(zhuǎn)動(dòng)成為激發(fā)態(tài)，這是一種高能量不穩(wěn)定狀態(tài)，或者水分子汽化，加強(qiáng)萃取組分的驅(qū)動(dòng)力；或者水分子本身釋放能量回到基態(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)散到萃取溶劑界面的時(shí)間，從而使萃取速率提高數(shù)倍，同時(shí)還降低了萃取溫度，最大限度保證萃取的質(zhì)量。

還有的文獻(xiàn)是這樣描述的：由于微波的頻率與分子轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率相關(guān)連，所以微波能是一種由離子遷移和偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)引起分子運(yùn)動(dòng)的非離子化輻射能。當(dāng)它作用于分子上時(shí)，促進(jìn)了分子的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，分子若此時(shí)具有一定的極性，便在微波電磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生瞬時(shí)極化，并以2.45億次/秒的速度做極性變換運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生鍵的振動(dòng)、撕裂和粒子之間的相互摩擦、碰撞，促進(jìn)分子活性部分（極性部分）更好 地接觸和反應(yīng)，同時(shí)迅速生成大量的熱能，促使細(xì)胞破裂，使細(xì)胞液溢出來(lái)并擴(kuò)散到溶劑中。

2、微波萃取優(yōu)點(diǎn) 

傳統(tǒng)熱萃取是以熱傳導(dǎo)、熱輻射等方式由外向里進(jìn)行，而微波萃取是通過(guò)偶極子旋轉(zhuǎn)和離子傳導(dǎo)兩種方式里外同時(shí)加熱。傳統(tǒng)熱萃取和傳統(tǒng)熱萃取相比，微波萃取具有以下特點(diǎn)：

1）質(zhì)量高，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；

2）產(chǎn)量大；

3）對(duì)萃取物具有高選擇性；

4）省時(shí)，可節(jié)省50％～90％的時(shí)間；

5）溶劑用量少（可較常規(guī)方法少50％～90％）；

6）低耗能。

微波輻射技術(shù)在食品萃取工業(yè)和化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用研究雖然起步只有短短幾年的時(shí)間，但已有的研究成果和應(yīng)用成果已足以顯示其以下優(yōu)越性：

1）反應(yīng)或萃取快；

2）產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量好；

3）后處理方便；

4）安全；

5）無(wú)污染，屬于綠色工程；

6）生產(chǎn)線(xiàn)組成簡(jiǎn)單，節(jié)省投資；

微波萃取技術(shù)是食品和中藥有效成分提取的一項(xiàng)新技術(shù)。據(jù)報(bào)道微波萃取較超臨界萃取起步晚，微波技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)化合物萃取的第一篇文獻(xiàn)發(fā)表于1986年，R.NGEDYE 等人將樣品放置于普通家用微波爐里通過(guò)選擇功率檔、作用時(shí)間和溶劑類(lèi)型，只需短短的幾分鐘就可萃取傳統(tǒng)加熱需要幾個(gè)小時(shí)甚至十幾個(gè)小時(shí)的目標(biāo)物質(zhì)。1987年G ANGLER曾從棉籽中提取棉實(shí)糖，從豆類(lèi)中提取豆堿。

九十年代初，由加拿大環(huán)境保護(hù)部和加拿大（CWT-TRA N公司攜手開(kāi)發(fā)了微波萃取系統(tǒng) Microwave Assisted Process 簡(jiǎn)稱(chēng)MAP）現(xiàn)已廣泛應(yīng)用到香料、調(diào)味品、天然色素、中草藥、化妝品和土壤分析等領(lǐng)域，并且于1992年開(kāi)始陸續(xù)取得了美國(guó)、墨西哥、日本、西歐、韓國(guó)的專(zhuān)利許可。并用大生產(chǎn)線(xiàn)在薄荷、海藻中提取有效物質(zhì)均獲得成功。

微波萃取效率高、純度高、能耗小、產(chǎn)生廢物少、操作費(fèi)用少、符合環(huán)境保護(hù)要求。可廣泛用于中草藥、香料、保健食品、食品、化妝品、茶飲料、調(diào)味料、果膠、高粘度殼聚糖等行業(yè)，目前在我國(guó)微波萃取已經(jīng)用于多項(xiàng)中草藥的侵取生產(chǎn)線(xiàn)之中，如葛根、茶葉、銀杏等。微波萃取已列為我國(guó)二十一世紀(jì)食品加工和中藥制藥現(xiàn)代化推廣技術(shù)之一。

某中藥研究機(jī)構(gòu)的科研工作者，已經(jīng)用微波萃取方法處理上百種中藥。無(wú)論是萃取速度、萃取效率還是萃取質(zhì)量均取比常規(guī)工藝優(yōu)秀得多的結(jié)果。

3、微波萃取與其它萃取方法的比較 

微波萃取技術(shù)與現(xiàn)有其他的萃取技術(shù)相比有明顯的優(yōu)勢(shì)。化學(xué)溶劑萃取法耗能大、耗材多，耗時(shí)長(zhǎng)，提取效率低，工業(yè)污染量大。超臨界流體提取在提取效率上得到大大提高，但其方法要求的裝備復(fù)雜，溶劑選擇范圍窄，需高壓力容器和高壓泵，故投資成本較高，建立大規(guī)模提取生產(chǎn)線(xiàn)有工程難度。

國(guó)外有關(guān)科研人員研究了從植物樣品中微波輔助提取多種殺蟲(chóng)劑的適用性。在10min 微波照射，50%最大功率的優(yōu)化條件下，微波萃取與傳統(tǒng)的超臨界萃取（SFE）殺蟲(chóng)劑的回收率無(wú)多大差別，但明顯節(jié)省溶劑和時(shí)間，且可同時(shí)處理多個(gè)樣品。同時(shí)研究表明，微波提取的最佳回收率與提取溫度，植物樣品的基體及殺蟲(chóng)劑類(lèi)型密切相關(guān)，針對(duì)不同的樣品，不同的殺蟲(chóng)劑，采用相應(yīng)的提取溫度及時(shí)間，獲得比超臨界萃取高的回收率是完全可行的。

傳統(tǒng)方法與微波輔助提取的回收率和時(shí)間的比較：

微波萃取粗略工藝流程：

選料——清洗——粉碎——微波萃取——分離——濃縮——干燥——粉化——產(chǎn)品