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微波提取技术及原理

微波提取技术

微波萃取是利用微波能进行物质萃取的一种新技术。自从1986年 Ganzler 等用微波从土壤、种子、食品和饲料中萃取各种类型化合物以来,微波萃取技术由于具有萃取速度、效率及产品品质均优于传统工艺,并且设备简单、适用范围广、选择性高、重现性好、节能省时、污染小等优点,应用范围已从最初的环境分析、样品制备迅速扩展到食品、化工和农业等领域。近年来,已将微波技术应用于天然药物活性成分的浸提过程,有效提高了回收率,取得了可喜的进展。

微波提取技术及原理

微波提取的原理

微波的热效应

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。在微波场作用下,促进了极性分子(如水及其他溶剂)的转动运动,这些极性分子在微波电磁场作用下产生瞬时极化,并以每秒9.15亿次或每秒24.5亿次的速度做极性变换运动,从而产生键的振动,粒子之间的相互摩擦,这样通过分子偶极高速旋转产生内热效应,迅速生成大量的热能。传统热传导加热时,内外温差大,细胞内温度上升慢,目标产物的溶解和扩散速度慢,造成整个萃取过程速度较慢。而微波加热过程对于被萃取物料的内外是同时进行的,即”体加热”过程,保证了能量的快速传导和充分利用,缩短萃取组分的分子由物料内部扩散到提取溶剂界面的时间,从而使萃取效率提高数倍,同时还可降低萃取温度,最大限度地保证萃取目标产物的生物活性和质量。

微波对细胞膜的影响

微波射线有很强的穿透力,能穿透萃取介质,到达物料内部维管束和腺细胞系统。由于吸收微波能,细胞内部温度迅速上升,使细胞内部压力超过细胞壁膨胀的能力,导致细胞破裂。因此,细胞内的被萃取成分从基体中分离自由流出,传递至溶剂周围被溶解。而传统的浸提过程中,固液萃取植物细胞中的目标产物、目标分子将经历液泡和细胞器的膜透过、细胞浆中的扩散、细胞膜和细胞壁的透过等复杂的传质过程。若细胞壁没有破裂,浸取是靠细胞壁的渗透作用来完成的,传质阻力大,浸取速率慢,目标产物不容易进人到萃取剂中。菲利特www.fileet.com因此,微波辅助萃取技术优越于传统提取方法。

微波对液膜的影响

从固液浸取过程中,溶剂对目标提取物的溶解过程看,固体表面由强极性分子溶剂形成的液膜,在微波辐射作用下,产生瞬时极化,并以每秒上亿次的速度作极性变换运动,这对液膜层产生微观”扰动”影响,使液膜变薄,减小扩散力,有利于固液浸取的扩散过程,加速目标产物的溶解和扩散,利于萃取过程。

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