微波萃取又叫微波輔助萃取，是一種非常具有發展潛力的新的萃取技術，即用微波能加熱與樣品相接觸的溶劑，將所需化合物從樣品基體中分離出來並進入溶劑，是在傳統萃取工藝的基礎上強化傳熱、傳質的一個過程。通過微波強化，其萃取速度、萃取效率及萃取質量均比常規工藝好得多，因此在萃取和分離天然產物中的套用中發展迅速。
基本介紹
- 中文名：微波輔助萃取
- 外文名：Microwave-Assisted Extraction
- 簡稱：MAE
- 套用：化學、冶金、食品、醫療
微波特點,MAE特點,快速高效,加熱均勻,選擇性加熱,生物效應,比較,機理和特點,機理,特點與區別,套用,環境分析套用,提取套用,食品分析,藥物分析,
微波特點
MAE特點
快速高效
樣品及溶劑中的偶極分子在高頻微波能的作用下，高速速度變換其正、負極，產生偶極渦流、離子傳導和高頻率摩擦，從而在短時間內產生大量的熱量。偶極分子旋轉導致的弱氫鍵破裂、離子遷移等加速了溶劑分子對樣品基體的滲透，待分析成分很快溶劑化，使微波萃取時間顯著縮短。
加熱均勻
微波加熱是透入物料內部的能量被物料吸收轉換成熱能對物料加熱，形成獨特的物料受熱方式，整個物料被加熱，無溫度梯度，即微波加熱具有均勻性的優點。
選擇性加熱
微波對介電性質不同的物料呈現出選擇性的加熱特點，介電常數及介質損耗小的物料，對微波的入射可以說是“透明”的。溶質和溶劑的極性越大，對微波能的吸收越大，升溫越快，促進了萃取速度。而對於不吸收微波的非極性溶劑，微波幾乎不起加熱作用。所以，在選擇萃取劑時一定要考慮到溶劑的極性，以達到最佳效果。
生物效應
由於大多數生物體內含有極性水分子，在微波場的作用下引起強烈的極性震盪，從而導致細胞分子間氫鍵鬆弛，細胞膜結構電擊穿破裂，加速了溶劑分子對基體的滲透和待提取成分的溶劑化。因此，利用MAE從生物基體萃取待分析的成分時，能提高萃取效率。
比較
MAE技術與其它技術的比較
任何一種萃取技術都是為了從基體中快速、高效地分離出待分析成分，但是由於基體的複雜性及萃取技術的不同特點，常常在選取萃取方法的時候必須考慮到分析的目的和分析方法的費用、操作的繁簡、時間的多寡等因素。與傳統的萃取技術相比，MAE技術最突出的優點在於溶劑用量少，快速，可同時測定多個樣品；有利於萃取熱不穩定的物質，萃取效率高，設備簡單，操作容易。
機理和特點
機理
微波是指波長在1mm至1m之間、頻率在300MHz至30000MHz之間的電磁波，它介於紅外線和無線電波之間。微波萃取的機理可由以下兩方面考慮：一方面微波輻射過程是高頻電磁波穿透萃取介質，到達植物物料的內部維管束和腺細胞內，由於物料內的水分大部分是在維管束和腺細胞內，水分吸收微波能後使細胞內部溫度迅速升，而溶劑對微波是透明或半透明的，受微波的影響小，溫度較低。連續的高溫使其內部壓力超過細胞壁膨脹的能力，從而導致細胞破裂，細胞內的物質自由流出，萃取介質就能在較低的溫度條件下捕獲並溶解，通過進一步過濾和分離，便獲得萃取物料。另一方面，微波所產生的電磁場，加速被萃取部分向萃取溶劑界面擴散速率，用水作溶劑時，在微波場下，水分子高速轉動成為激發態，是一種高能量不穩定狀態，或者者水分子汽化，強萃取組分的驅動力；或者水分子本身釋放能量回到基態，釋放的能量傳遞給其他物質分子，加速其熱運動，短萃取組分的分子由物料內部擴散到萃取溶劑界面的時間，而使萃取速率提高數倍，同時還降低了萃取溫度，大限度保證萃取的質量。
微波萃取機理的另一種描述為：由於微波的頻率與分子轉動的頻率相關聯，所以微波能是一種由離子遷移和偶極子轉動引起分子運動的非離子化輻射能。當它作用於分子時，促進了分子的轉動運動，分子若此時具有一定的極性，便在微波電磁場作用下產生瞬時極化，並以24.5億次/s的速度做極性變換運動，從而產生鍵的振動、撕裂和粒子之間的相互摩擦、碰撞，促進分子活性部分(極性部分)更好地接觸和反應，同時迅速生成大量的熱能，促使細胞破裂，使細胞液溢出來並擴散到溶劑中。在微波場中，不同物質的介電常數、比熱、形狀及含水量的不同，會導致各種物質吸收微波能的能力的不同，其產生的熱能及傳遞給周圍環境的熱能也不同，這種差異使得萃取體系中的某些組分或基體物質的某些區域被選擇性加熱，從而使被萃取物質從基體或體系中分離出來，進入到介電常數小、微波吸收能力差的萃取劑中。按介電常數的不同可以分為以下3類物質：一類物質(如水、乙醇、某些酸、鹼、鹽類)可以將微波轉化為熱能，這類物質能吸收微波，提升自身及周圍物質的溫度)另一類物質(如烷烴、聚乙烯等非極性分子結構物質)在微波透過時很少吸收微波能量；第三類物質(金屬類)可以反射微波。
特點與區別
傳統熱萃取是以熱傳導，熱輻射等方式由外向里進行，即能量首先無規則地傳遞給萃取劑，再由萃取劑擴散進基體物質，然後從基體中溶解或夾帶出多種成分出來，即遵循加熱——滲透進基體——溶解或夾帶——滲透出來的模式，因此萃取的選擇性較差；而微波萃取是通過離子遷移和偶極子轉動兩種方式里外同時加熱，能對體系中的不同組分進行選擇性加熱，使目標組分直接從基體中分離的萃取過程。
套用
環境分析套用
人類因生產、生活而引入環境中的污染物，不僅對環境造成了巨大的污染，同時也嚴重危害人類的健康和生存，因此檢測環境污染物成為人們一直關心的問題。作為一種高效快速、溶劑消耗量少、回收率高、重現性好的的樣品前處理技術，微波輔助萃取在該方面的分析具有明顯的優越性，其分析的對象主要包括多環芳烴、農藥殘留、酚類、有機金屬化合物等各種污染物。
提取套用
植物中的天然產物往往包埋在堅硬或柔軟表皮保護中的內部薄壁細胞或者胞液中，使得提取非常困難。微波具有很強的穿透力，可以在反應物內外部分同時均勻、迅速加熱，因此在較短時間內即町將植物的組織細胞壁破壞，形成微小的孔洞和裂紋，這樣細胞外的萃取介質便非常容易進入細胞內，溶解並釋放細胞內的物質。
食品分析
食品的品質對人們的生活和健康至關重要，MAE作為一種省時、簡便的樣品前處理手段，已廣泛用於蔬菜、穀物、肉類等多種食品中各種污染物的檢測。
藥物分析
在藥物分析領域，MAE已用於血樣、尿樣和頭髮等生物樣品中多種藥物的分析。
