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、微波萃取機理

微波萃取的機理可從兩方面考慮，一方面微波輻射過(guò)程是高頻電磁波穿透萃取介質(zhì)，到達物料的內部維管束和腺胞系統。由于吸收微波能，細胞內部溫度迅速上升，使其細胞內部壓力超過(guò)細胞壁膨脹承受能力，細胞破裂。細胞內有效成分自由流出，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散速率，用水作溶劑時(shí)，在微波場(chǎng)下，水分子高速轉動(dòng)成為激發(fā)態(tài)，這是一種高能量不穩定狀態(tài)，或者水分子汽化，加強萃取組分的驅動(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，加速其熱運動(dòng)，縮短萃取組分的分子由物料內部擴散到萃取溶劑界面的時(shí)間，從而使萃取速率提高數倍，同時(shí)還降低了萃取溫度，最大限度保證萃取的質(zhì)量。

還有的文獻是這樣描述的：由于微波的頻率與分子轉動(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動(dòng)引起分子運動(dòng)的非離子化輻射能。當它作用于分子上時(shí)，促進(jìn)了分子的轉動(dòng)運動(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，同時(shí)迅速生成大量的熱能，促使細胞破裂，使細胞液溢出來(lái)并擴散到溶劑中。

2、微波萃取優(yōu)點(diǎn) 

傳統熱萃取是以熱傳導、熱輻射等方式由外向里進(jìn)行，而微波萃取是通過(guò)偶極子旋轉和離子傳導兩種方式里外同時(shí)加熱。傳統熱萃取和傳統熱萃取相比，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）對萃取物具有高選擇性；

4）省時(shí)，可節省50％～90％的時(shí)間；

5）溶劑用量少（可較常規方法少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用成果已足以顯示其以下優(yōu)越性：

1）反應或萃取快；

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新技術(shù)。據報道微波萃取較超臨界萃取起步晚，微波技術(shù)應用于有機化合物萃取的第一篇文獻發(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加熱需要幾個(gè)小時(shí)甚至十幾個(gè)小時(shí)的目標物質(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)境保護部和加拿大（CWT-TRA N公司攜手開(kāi)發(fā)了微波萃取系統 Microwave Assisted Process 簡(jiǎn)稱(chēng)MAP）現已廣泛應用到香料、調味品、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)始陸續取得了美國、墨西哥、日本、西歐、韓國的專(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、操作費用少、符合環(huán)境保護要求?？蓮V泛用于中草藥、香料、保健食品、食品、化妝品、茶飲料、調味料、果膠、高粘度殼聚糖等行業(yè)，目前在我國微波萃取已經(jīng)用于多項中草藥的侵取生產(chǎn)線(xiàn)之中，如葛根、茶葉、銀杏等。微波萃取已列為我國二十一世紀食品加工和中藥制藥現代化推廣技術(shù)之一。

某中藥研究機構的科研工作者，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)量均取比常規工藝優(yōu)秀得多的結果。

3、微波萃取與其它萃取方法的比較 

微波萃取技術(shù)與現有其他的萃取技術(shù)相比有明顯的優(yōu)勢?；瘜W(xué)溶劑萃取法耗能大、耗材多，耗時(shí)長(cháng)，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，建立大規模提取生產(chǎn)線(xiàn)有工程難度。

國外有關(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，微波萃取與傳統的超臨界萃?。⊿FE）殺蟲(chóng)劑的回收率無(wú)多大差別，但明顯節省溶劑和時(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)，針對不同的樣品，不同的殺蟲(chóng)劑，采用相應的提取溫度及時(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