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        對(duì)傳統(tǒng)的中藥提取技術(shù)進(jìn)行改革，一直是科技工作者關(guān)注的熱點(diǎn)新浪領(lǐng)域。利用外場(chǎng)(電場(chǎng)、磁場(chǎng)、超聲波、微波等)強(qiáng)化和輔助提取過(guò)程，是近年來(lái)發(fā)展的新技術(shù)。微波萃取是Ganzler于1986年首先提出的利用微波能進(jìn)行萃取的方法。

微波是頻率在300?MHz~300?GHz，即波長(zhǎng)在1?mm~1?m之間的電磁波。微波以直線方式傳播，并具有反射、折射、衍射等光學(xué)特性;微波遇到金屬會(huì)被反射，但遇到非金屬物質(zhì)則能穿透或被吸收。

微波萃取主要是利用微波強(qiáng)烈的熱效應(yīng)：被加熱物質(zhì)的極性分子在微波場(chǎng)中快速轉(zhuǎn)向及定向排列、撕裂和相互摩擦，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱效應(yīng)。傳統(tǒng)的加熱方式中，容器壁大多由熱的不良導(dǎo)體制成，熱由器壁傳導(dǎo)到溶液內(nèi)部需要時(shí)間;另外，因液體表面的氣化，對(duì)流傳熱形成內(nèi)外的溫度梯度，僅一小部分液體與外界溫度相當(dāng)。相反，微波加熱是一個(gè)內(nèi)部加熱過(guò)程，它不同于普通的外加熱方式將熱量由外向內(nèi)傳遞，而是同時(shí)直接作用于內(nèi)部和外部的介質(zhì)分子，是整個(gè)物料同時(shí)被加熱，即“體加熱”過(guò)程。因此，克服了傳統(tǒng)的傳導(dǎo)式加熱方法—溫度上升慢的缺點(diǎn)，保證了能量的快速傳導(dǎo)和充分利用。微波加熱過(guò)程實(shí)質(zhì)上是介質(zhì)分子獲得微波能并轉(zhuǎn)化為熱能的過(guò)程，介質(zhì)在微波場(chǎng)中的行為已有詳細(xì)論述。

微波加熱的特點(diǎn)是：1.選擇性。極性較大的分子可獲得較多的微波能，因而運(yùn)動(dòng)速度較快。利用這一性質(zhì)可選擇性地提取一些極性成分。2.快速。被加熱的樣品往往放在微波透明且為熱的不良導(dǎo)體的容器中，所以微波不需要加熱容器而直接加熱樣品，使樣品迅速升溫。3.加熱均勻。若微波場(chǎng)是均勻的，樣品受熱也是均勻的。4.高效。由于細(xì)胞內(nèi)的水等極性物質(zhì)吸收微波能后產(chǎn)生熱量，使胞內(nèi)溫度迅速上升，水氣化產(chǎn)生壓力使細(xì)胞膜(壁)破裂，產(chǎn)生微孔或裂紋，從而使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)更容易溶出。

與傳統(tǒng)提取方法相比，微波萃取有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。表1比較了對(duì)于分析樣品前處理等小規(guī)模萃取時(shí)MAE與其它方法的特點(diǎn)。

微波萃取的選擇性

MAE的選擇性主要取決于目標(biāo)物質(zhì)和溶劑性質(zhì)的相似性，必須根據(jù)被提取物的性質(zhì)選擇極性或非極性溶劑。極性溶劑可用水、醇等，非極性溶劑可用正己烷等。但由于非極性溶劑不能吸收微波，為加速萃取，通常的做法是在非極性溶劑中加入極性溶劑。如果樣品和溶劑兩者均不吸收微波，則MAE無(wú)法進(jìn)行。

介質(zhì)吸收微波的能力主要取決于其介電常數(shù)、介質(zhì)損失因子、比熱和形狀等。極性較大的溶劑或目標(biāo)成分，吸收微波能力強(qiáng)，在微波照射下能迅速升溫，沸點(diǎn)低的溶劑甚至有過(guò)熱現(xiàn)象，極性較低者吸收微波能力差，而非極性的氯仿等則幾乎不吸收微波。因此，利用不同物質(zhì)在介電性質(zhì)上的差異也可以達(dá)到選擇性萃取的目的。水是吸收微波的最好的介質(zhì)，任何含水的非金屬物質(zhì)或各種生物體都能吸收微波。因此，樣品的含水量對(duì)提取率影響顯著。

Ganzler等用MAE法對(duì)酵母、大豆及土壤等樣品材料提取并與傳統(tǒng)的索氏提取法、搖瓶提取法比較，用HPLC檢測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與傳統(tǒng)方法比較，MAE法可使萃取時(shí)間降低100倍;在含水溶劑中，極性分子的產(chǎn)率明顯高于傳統(tǒng)方法;在不含水的溶劑中，非極性分子的產(chǎn)率略低于傳統(tǒng)方法;溶劑的介電常數(shù)和電導(dǎo)率對(duì)電磁能的吸收和分布有很大的影響，并且溶質(zhì)和溶劑的極性越大，提取效率越高。

SS.Chen和M.Spiro對(duì)MAE法提取迷迭香和薄荷葉中的揮發(fā)油進(jìn)行了研究，考察了介電常數(shù)、葉重、微波強(qiáng)度、提取率等因素。結(jié)果表明：組份的介電常數(shù)決定了微波加熱的類型。在這種類型中，存在最大加樣量或固液比。在某一微波強(qiáng)度下，產(chǎn)生最有效的微波加熱率。萃取率隨植物材料的特性，微波強(qiáng)度以及持續(xù)時(shí)間、所用溶劑、葉重與溶劑量之比、加樣量、萃取瓶形狀而異。在一個(gè)給定系統(tǒng)中，葉片與溶劑的溫度升高速度并不相同。乙醇、環(huán)己烷、90%乙醇的開(kāi)始升溫速度高于葉片，但最終被葉片超過(guò)。

微波萃取的設(shè)備

早先用于MAE的裝置是普通家用微波爐，現(xiàn)已有作為分析樣品前處理的商業(yè)化設(shè)備。世界兩大微波設(shè)備公司，美國(guó)的CEM公司和意大利的MILESTONE公司，均生產(chǎn)適用于消解、萃取和有機(jī)合成的系列產(chǎn)品，這些產(chǎn)品均擺脫了傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)磁控管功率調(diào)整方式，實(shí)現(xiàn)了非脈沖連續(xù)微波調(diào)整，一般都有功率選擇和控溫、控壓、控時(shí)裝置，萃取罐由聚四氟乙烯等材料制成，既有良好的密封性能又不吸收微波，且能耐高溫高壓，不與溶劑反應(yīng)，每次可處理9~12個(gè)樣品，樣品處理能力可達(dá)到100?g/罐，實(shí)現(xiàn)了智能化。國(guó)內(nèi)有中科院深圳南方大恒公司研制的WK~2000微波快速反應(yīng)系統(tǒng)仿制國(guó)外產(chǎn)品，但用的是傳統(tǒng)的脈沖微波技術(shù)。利用微波特性制造工業(yè)微波設(shè)備用于加熱、干燥、消毒、化學(xué)反應(yīng)和萃取等已越來(lái)越多。20世紀(jì)90年代初，由加拿大環(huán)境保護(hù)部和加拿大CWT-TRAN International公司合作開(kāi)發(fā)了微波萃取系統(tǒng)MAP(圖)

MAE在中藥提取中的應(yīng)用及前景

國(guó)外用MAE提取人參、生姜、大蒜、葡萄籽、芝麻、蘆薈等。加拿大政府積極推廣微波萃取技術(shù)并應(yīng)用于食用油的提取和從土壤中大規(guī)模除去污染物等環(huán)保項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)有關(guān)MAE的報(bào)道也越來(lái)越多。用MAE提取三七中的有效成分Rg1、丹參酮、重樓皂苷、丁香油、雪蓮黃酮、植物樣品中的單寧等均取得了較好效果。

MAE技術(shù)具有選擇性高、操作時(shí)間短、溶劑消耗量少、有效成分得率高、不產(chǎn)生噪音、適合于熱不穩(wěn)定成分且能在短時(shí)間內(nèi)滅活植物中的水解酶等優(yōu)點(diǎn)，而且作為吸收微波最好介質(zhì)的水也是中藥提取的主要溶劑，因此MAE技術(shù)在中藥提取中有良好的應(yīng)用前景。但如何針對(duì)中藥復(fù)方的特點(diǎn)設(shè)計(jì)MAE方案以及工業(yè)化微波萃取設(shè)備的開(kāi)發(fā)等是有待研究的主要問(wèn)題。