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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
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的
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应
应
中 的 应
用
用
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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
微波萃取
四、微波萃取的主要影响参数
• 1.破碎度 与传统提取方法一样，被提取物经过适 当破碎，可以增大接触面积，有利于萃取过程的 进行。 • 2.分子极性 在微波场中，极性分子受微波的作用 较强。若目标组分为极性分子，则比较容易扩散。 在天然产物中，完全非极性的分子是比较少的， 物质的分子或多或少会存在一定的极性，绝大多 数天然产物的分子都会受到微波电磁场的作用， 因而均可用微波来协助提取。 • 3.溶剂 溶剂的选用十分重要，适宜的溶剂可提取 出所需要的组分，若溶剂选用不当，则不一定能 获得理想的提取效果。
新型的萃取分离技术
微波萃取
一、什么是微波萃取
• 微波萃取，即微波辅助萃取（Mi acrowaveassisted 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。
二、微波萃取的原理
• 普通的外加热方式将热量由外向内传递， 而微波加热是一个内部加热过程，微波直 接作用于内部和外部的介质分子，使整个 物料被同时加热，即为“体加热”过程， 从而可克服传统的传导பைடு நூலகம்加热方式所存在 的温度上升较慢的缺陷。
• 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。 • 7. 微波萃取的结果不受物质含水量的影响，回收 率较高。
• 微波加热过程中，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，在短时间内 达到提取目的。常用的微波频率为2450M HZ。
微波辅助萃取技术原理
• 常规加热：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：材料在电磁场中由介质吸收引起的内 部整体加热。
微波萃取的机理
3 能量转换
• 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。
微波萃取的机理
微波萃取的机理
根据对微波的吸收程度，可将物质材料分成导体、 绝缘体和介质。 • 导体主要为金属，如铁、铝等，微波不能进入导 体，只能在其表面反射； • 绝缘体是指可透过微波而对微波吸收很少的材料， 如玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯等； • 介质可吸收微波，吸收程度可用tg§表示
微波萃取的分析
• 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。
• 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。
• 微波萃取是利用微波能来提高萃取速 率的一种最新发展起来的技术。
• 微波加热：材料在电磁场中由介质吸收引起的内 部整体加热。
微波萃取的机理
3 能量转换
• 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。
微波萃取的机理
微波萃取的机理
根据对微波的吸收程度，可将物质材料分成导体、 绝缘体和介质。 • 导体主要为金属，如铁、铝等，微波不能进入导 体，只能在其表面反射； • 绝缘体是指可透过微波而对微波吸收很少的材料， 如玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯等； • 介质可吸收微波，吸收程度可用tg§表示
微波萃取的分析
• 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。
• 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。
• 微波萃取是利用微波能来提高萃取速 率的一种最新发展起来的技术。
微波辅助萃取
微波辅佑襄助萃取微波特点MAE特点MAE是指利用微波能强化溶剂萃取效率，即利用微波加热来加速溶剂对固体样品中目标萃取物（重要是有机化合物）的萃取过程。
微波具有波动性、高频特性以及热特性或非热特性（生物效应）等特点。
快速高效样品及溶剂中的偶极分子在高频微波能的作用下，高速速度变换其正、负极，产生偶极涡流、离子传导和高频率摩擦，从而在短时间内产生大量的热量。
偶极分子旋转导致的弱氢键分裂、离子迁移等加速了溶剂分子对样品基体的渗透，待分析成分很快溶剂化，使微波萃取时间显著缩短。
加热均匀微波加热是透入物料内部的能量被物料汲取转换成热能对物料加热，形成的物料受热方式，整个物料被加热，无温度梯度，即微波加热具有均匀性的优点。
微波加热具有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"透亮"的。
溶质和溶剂的极性越大，对微波能的汲取越大，升温越快，促进了萃取速度。
而对于不汲取微波的非极性溶剂，微波几乎不起加热作用。
所以，在选择萃取剂时肯定要考虑到溶剂的极性，以达到最佳效果。
生物效应（非热效应）由于大多数生物体内含有极性水分子，在微波场的作用下引起猛烈的极性震荡，从而导致细胞分子间氢键松弛，细胞膜结构电击穿分裂，加速了溶剂分子对基体的渗透和待提取成分的溶剂化。
因此，利用MAE从生物基体萃取待分析的成分时，能提高萃取效率。
MAE技术与其它技术的比较任何一种萃取技术都是为了从基体中快速、高效地分别出待分析成分，但是由于基体的多而杂性及萃取技术的不同特点，常常在选取萃取方法的时候必需考虑到分析的目的和分析方法的费用、操作的繁简、时间的多寡等因素。
与传统的萃取技术相比，MAE技术突出的优点在于溶剂用量少，快速，可同时测定多个样品；有利于萃取热不稳定的物质，萃取效率高，设备简单，操作简单。
机理特点微波萃取的机理微波是指波长在1mm至1m之间、频率在300MHz至30000MHz之间的电磁波，它介于红外线和无线电波之间。
第9章 微波辅助提取技术
微波辅助提取技术一微波提取技术的基本原理微波是指频率在300兆赫至300千兆赫的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称。
微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。
微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。
微波提取全称应是微波辅助提取技术。
微波辅助提取又称微波萃取，是颇具发展潜力的一种新的萃取技术，是微波和传统的溶剂提取法相结合而成的一种提取方法。
依据溶剂极性不同，它可以透过溶剂，使物料直接被加热，其热量传递和质量传递是一致的。
微波萃取的机理可从以下3个方面来分析：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。
微波能使细胞破裂，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。
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。
二微波萃取的工艺流程微波提取与常规提取工艺近似，仅在实施提取的关键点上有自身特点，其工艺流程：选料→清洗→粉碎→浸泡→微波提取→分离→浓缩→干燥→粉化→成品。
其操作一般包括以下几步：（1）将物料切碎，使之更充分地吸收微波能；（2）将物料与适宜的萃取剂混合，置于微波设备中，接受辐照（关键性的一步）；（3）从萃取相中分离除去残渣。
在实际操作中，将切碎的干药材在溶剂中浸泡适当时间（一般为0.5～1.5 h），再进入微波提取这一步非常重要。
(完整版)微波及超声波辅助萃取技术
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微波及超声波 辅助萃取技术
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1 微波辅助萃取技术 2 超声波辅助萃取技术 3 微波和超声波协同萃取技术 4 应用简介
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微波及超声波 辅助萃取技术
超声波 辅助萃 取技术
明德厚学 求是创新
基本概念 原理
影响因素 特点 设备
浸泡时间：浸泡时间对提取效率的影响实际上是 药机提超材械取声湿效波润超应率提程声：高取度波超：设对是声采备提指波用主取频在超要效率介声由率为质波提的2中技取0影的术槽千响传来、赫。播强超～但可化声50若以提波浸使取发泡介过生时质程器间， 兆过质提和赫长点取电左，在时源右药其间等的材传仅部声组播为分波织空常组，内间规成它的内溶。是糖产剂提一类生提取种、振取槽机粘动法是械液，的盛波质从几放，等而分提会强之取扩化一物散介，系出质因的来， 需并的而容要附扩提器能着散取，量于、效一载药传率般体材播较由表—，高不面介这。锈而质就钢阻—是制碍来超成溶进声，剂行波其的传的内进播机安入。械装，效有从应加而。热影及响 提空能控出化耗温效效低装率超应：置。声：施，针波通加底对萃常小部不取情功粘同(况率接U的下的超ltra药，超声so材介声波u，质波换nd可内即能通部可器过或破。实多碎超验或提声来少取波确地大换定 e适溶量能x宜解的器tra的了物是cti浸一料超on泡些，声，时微且波U间气提E。)泡取，，过设亦这程备称些可的为气在关超泡室键声在温部波超下件辅声进，波行其的，作作无用用需是 助温下大将萃度产功电取：生率能、超振电转超声动源换声波，。成波提当机提取声械取一压能，般达。是不到目利需一前用要定，超加值声热时波，，但气提其泡取本由设身于备存 辐在定提使射较向取用压强扩物的强的散的换产热而质能生效增量器的应大高主强，，：要烈且形由有空介成于磁化质共提力效的振取换应温腔过能、度，程器扰对然的和动空后温压化突度电作然较换用闭低能的合，器强， 效度这因两应也就而种、有是可类高一超最型加定声大。速的波限磁度影的力、响空地换击，化保能碎因效持器和此应物是搅提。料用拌取中会作过原在用程有变等中的化对各的温种磁度有场进效中行 多适热成发级当效分生效控应，变应制：尤形，也和其的增是其是材大非它热料物常敏，质必理性如分要波有镍子的一效或运。样成镍动，分合频超的金率声性材和波质料在。制介同成质时；中由而 速声的于压度波传提电，频播取换增率过时能加：程间器溶超也较则剂声是短由穿波一，可透频个因产力率能而生，是量可压从影的降电而响传低效加有播提应速效和取的目成扩物材分散中料提过的，取程杂如率，质锆的 标主即含钛成要超量酸分因声，铅进素波提或入之在高其溶一介提他剂。质取陶，研的物瓷促究传的材进表播质料提明过量制取，程。成的对中。进于，若行大其将。多声压数能电药不材材断料而被置言, 当介提于其质取电他的物压条质的变件点提化一吸取的定收率电时，高场,介：中目质超则标将声会成所波产分吸所生的收引变提的起形取能的，率量空这随全化就超部效是声或应压波 频大可电率部使效的分植应增转物。加变细无而成胞论下热壁使降能及用。，整何从个种而生换导物能致体器介破，质裂其本，基身使本和药因药材素材中常 声组的是处织有空理温效化时度成效间的分应：升得的超高以强声，充度提增分。取大释通了出常药，比物从常有而规效可提成提取分高的的目时溶标间解提要 短速取浴。度物槽一。的式般此提—情外取—况，率应下超。用，声广超波，声还但处可是理以超时产声间生波在许不2多能0次均~4级匀5m效分in应布以， 内如适并即乳用且可化范随获、围时得扩广间较散：变好、超化的击声超提碎提声取、取波效化中能果学药量。效材衰应不减等受。，成这分些、作极用性 占也和探空促分针比进子式：了量—超植的—声物限超波体制声的中，波占有适探空效用针比成于可是分绝将超的大能声溶多量波解数集的，种中工促类在作使中样时药品间物材的与 间有和某隙效有一时成效范间分成围(进分，脱入的因气介提而时质取在间，液)之并如体比于生中。介物能根质碱提据充、供操分黄有作混酮效方合类的式，化空的加合穴不快物作同、， 超了醌用声提类波取化提过合取程物器的、可进萜分行类为，化连并合续提物式高、和了鞣间药质歇物、式有脂两效质种成及类分挥型的发。 提油取等率的。提取。
超声及微波辅助萃取PPT课件
助萃取技术。
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。
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。
微波及超声波辅助萃取技术
特点
1、微波作用具有很强 的穿透力，可均匀加热；
2、具有较好的选择性； 3、溶剂用量少； 4、热效率高，提取时 间短；
5、无污染，可大规模 应用。
微波辅助萃取有什么特点和影响因素呢？？？
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微波及超声波 辅助萃取技术
微波辅助萃取技术---实验装置
1.微波炉 2.瓶架 3.蒸馏瓶 4.搅拌器 5. 铜管 6. 冷凝管 7.开关 8.控制面 板
超声波 萃取
1.在天然植物和药物活性成分提取中的应用 2．在环境样品有机污染物提取中的应用 3．在食品分析及化工产品分析中的应用
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