微波萃取又稱(chēng)微波輔助提取,是指使用適當的溶劑在微波反應器中從植物、礦物、動(dòng)物組織等中提取各種化學(xué)成分的技術(shù)和方法。
微波是指頻率在300MHz至300GHz的電磁波,利用電磁場(chǎng)的作用使固體或半固體物質(zhì)中的某些有機物成分與基體有效的分離,并能保持分析對象的原本化合物狀態(tài)。
原理
微波萃取的機理可從以下3個(gè)方面來(lái)分析:
1)微波輻射過(guò)程是高頻電磁波穿透萃取介質(zhì)到達物料內部的微管束和腺胞系統的過(guò)程。
由于吸收了微波能,細胞內部的溫度將迅速上升,從而使細胞內部的壓力超過(guò)細胞壁膨脹所能承受的能力;
結果細胞破裂,其內的有效成分自由流出,并在較低的溫度下溶解于萃取介質(zhì)中。
通過(guò)進(jìn)一步的過(guò)濾和分離,即可獲得所需的萃取物。
2)微波所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)可加速被萃取組分的分子由固體內部向固液界面擴散的速率。
例如,以水作溶劑時(shí),在微波場(chǎng)的作用下,水分子由高速轉動(dòng)狀態(tài)轉變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài),這是一種高能量的不穩定狀態(tài)。
此時(shí)水分子或者汽化以加強萃取組分的驅動(dòng)力,或者釋放出自身多余的能量回到基態(tài),所釋放出的能量將傳遞給其他物質(zhì)的分子;
以加速其熱運動(dòng),從而縮短萃取組分的分子由固體內部擴散至固液界面的時(shí)間;
結果使萃取速率提高數倍,并能降低萃取溫度,限度地保證萃取物的質(zhì)量。
3)由于微波的頻率與分子轉動(dòng)的頻率相關(guān)連,因此微波能是一種由離子遷移和偶極子轉動(dòng)而引起分子運動(dòng)的非離子化輻射能;
當它作用于分子時(shí),可促進(jìn)分子的轉動(dòng)運動(dòng),若分子具有一定的極性;
即可在微波場(chǎng)的作用下產(chǎn)生瞬時(shí)極化,并以24.5億次/s的速度作極性變換運動(dòng);
從而產(chǎn)生鍵的振動(dòng)、撕裂和粒子間的摩擦和碰撞,并迅速生成大量的熱能;
促使細胞破裂,使細胞液溢出并擴散至溶劑中。
在微波萃取中,吸收微波能力的差異可使基體物質(zhì)的某些區域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱;
從而使被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離,進(jìn)入到具有較小介電常數、微波吸收能力相對較差的萃取溶劑中。