微波萃取的机理、优点及与其它萃取方法的比较
微波萃取仪的原理及应用
微波萃取仪的原理及应用1. 基本介绍微波萃取仪是一种利用微波辐射进行样品提取和分离的实验装置。
它广泛应用于化学分析、环境监测、食品检测、药物分析等领域。
本文将介绍微波萃取仪的原理及其在实际应用中的一些例子。
2. 原理微波萃取仪利用微波辐射加热样品，使样品中的目标物质溶解于溶剂中，进而实现样品的提取和分离。
它的主要原理可以概括为如下几点：2.1 微波辐射微波是指波长在1mm至1m之间、频率在0.3GHz至300GHz之间的电磁波。
微波辐射具有可以通过多种材料的特点，因此能够将微波辐射直接传递到样品中。
2.2 加热效应微波辐射与样品分子之间发生相互作用，导致分子的振动和摩擦，从而产生热量。
这种加热效果在微波萃取中被利用，可以快速将样品加热到提取的温度，加快样品中目标物质的溶解速度。
2.3 溶剂的选择微波萃取仪中通常使用有机溶剂，如二甲基苯、二甲基甲酰胺等。
这些溶剂在微波辐射下具有较好的热传导性能和溶解能力，有助于将样品中的目标物质完全溶解。
2.4 压力控制微波萃取仪在萃取过程中可以通过控制压力来加快萃取速度并提高提取效率。
通过调节微波能量、溶剂比例和压力等参数，可以实现不同目标物质的最佳萃取条件。
3. 应用案例微波萃取仪在许多领域都有着广泛的应用。
以下是一些典型的应用案例：3.1 环境监测微波萃取仪可以用于环境样品的提取和分析。
例如，可以用微波萃取仪提取土壤中的有机污染物，如农药、石油烃等。
微波萃取仪具有快速、高效的特点，可以有效地提取样品中的目标物质，并减少对环境的污染。
3.2 食品检测微波萃取仪在食品检测中起到了重要的作用。
例如，可以利用微波萃取仪提取食品中的残留农药、重金属等有毒物质。
微波萃取仪具有快速、高效的特点，可以在较短时间内完成对食品样品的提取和分离，提高检测效率和准确性。
3.3 药物分析微波萃取仪在药物分析中也有着广泛的应用。
例如，可以利用微波萃取仪提取药物中的有效成分，如中药中的活性成分等。
微波辅助萃取柠檬烯的原理
微波辅助萃取柠檬烯的原理微波辅助萃取是指在萃取过程中加入微波能量，以提高萃取效果的一种方法。
该方法主要是利用微波在物质中产生的热效应和非热效应，来促进柠檬烯的萃取。
微波辅助萃取柠檬烯的原理主要包括以下几个方面：1. 热效应：微波辐射能量主要通过吸收介质中分子的振动和旋转来转化为热能。
在微波场中，分子内部的振动、转动和摩擦将导致分子内部能量增加，进而导致介质温度升高。
在柠檬烯的萃取过程中，可以利用微波辐射产生的热效应来加快柠檬烯溶剂中的溶解度，促进柠檬烯从固体基质中溶解到溶剂中，提高柠檬烯的萃取效果。
2. 非热效应：微波辐射还会产生一些非热效应，如离子迁移、分子运动加快和可控脱溶等。
这些非热效应对柠檬烯的萃取效果也起到一定的促进作用。
例如，微波辐射可以通过产生高能电子，导致电子在分子中迁移，从而改变分子结构。
这些改变可能使柠檬烯的分子结构发生变化，从而影响其溶解度和活性。
3. 提高传质速率：微波辐射可以通过产生剧烈的介质运动和局部振动，加快相界面上的传质速率。
这一过程被称为“外化学效应”。
在柠檬烯的微波辅助萃取中，微波辐射可以增加溶剂与固相物质的接触表面积，从而提高柠檬烯的传质速率和提取效率。
4. 优化萃取工艺：微波辅助萃取柠檬烯还可以通过调整微波能量、萃取温度、溶剂种类和萃取时间等参数，优化柠檬烯的萃取工艺。
例如，合理选择微波辐射功率和时间可以提高柠檬烯的提取率，减少萃取时间和溶剂的使用量，降低生产成本。
此外，微波辅助萃取柠檬烯还具有以下优点：1. 显著缩短萃取时间：相较于传统的萃取方法，微波辅助萃取具有快速、高效的优势，可以大幅缩短柠檬烯的提取时间。
2. 提高萃取效果：微波辅助萃取能够有效提高柠檬烯的溶解度，加速柠檬烯从固相物质中释放出来，从而提高柠檬烯的提取效果。
3. 节约能源和溶剂：微波辅助萃取过程中对能源和溶剂的需求相对较低，可以有效节约生产成本和资源消耗。
综上所述，微波辅助萃取利用微波辐射的热效应和非热效应，通过加快传质速率和优化工艺参数，有效提高了柠檬烯的萃取效果。
微 波 萃 取 技 术
常规的微波萃取方法是把极性溶剂(如 丙酮)或极性溶剂和非极性溶剂混合物(如丙 酮+正己烷,或甲醇+乙酸等)，与被萃取样品 混合，装入微波制样容器(一般为PFA杯)中， 在密闭状态下，放入微波制样系统中加热。 根据被萃取组分的要求，控制萃取压力或温 度和时间；加热结束时，把样品过滤，滤液 直接进行测定，或作相应处理后进行测定。 一般情况下，微波萃取加热时间约5～10分 钟，萃取溶剂和样品总体积不超过制样杯体 积的1/3。
（2）另一类由非极性分子组成，它们基本上不吸 收或很少吸收微波，这类物质有聚四氟乙烯、聚丙 烯、聚乙烯、聚砜等、塑料制品和玻璃、陶瓷等， 它们能透过微波，而不吸收微波。这类材料可作为 微波加热用的容器或支承物。
（3）金属导体材料能很好的反射微波，可做其密封 材料。
二、微波萃取设备及萃取步骤
1.设备 带有控温附件的微波制样设备，微波萃取用
3. 萃取时间
微波萃取时间与被测物样品量、溶剂体积和 加热功率有关。一般情况下，萃取时间在1015min内。在萃取过程中，一般加热开始1-2min即 可达到所要求的萃取温度。
4. 溶液pH值
溶液的pH值也会对微波萃取的效率产生一定 的影响，针对不同的萃取样品，溶液有一个最佳 的用于萃取的酸碱度。有文献考察了从土壤中萃 取除草剂三嗪时分别用NaOH、NH3-NH4Cl、HAc、 NaAc和HCl调节溶剂pH值对回收率的影响。研究 结果表明：当溶剂的pH值介于4.7～9.8时，除草剂 三嗪的回收率最高。
2. 微波的特性
1） 金属材料不吸收微波，只能反射微波。 2） 绝缘体可以透过微波，它几乎不吸收微波的能量。如
玻璃、陶瓷、塑料（聚乙烯、聚苯乙烯）、聚四氟乙烯、 石英、纸张等，它们对微波是透明的，微波可以穿透它 们向前传播。 3）极性分子的物质会吸收微波（属损耗因子大的物质）， 如：水烯材料）。
微波萃取法的原理
微波萃取法的原理微波萃取法是一种常用的分离和提取技术，它基于微波辐射对样品中的目标成分产生热效应，从而实现目标成分的快速、高效提取。
本文将介绍微波萃取法的原理及其在实际应用中的重要性。
微波萃取法的原理是基于微波辐射与物质之间的相互作用。
微波辐射是一种电磁波，其频率通常在300 MHz至300 GHz之间。
当微波辐射与样品中的分子发生相互作用时，会引起分子的振动和转动，从而产生热效应。
这种热效应可以使样品中的目标成分溶解或挥发，从而实现其分离和提取。
微波萃取法的过程通常包括以下几个步骤：样品的制备、样品的加热、目标成分的提取和分离、溶剂的回收等。
首先，需要将待提取的样品制备成适当的形式，例如粉末或液体。
然后，将样品放置在微波萃取仪器中，并加入适量的溶剂。
接下来，通过调节微波辐射的功率和时间，使样品受热并实现目标成分的提取。
最后，通过分离技术将目标成分与溶剂分离，并回收溶剂以便再次使用。
微波萃取法在许多领域中得到了广泛的应用。
例如，在环境监测中，可以使用微波萃取法提取土壤或水样中的有机污染物，以便进行分析和检测。
在食品工业中，微波萃取法可以用于提取食品中的营养成分或添加剂，以实现食品质量的监控和控制。
此外，微波萃取法还可以应用于药物分析、天然产物提取等领域。
与传统的提取方法相比，微波萃取法具有许多优点。
首先，微波萃取法的操作简单、快速，可以在较短的时间内完成样品的提取过程。
其次，微波萃取法可以实现目标成分的高效提取，提取率通常较高。
此外，微波萃取法还可以减少溶剂的使用量，降低对环境的影响。
微波萃取法是一种重要的分离和提取技术，其原理基于微波辐射与样品中的目标成分之间的相互作用。
通过微波萃取法，可以实现样品中目标成分的快速、高效提取，广泛应用于环境监测、食品工业、药物分析等领域。
随着科学技术的不断发展，微波萃取法在实际应用中的重要性将进一步凸显。
微波萃取技术综述
微波萃取技术综述摘要：微波萃取，即微波辅助萃取（Mi acrowave-assisted extraction，MAE），是用微波能加热与样品相接触的溶剂，将所需化合物从样品基体中分离，进入溶剂中的一过程。
此项技术已广泛应用于食品、生物样品及环境样品的分析与提取。
本文将对微波萃取技术的机理、特点和在天然产物提取中的应用作一综述，并展望其发展趋势及应用前景。
关键字：微波萃取；原理；应用；展望一、微波萃取的原理微波是频率在300MHZ至300GHZ之间的电磁波，它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。
常用的微波频率为2450MHZ。
微波加热是利用被加热物质的极性分子（如H2O、CH2Cl2等）在微波电磁场中快速转向及定向排列，从而产生撕裂和相互摩擦而发热。
传统加热法的热传递公式为：热源→器皿→样品，因而能量传递效率受到了制约。
微波加热则是能量直接作用于被加热物质，其模式为：热源→样品→器皿。
空气及容器对微波基本上不吸收和反射，从根本上保证了能量的快速传导和充分利用。
微波可选择性加热不同极性分子和不同分子的极性部分，从而使其从中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对较差的溶剂中，从而有效成分被提取。
二、微波萃取的特点微波具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大特点，这决定了微波萃取具有以下特点。
1. 试剂用量少，节能，污染小。
2.加热均匀，且热效率较高。
微波萃取时没有高温热源，因而可消除温度梯度，且加热速度快，物料的受热时间短，因而有利于热敏性物质的萃取。
3. 微波萃取不存在热惯性，因而过程易于控制。
4. 微波萃取无需干燥等预处理，简化了工艺，减少了投资。
5. 微波萃取的处理批量较大，萃取效率高，省时。
与传统的溶剂提取法相比，可节省50％~90％的时间。
6. 微波萃取的选择性较好。
由于微波可对萃取物质中的不同组分进行选择性加热，因而可使目标组分与基体直接分离开来，从而可提高萃取效率和产品纯度。
微波萃取的概念
微波萃取的概念微波萃取（Microwave-assisted extraction，MAE）是一种利用微波辐射来加速和提高植物有效成分的提取效果的技术。
它是一种绿色、高效、快速的提取方法，已经被广泛应用于天然产物、药物、食品和环境样品的提取。
微波萃取原理是利用微波辐射作用于样品中的水分子，通过水分子的旋转和摩擦产生的热能，使样品中的活性成分迅速溶解到溶剂中。
与传统的提取方法相比，微波萃取具有以下优点：1. 提取效果显著提高：微波辐射可以快速加热和溶解样品中的活性成分，提高提取效率。
相比传统方法，微波萃取可以获得更高的提取率和更短的提取时间。
2. 快速和节能：微波辐射具有快速加热的特点，相对传统方法可以大大缩短提取时间。
同时，由于微波萃取过程中样品和溶剂可以同时加热，节省了能源消耗。
3. 简单和方便：微波萃取操作简单，只需将样品和溶剂放入微波加热器中，设定合适的温度和时间，微波加热器会自动完成加热过程，无需频繁搅拌和操作。
4. 优化和可控性好：微波萃取可调控加热温度、压力、时间等参数，可以根据不同样品的特点和需要进行优化和设计。
同时，微波辐射对样品中的化学成分影响较小，有效保留了植物的有效成分。
5. 绿色环保：微波萃取无需大量的有机溶剂，减少了溶剂的消耗和环境的污染。
同时，微波加热器的使用寿命较长，降低了仪器更新频率和废物处理的成本。
微波萃取方法的应用范围非常广泛。
在天然产物领域，微波萃取已成功应用于中药提取、植物次生代谢产物的提取、花草香精的制备等。
在药物研发领域，微波萃取可以提取药物中的有效成分，如植物药物的主要活性成分、生物碱和黄酮类化合物等。
在食品领域，微波萃取可以提取食品中的香气成分、色素和抗氧化剂等，同时保留食品的营养成分。
在环境样品领域，微波萃取可以快速提取环境样品中的污染物，如土壤、水样和空气样品中的有机污染物和重金属。
虽然微波萃取具有很多优点，但也存在一些技术难题和挑战。
首先，微波萃取方法对样品的处理和预处理较为敏感，需要对样品的颗粒大小、湿度、溶剂选择等进行优化。
微波萃取原理
微波萃取原理
微波萃取是一种常用的样品前处理技术，它通过利用微波加热来实现样品中目标成分的快速、高效萃取。
微波萃取原理主要包括微波加热、溶剂渗透和目标成分溶解三个方面。
首先，微波加热是微波萃取的核心原理之一。
微波是一种电磁波，它的特点是能够穿透物质并在其中产生局部加热。
在微波萃取中，样品与溶剂混合后置于微波炉中，微波能够迅速穿透样品并使其内部分子产生摩擦运动，从而产生热量。
这种局部加热的方式能够使样品中的目标成分迅速溶解到溶剂中，提高萃取效率。
其次，溶剂渗透也是微波萃取的重要原理之一。
微波能够使溶剂分子产生振动，从而加速溶剂分子的扩散和渗透。
当微波能量作用于样品和溶剂混合物时，溶剂分子能够更快地渗透到样品中，促进目标成分与溶剂的接触和溶解。
因此，溶剂渗透是微波萃取能够快速、高效进行的重要原因之一。
最后，目标成分溶解是微波萃取原理的关键环节。
微波加热和溶剂渗透共同作用下，样品中的目标成分会迅速溶解到溶剂中。
这是因为微波能够加速样品中目标成分的热运动，促进其溶解到溶剂
中。
同时，溶剂渗透也能够使溶剂分子更快地与目标成分接触，加快溶解速度。
因此，微波萃取能够在较短时间内实现样品中目标成分的高效溶解。
综上所述，微波萃取原理主要包括微波加热、溶剂渗透和目标成分溶解三个方面。
通过微波加热和溶剂渗透，样品中的目标成分能够迅速溶解到溶剂中，实现快速、高效的萃取。
微波萃取技术在化学分析、环境监测、食品安全等领域具有广泛的应用前景，对于提高分析效率、降低分析成本具有重要意义。
微波辅助萃取法的原理
微波辅助萃取法的原理
微波是指波长在1m~100m范围内的电磁波。
微波是一种很强的电磁波，具有很强的穿透力，其波长为1m~10m，频率为1 GHz~3 GHz。
微波的能量可以使物体加热，同时又具有可使物质中某些不活泼元素转变成活泼元素的能力，使某些物质对微波有吸收能力。
与一般加热方式不同的是：在温度一定时，微波对被加热物质有选择性作用。
这就是微波辅助萃取法（microwave assisted extraction）的原理。
微波是一种新型加热技术，它利用电磁波在物质中传播时引起的物理效应和化学效应对物质进行加热和处理。
它具有加热速度快、加热均匀、节能、不产生化学污染、对物料不损坏等优点。
目前，它已广泛应用于石油化工、生物医药、食品加工等行业中。
微波辅助萃取法（microwave assisted extraction）是利用微波作为热源对原料进行加热，使溶剂蒸发，从而达到萃取目的，比传统的热萃取（heat-extraction）要快得多。
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波 天 然 脂 肪 ( 食 物 )10098 ＞ 3h ＜ 5minantinutritives40100≥3h＜5min 杀虫剂 (土壤)90100＜1.5h＜1min
微波萃取粗略工艺流程： 选料清洗粉碎微波萃取分离浓缩干燥粉化 产品微波萃取
0c59f8ea 工业微波设备 /
業，目前在我国微波萃取已经用于多项中草药的 侵取生产线之中，如葛根、茶叶、银杏等。微波 萃取已列为我国二十一世纪食品加工和中药制 药现代化推广技术之一。某中药研究机构的科研
者，已经用微波萃取方法处理上百种中药。无论 是萃取速度、萃取效率还是萃取质量均取比常规 工艺优秀得多的结果。
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取得了美国、墨西哥、日本、西欧、韩国的专利 许可。并用大生产线在薄荷、海藻中提取有效物 质均获得成功。
微波萃取效率高、純度高、能耗小、產生廢 物少、操作費用少、符合環境保護要求。可廣泛 用于中草藥、香料、保健食品、化妝食品、化妝 品、茶飲料、調味料、果膠、高粘度殼聚糖等行
传导两种方式里外同时加热。传统热萃取和传统 热萃取相比，微波萃取具有以下特点：
ａ、质量高，可有效地保护食品、药品以及
其他化工物料中的功能成分； ｂ、产量大； ｃ、对萃取物具有高选择性；
0c59f8ea 的时间；
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和溶剂类型，只需短短的几分钟就可萃取传统加 热需要几个小时甚至十几个小时的目标物质。 1987 年 GANGLER 曾从棉籽中提取棉实糖，从豆类 中提取豆碱。九十年代初，由加拿大环境保护部
和加拿大 CWT-TRAN 携手开发了微波萃取系统 MicrowaveAssistedProcess 简称 MAP）现已广泛 应用到香料、调味品、天然色素、中草药、化妆 品和土壤分析等领域，并且于 1992 年开始陆续
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3 微波萃取与其它萃取方法的比较
微波萃取技术与现有其他的萃取技术相比 有明显的优势。化学溶剂萃取法耗能大、耗材多，
耗时长，提取效率低，工业污染量大。超临界流 体提取在提取效率上得到大大提高，但其方法要 求的装备复杂，溶剂选择范围窄，需高压力容器 和高压泵，故投资成本较高，建立大规模提取生
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还有的文献是这样描述的：由于微波的频率 与分子转动的频率相关连，所以微波能是一种由 离子迁移和偶极子转动引起分子运动的非离子 化辐射能。当它作用于分子上时，促进了分子的
转动运动，分子若此时具有一定的极性，便在微 波电磁场作用下产生瞬时极化，并以 2.45 亿次/ 秒的速度做极性变换运动，从而产生键的振动、 撕裂和粒子之间的相互摩擦、碰撞，促进分子活
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产线有工程难度。 国外有关科研人员研究了从植物样品中微
波辅佐提取多种杀虫剂的适用性。在 10min 微波
照射，50%最大功率的优化条件下，微波萃取与 传统的超临界萃取(SFE)杀虫剂的回收率无多大 差别，但明显节省溶剂和时间，且可同时处理多 个样品。同时研究表明，微波提取的最佳回收率
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这是一种高能量不稳定状态，或者水分子汽化， 加强萃取组分的驱动力；或者水分子本身释放能 量回到基态，所释放的能量传递给其他物质分 子，加速其热运动，缩短萃取组分的分子由物料
内部扩散到萃取溶剂界面的时间，从而使萃取速 率提高数倍，同时还降低了萃取温度，最大限度 保证萃取的质量。
1 微波萃取机理 微波萃取的机理可从两方面考虑，一方面微 波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质，到达物
料的内部维管束和腺胞系统。由于吸收微波能， 细胞内部温度迅速上升，使其细胞内部压力超过 细胞壁膨胀承受能力，细胞破裂。细胞内有效成 分自由流出，在较低的温度条件下萃取介质捕获
并溶解。通过进一步过滤和分离，便获得萃取物 料。另一方面，微波所产生的电磁场加速被萃取 部分成分向萃取溶剂界面扩散速率，用水作溶剂 时，在微波场下，水分子高速转动成为激发态，
ｅ、溶剂用量少（可较常规方法少 50％～ 90％）；
ｆ、低耗能。 微波辐射技术在食品萃取工业和化学工业 上的应用研究虽然起步只有短短几年的时间，但
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已有的研究成果和应用成果已足以显示其以下 优越性：
ａ、反应或萃取快；
ｂ、产率高，产品质量好； ｃ、后处理方便； ｄ、安全；
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与提取温度，植物样品的基体及杀虫剂类型密切 相关，针对不同的样品，不同的杀虫剂，采用相 应的提取温度及时间，获得比超临界萃取高的回 收率是完全可行的。
传统方法与微波辅佐提取的回收率和时间 的比较
化合物回收率/%所需时间传统微波传统微
0c59f8ea 工业微波设备 /
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ｅ、无污染，属于绿色工程； f、生产线组成简单，节省投资； 微波萃取技术是食品和中药有效成分提取
的一项新技术。据报道微波萃取较超临界萃取起 步晚，微波技术应用于有机化合物萃取的第一篇 文献发表于 1986 年，R.NGEDYE 等人将样品放置 于普通家用微波炉里通过选择功率档、作用时间
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性部分（极性部分）更好地接触和反应，同时迅 速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢 出来并扩散到溶剂中。
2 微波萃取优点 传统热萃取是以热传导、热辐射等方式由外 向里进行，而微波萃取是通过偶极子旋转和离子
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