微波辅助萃取全部全解
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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。
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。