機(jī)理
微波萃取的機(jī)理可從以下3個(gè)方面來(lái)分析:
①微波輻射過(guò)程是頻電磁波穿透萃取介質(zhì)到達(dá)物料內(nèi)的微管束和腺胞系統(tǒng)的過(guò)程。由于吸收了微波能,細(xì)胞內(nèi)的溫度將迅速上升,從而使細(xì)胞內(nèi)的壓力過(guò)細(xì)胞壁膨脹所能承受的能力,結(jié)果細(xì)胞破裂,其內(nèi)的有效成分自由出,并在較低的溫度下溶解于萃取介質(zhì)中。通過(guò)步的過(guò)濾和分離,即可獲得所需的萃取物。
②微波所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)可加速被萃取組分的分子由固體內(nèi)向固液界面擴(kuò)散的速率。例如,以水作溶劑時(shí),在微波場(chǎng)的作用下,水分子由速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài),這是種能量的不穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)水分子或者汽化以加強(qiáng)萃取組分的驅(qū)動(dòng)力,或者釋放出自身多余的能量回到基態(tài),所釋放出的能量將傳遞給其他物質(zhì)的分子,以加速其熱運(yùn)動(dòng),從而縮短萃取組分的分子由固體內(nèi)擴(kuò)散至固液界面的時(shí)間,結(jié)果使萃取速率提數(shù)倍,并能降低萃取溫度,zui大限度地保證萃取物的質(zhì)量。
③由于微波的頻率與分子轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率相關(guān)連,因此微波能是種由離子遷移和偶子轉(zhuǎn)動(dòng)而引起分子運(yùn)動(dòng)的非離子化輻射能,當(dāng)它作用于分子時(shí),可促分子的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),若分子具有定的性,即可在微波場(chǎng)的作用下產(chǎn)生瞬時(shí)化,并以24.5億次/s的速度作性變換運(yùn)動(dòng),從而產(chǎn)生鍵的振動(dòng)、撕裂和粒子間的摩擦和碰撞,并迅速生成大量的熱能,促使細(xì)胞破裂,使細(xì)胞液溢出并擴(kuò)散至溶劑中。在微波萃取中,吸收微波能力的差異可使基體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱,從而使被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離,入到具有較小介電常數(shù)、微波吸收能力相對(duì)較差的萃取溶劑中。
點(diǎn)
微波具有波動(dòng)性、頻性、熱性和非熱性四大點(diǎn),這決定了微波萃取具有以下點(diǎn):
1 試劑用量少,節(jié)能,污染小。
2 加熱均勻,且熱效率較。傳統(tǒng)熱萃取是以熱傳導(dǎo)、熱輻射等方式自外向內(nèi)傳遞熱量,而微波萃取是種"體加熱"過(guò)程,即內(nèi)外同時(shí)加熱,因而加熱均勻,熱效率較。微波萃取時(shí)沒(méi)有溫?zé)嵩?,因而可消除溫度梯度,且加熱速度快,物料的受熱時(shí)間短,因而有利于熱敏性物質(zhì)的萃取。
3 微波萃取不存在熱慣性,因而過(guò)程易于控制。
4 微波萃取干燥等預(yù)處理,簡(jiǎn)化了,減少了投資。
5 微波萃取的處理批量較大,萃取效率,省時(shí)。與傳統(tǒng)的溶劑提取法相比,可節(jié)省50%~90%的時(shí)間。
6微波萃取的選擇性較好。由于微波可對(duì)萃取物質(zhì)中的不同組分行選擇性加熱,因而可使目標(biāo)組分與基體直接分離開(kāi)來(lái),從而可提萃取效率和產(chǎn)品純度。
7微波萃取的結(jié)果不受物質(zhì)含水量的影響,回收率較。
基于以上點(diǎn),微波萃取常被譽(yù)為"綠色提取"。