微波辅助提取
微波辅助萃取全部全解ppt课件
4.温度差: 是被提取组分扩散与传质的前提，没有浓度差或 浓度差很小，提取过程就不能进行
5.温度: 由于存在微波下的分子运动，因而温度不需要与传 统提取工艺过程中的一样高；也可能导致体系温度过度上 升，为减小温度的影响，可将微波提取过程分次进行 微波萃取在不同温度下的提取效果是不同的，当其他条件 一样时，热态比冷态的提取效果要好
微波辅助萃取 （Microwave Aided Extraction，MAE)
• 微波辅助萃取又称微波萃取(MAE)，是微波和传统的溶剂 萃取法相结合后形成的一种新的萃取方法，因其具有快速 、高效、省溶剂、环境友好等优点，微波萃取是在有机分 析中得到了广泛的应用。
微波萃取机理
• 微波萃取技术是将微波技术和萃取技术相结合，利用极性 分子可以迅速吸收微波能量来加热一些具有极性的溶剂， 达到萃取样品中目标化合物、分离杂质的目的。微波加热 不同于一般的常规加热方式，常规加热是由外部热源通过 热辐射由表及里的传导方式加热。微波加热是材料在电磁 场中由介质吸收引起的内部整体加热。微波加热意味着将 微波电磁能转变成热能，其能量是通过空间或介质以电磁 波的形式来传递的，对物质的加热过程与物质内部分子的 极化有着密切的关系。
中
中
的
的
应
应
中 的 应
用
用
用
食品分析
食 旧方法 用 色 素 的 提 取
新方法
天然食用色素制备方法大致可分为溶剂提取法、组织 培养法、粉碎法，压榨法、酶反应法、微生物，发酵 法和人工化学合成天然色素法等。其中最常用的方法 是溶剂提取法即浸取法, 但传统的浸取方法存在着浸 取时间长、劳动强度大、原料预处理能耗大、热敏性 组分易破坏等缺点
1. 微波革取用于天然产物提取的应用前景 2. 进一步缩短样品处理的时间 3. 进一步探讨萃取机理 4. 开发微波萃取新技术和其他技术联用 5. 开发微波萃取在线检测新技术 6. 将微波萃取的实验室研究扩大为工业化研究
微波辅助提取法原理
微波辅助提取法原理
微波辅助提取法是一种新兴的化学分离技术，在植物提取、食品分析和药物制备等领域得到了广泛的应用。
它相对于传统的提取方法具有快速、高效、环保等优点。
微波辅助提取法的原理是基于微波的能量作用于物质时，使其分子间振动，产生摩擦和热量，加速物质的扩散和渗出，从而加速提取过程。
一般来说，微波辅助提取法可以分为以下几个步骤：
1.样品预处理
针对不同的提取物，需进行不同的制备方法，例如：颗粒样品的处理方法是先将样品碾碎，并将其加入一定量的溶剂进行搅拌，得到均匀的混合物后就可以进行提取了。
2.微波加热
将用溶剂混合后的样品置于微波反应器内，施加一定功率的微波辐射，通过加热使样品酵解、水解、分解等，从而达到物质的提取目的。
通常情况下，微波加热可以比传统加热更快更有效，能够在数分钟至数十分钟内完成提取。
3.离心分离
将经过微波加热的样品放入离心机中进行处理，通过离心加快样品的渗出，使可溶性的物质和溶解液分离。
将离心分离后的澄清液移入试管中，离心机离能沉淀悬浮在上面的不溶性颗粒物。
4.溶液浓缩
将澄清液移入旋转蒸发仪中，利用的加热和旋转的引力加速溶液蒸发，从而使提取物质量得以浓缩和升高。
总之，微波辅助提取法是一种快速、高效的提取化学物质的方法。
其原理是通过微波能量作用于物质，使物质分子间振动，达到加速提取物质的速率和效率的目的。
在不断完善和发展中，将为植物提取、药物制备等领域的发展提供新的技术支撑。
微波辅助提取技术的研究及应用
微波辅助提取技术的研究及应用一、绪论微波辅助提取技术是指利用微波辐射对样品中的有机分子进行加热和激发，使其溶剂中的溶解度和析出度增大，以便进行有效的分离和提取。
该技术具有提高提取效率、缩短提取时间、节省溶剂、减少样品损失等优点，因此在众多领域应用广泛，得到了广泛的研究和开发。
二、微波辅助提取技术的原理与优点1. 原理微波辅助提取的原理是通过微波辐射使样品产生热效应，使样品温度升高，从而加速成分的挥发、萃取和分离。
同时微波辐射还可用于加速液体的挥发和溶解，因此可以在较短时间内完成萃取、分离和纯化的过程。
2. 优点微波辅助提取技术相比传统的提取技术有以下优点：（1）提高提取效率：微波辐射可以使样品热效应加快，溶解和析出效率提高，因此提取效率提高。
（2）缩短提取时间：由于微波辐射的速度快，提取时间可以缩短几十倍，节省了大量时间。
（3）节省溶剂：微波辐射可以让样品中的有机成分更快地溶解或析出，因此可以节省溶剂的用量。
（4）减少样品损失：短暂的微波辐射可以减少样品中的部分挥发成分损失，保证了提取过程中的准确性。
（5）提高样品纯度：微波辐射可以使样品溶液中的杂质分解和析出，从而提高了样品的纯度。
三、微波辅助提取技术在不同领域中的应用1. 食品分析检测微波辅助提取技术在食品中的应用非常广泛，可以用于多种食品成分的提取和分析。
食品成分主要包括油脂、蛋白质、多糖、色素、香料、维生素等。
微波辅助提取技术可以通过对不同成分进行选择性提取和分离，从而达到快速、准确和可重复的分析结果，比传统的提取技术更为高效。
2. 中药研究及制造中药是中国传统医学的重要组成部分，而中药的提取和制造是中药研究中的重要环节。
微波辅助提取技术可以促进中药中有效成分的溶解和析出，从而提高中药的提取效率和质量，进一步推动中药现代化的进程。
3. 环境污染物检测环境中存在着各种有害污染物，如重金属、有机物、农药等。
微波辅助提取技术可以快速、高效地提取和分离这些污染物，从而检测它们的浓度和含量，确保环境的健康和安全。
微波萃取技术.
萃取温度应低于萃取溶剂的沸点，不 同的物质最佳萃取温度不同。
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3、萃取时间的影响
微波萃取时间与被测样品量、溶剂 体积和加热功率有关，一般情况下为 1015min。
一般所选用的微波功率在200-1000W范围内。
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5. 基体物质的影响
基体物质对微波萃取结果的影响可 能是因为基体物质中含有对微波吸收较强 的物质，或是某种物质的存在导致微波加 热过程中发生化学反应。
例如：土壤基体中的有机质对萃取 效率有一定影响，而无机质的影响不大。
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6、微波萃取效率的其它影响因素
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微波辅助萃取技术特点
（2） 加热均匀 微波加热是透入物料内部 形成独特的物料受热方式，整个物料被加
的能量被物料吸收转换成热能对物料加热，
热，无温度梯度，即微波加热具有均匀性
的优点。
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微波辅助萃取技术特点 （3）选择性 微波对介电性质不同的物料呈
现出选择性的加热特点，介电常数及介质损 耗小的物料，对微波的入射可以说是“透明” 的。溶质和溶剂的极性越大，对微波能的吸 收越大，升温越快，促进了萃取速度。而对 于不吸收微波的非极性溶剂，微波几乎不起 加热作用。所以，在选择萃取剂时一定要考 虑到溶剂的极性，以达到最佳效果。
废液 (Waste)
PTFE 管 (Coiled PTFE tubing)
SPE/HPLC或GC/MS分析 (Analysis by SPE/HPLC or GC/MS )
接收容器 (Collection vessel)
微波辅助提取法
微波辅助提取法微波萃取又称微波辅助提取( Microwave -assisted Extraction，MA E)，是指使用适当的溶剂在微波反应器中从植物、矿物、动物组织等中提取各种化学成分的技术和方法。
微波是指频率在300 MHz至300 GHz 的电磁波，利用电磁场的作用使固体或半固体物质中的某些有机物成分与基体有效的分离，并能保持分析对象的原本化合物状态。
原理微波萃取的机理可从以下3个方面来分析 [1] [2] [3] ：1）微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质到达物料内部的微管束和腺胞系统的过程。
由于吸收了微波能，细胞内部的温度将迅速上升，从而使细胞内部的压力超过细胞壁膨胀所能承受的能力，结果细胞破裂，其内的有效成分自由流出，并在较低的温度下溶解于萃取介质中。
通过进一步的过滤和分离，即可获得所需的萃取物。
2）微波所产生的电磁场可加速被萃取组分的分子由固体内部向固液界面扩散的速率。
例如，以水作溶剂时，在微波场的作用下，水分子由高速转动状态转变为激发态，这是一种高能量的不稳定状态。
此时水分子或者汽化以加强萃取组分的驱动力，或者释放出自身多余的能量回到基态，所释放出的能量将传递给其他物质的分子，以加速其热运动，从而缩短萃取组分的分子由固体内部扩散至固液界面的时间，结果使萃取速率提高数倍，并能降低萃取温度，最大限度地保证萃取物的质量。
3）由于微波的频率与分子转动的频率相关连，因此微波能是一种由离子迁移和偶极子转动而引起分子运动的非离子化辐射能，当它作用于分子时，可促进分子的转动运动，若分子具有一定的极性，即可在微波场的作用下产生瞬时极化，并以24.5亿次/s的速度作极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子间的摩擦和碰撞，并迅速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢出并扩散至溶剂中。
在微波萃取中，吸收微波能力的差异可使基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使被萃取物质从基体或体系中分离，进入到具有较小介电常数、微波吸收能力相对较差的萃取溶剂中。
超声及微波辅助萃取PPT课件
2000年代至今
该技术不断优化和完善，广泛 应用于食品、医药、环保等领
域。
技术应用领域
食品工业
用于提取食品中的活性 成分，如植物精油、色
素、多酚等。
医药行业
用于从中药材中提取有 效成分，以及从生物样 品中分离蛋白质、核酸
等生物分子。
环境科学
化学工业
用于处理环境污染问题， 如土壤、水体中有机污
生物技术与生命科学
将超声及微波辅助萃取技术应用于生物样品和生物活性物 质的提取，为生物技术与生命科学研究提供新的工具和方 法。
环境科学与工程
应用于环境样品中目标污染物的提取和富集，为环境监测 和治理提供技术支持。
绿色化学与可持续发展
减少溶剂使用
通过优化超声及微波辅助萃取技术，减少有机溶剂的使用量，降 低对环境和人体的危害。
选择性加热
微波能量主要集中在目标 成分上，减少对其他物质 的热解和破坏。
需要特定条件
对介电常数较高的介质效 果更佳，且对金属容器有 特殊要求。
选择依据与建议
根据目标成分的性质 选择
如果需要快速加热和 高效提取，微波辅助 萃取更具优势。
如果目标成分对热敏 感或易挥发，超声辅 助萃取更为合适。
选择依据与建议
选择微波功率和辐射时间
根据实验条件和目标物质的性质选择 合适的微波功率和辐射时间，以保证 最佳的萃取效果。
操作步骤
将物料与溶剂混合后放入微波萃取仪 中，设定微波功率和辐射时间，进行 萃取。
产物处理
萃取完成后，对产物进行分离、纯化、 浓缩等处理，以获得目标物质。
微波辅助萃取的优缺点
高效
微波能够快速地渗透到物料内部，提高萃取效率。
微波辅助萃取
08化本班第二组成员
• 覃杰 黄继靖 罗婧 申文英 李婉舒
3.微波辅助萃取实际应用举例
A 在天然食用色素提取上的应用
B
在茶叶加工领域的应用 在
C
在天然产物提取方面的应用
D
在中药有效成分提取方面的应用
A.在天然食用色素提取上的应用
①在萃取柚皮色素时，利用微波浸取可以使 固—液浸取过程得到明显强化，浸取效率要比传 统方法高得多。采用微波强化浸取柚皮—水体系 时，仅需4min便可以使整个浸取过程达到平衡； 而传统方法则需要120min左右才能达到浸取柚皮 素的最大量，几乎为微波浸取时间的倍，并且利 用微波柚皮中的天然色素比传统热浸取法所消耗 的能量要少得多，这在能源日益紧张的今天是非 常具有实际意义的。（文献4）
B.在茶叶加工领域的应用
• 用微波萃取法对茶多酚、咖啡碱气和 茶多糖的复合提取进行研究。最佳浸取条 件为：提取时间3min，料液比为1:20，再 用50℃水浴浸取10min。茶多酚浸出率高 达90.73%，高于乙醇水溶液浸提。（文献6）
C.在天然产物提取方面的应用
•
对微波辅助提取西番莲籽，与传统的 索氏提取法相比，具有提取时间短、溶剂 用量少、溶剂回收率高、产品提取率高、 所得产品色泽清亮、气味清新等优点。将 传统提取工艺与微波结合，可以降低生产 成本、提高生产率，具有广泛的应用价值。 （文献7）
萃取步骤之溶剂的选择
• 对于其它的固体或半固体试样,一般选 用极性溶剂。 这主要是因为极性溶剂能更
好的吸收微波能,从而提高溶剂的活性, 有利于使固体或半固体试样中的某些有 机物成分或有机污染物与基体物质有效 地分离。
微波萃取与传统热萃取萃取步骤的区别
• 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 子传导两种方式里外同时加热, 极性分子接受微 波辐射的能量后, 通过分子偶极的每秒数十亿次 的高速旋转产生热效应, 这种加热方式称为内加 热(相对地, 把普通热传导和热对流的加热过程称 为外加热)。与外加热方式相比, 内加热具有加热 速度快、受热体系温度均匀等特点。通过比较 发现在索氏萃取、超声萃取、超临界萃取(SFE) 和微波帮助萃取法(MAE)中以MAE回收率及效 率均较高。（文献3，4）
微波消解和微波辅助萃取技术
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第一节 微波消解和微波辅助萃取的 定义 及作用原理
在微波萃取中，吸收微波能力的差异 可使基体物质的某些区域或萃取体系中 的某些组分被选择性加热，从而使被萃 取物质从基体或体系中分离，进入到具 有较小介电常数、微波吸收能力相对较 差的萃取溶剂中。
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第一节 微波消解和微波辅助萃取的 定义 及作用原理
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。 7. 微波萃取的结果不受物质含水量的影 响，回收率较高。 基于以上特点，微波萃取常被誉为“ 绿色提取工艺”。
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第一节 微波消解和微波辅助萃取的 定义 及作用原理
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第一节 微波消解和微波辅助萃取的定义 及作用原理
当被提取物和溶剂共处于快速振动的微 波电磁场中时，目标组分的分子在高频电磁 波的作用下，以每秒数十亿次的高速振动产 生热能，使分子本身获得巨大的能量而得以 挣脱周围环境的束缚。当环境存在一定的浓 度差时，即可在非常短的时间内实现分子自 内向外的迁移，这就是微波可在短时间内达 到提取目的的原因。
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第一节 微波消解和微波辅助萃取的 定义 及作用原理
一般来说,微波萃取首先要求溶剂必须具有 一定的极性,以利于吸收微波能,进行内部加热 ，其次所选溶剂对被萃取组分必须具有较强的 溶解能力,溶剂的沸点及对后续测定的干扰也必 须考虑。而控制萃取功率和萃取时间则是为了 在选定萃取溶剂的前提下，选择最佳萃取温度 。适宜的萃取温度既能使被萃取组分保持原有 的化合物形态，又能获得最大的萃取效率。
•
微波的能力主要取决于其介电常 数、比热和形状等。极性较大的溶剂或目标组 分，吸收微波的能力较强，在微波照射下能迅 速升温，沸点低的溶剂甚至出现过热现象,极性 较低者吸收微波的能力较差,而非极性的氯仿等 则几乎不吸收微波。因此,利用不同物质在介电 性质上的差异也可达到选择性萃取的目的。
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微波辅助 现防爆；可常压或加压操作。 5.提高效率，降低成本。物料经微波 提取器的时间仅10~30秒/次，批时间 缩短20~50Min，极大提高了系统处理 能力，降低运行成本。 6.易于扩展。并列管式结构；系统可 模块式扩展。 7.便于清洁 。
微波辅助萃取法
固相萃取—微波萃取联用技术
用微波萃取代替固液萃 取中的溶剂洗脱。
其他技术联用
波炉改装成的微波萃取设备，通过调节脉冲
间断时间的长短来调节微波输出能量，目前
国内外大部分的研究都采用这种设备。
实验室用微波炉改装
在常压下提取，只能实 现温度控制。不足之处， 一次处理的样品不能太多。
中小型开罐式微波提取器
•
优点：
模仿微波炉结构，加热腔 内配一塑料容器。 将物料和溶媒混合后，边 搅拌边用微波处理。
3. 连续流动法
连续流动法是指萃取溶剂连续流动 而样品随之流动或固定不动的一种微 波萃取体系。目前国内外有关连续流 动法的报道很少，国外学者这方面的 研究较多。
今后的主要研究方向
今后的主要研究方向
今后的主要研究方向
• 三、开发微波萃取新技术或其他技术联用
有文献报道用微波萃取代替固液萃取中的溶剂洗脱的研究， 提出固相萃取—微波萃取联用技术。该研究有助于综合利用 各种技术的优点,提高处理效果,扩大样品适用范围。
研究所研制的 WK2000 微波快速反应系统和
MK Ⅲ型光纤自动控压微波制样系统属于该
类产品的仿制国产产品。
微波辅助萃取装置
2. 高压法 高压法是使用密闭萃取罐的微波萃取法，
其优点是萃取时间短，试剂消耗少，这种方
法是目前报道最多的一种方法。
微波辅助萃取装置
用于微波协助萃取的设备有两类 : 一类是微波 萃取罐;另一类为连续微波萃取器。两者的主要区 别是:一个是分批处理物料，类似于多功能提取罐; 另一个是以连续方式工作的萃取设备,具体参数一 般由生产厂家根据使用厂家要求设定。使用的微 波频率一般为2450MHz或915MHz。
微波辅助提取
药学院 2015级中药专硕 01中药资源 杨雪
微波辅助提取
• 目录：
• 1.微波萃取方法 • 2.微波辅助萃取装置 • 3.今后研究方向
一、微波萃取方法
目前报道的微波萃取方法一般 有三种：常压法、高压法、连续流 动法。而微波加热体系有密闭式和 敞开式两类。
二、微波辅助萃取装置
1.常压法 常压法一般是指在敞开容器中进行微波萃 取的一种方法，其设备主要有二种。 第一种是直接使用普通家用微波炉或用微
缺点：
不能保证所有物料经受同 等微波照射。 针对有机溶剂，防爆问题 凸显。 只用于小试不能用于工业 化生产。
美国CEM公司产品
微波辅助萃取装置
第二种是美国CEM公司和意大利的 Milestone公司生产的适用于溶解、萃取和有 机合成的密闭式微波萃取设备。国内中科院 深圳南方大恒公司和上海新科微波技术应用
连续微波萃取器
应用于工业生产： 1.处理量大。适合工业生产。 2.能耗及物耗降低。缩短了浸出时 间，提高劳动率；使用组合能源， 经济电耗；减少了提取液总量，缩 小了后续设备的规模，能耗及设备 投资。 3.节省空间及占地。设备紧凑，能 在有限的厂房内为其他设备提供额 外空间。 4.密闭操作。管道式密闭操作，对 人员和环境都很安全。同时也减少