天然产物的提取一一超声波和微波协助溶剂提取法
化学先生 / 2019-07-25
1：超声波协助溶剂提取法( ultrasonic assisted extraction,UAE)
超声波协助溶剂提取是一种利用外场介人强化提取过程的技术。超声波具有三大效应:①机械效应，即超声波使介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散和传质的效应;②空化效应,是指超声波使介质中溶解的气泡产生振动，当声压达到-定值时，气泡由于定向扩散而增大,形成共振腔，然后突然闭合，使其周围产生高达几千个大气压的压力,造成生物体细胞壁及整个生物体在瞬间破裂，释放出有效成分;③热效应是指超声波在传播过程中,声能可以不断被介质所吸收，吸收的能量几乎全部转变为热能，从而导致介质本身和待萃取成分温度升高,增大了有效成分的溶解度。这种吸收声能引起生物体组织内部温度的升高是瞬时的，因此可使被提取成
分的生物活性保持不变。此外,超声波的一些次级效应，如乳化、扩散、击碎、化学效应等也促进了生物体中有效成分的溶解、扩散和与溶剂的充分混合。
2：微波协助溶剂提取法(microwave assisted extraction, MAE)
MAE技术是在传统有机溶剂萃取技术的基础上发展起来的一-项新型萃取技术。自20世纪50年代在美国取得第个利用微波加热 食品的专 利后，微波在各个领域的应用受到了人们的广泛关注，其中一个诱人的应用就是利用微波提取天然产物。MAE应用于天然产物提取的第一“ 篇文献发表于1986年,Gendye等最先用于试验的是普通的家用微波炉,通过选择功率档、作用时间和溶剂类型，用短短几分钟的时间完成了传统萃取方法要几个小时才能完成的萃取工作。目前,已经有了用于分析样品前处理(微波萃取)的商业化设备。世界两大微波设备公司，美国的CEM公司和意大利的Milestone 公司均生产适用于消解、萃取和有机合成的系列微波产品。20世纪90年代初，加拿大环境保护署和CWT-RAN In-ternational公司合作开发出微波萃取系统MAP( microwave assisted extraction process),并于1992年开始陆续取得了美国、墨西哥、日本、西欧和韩国的专利许可。该系统现已广泛应用于香料、调味品天然色素、中草药和化妆品等领域。
微波提取主要是利用微波强烈的热效应,但微波加热方式不同于传统的加热方式。在传统的加热方式中，容器壁大多由热的不良导体制成,热由器壁传导至溶液内部需要一定的时间。此外,液体表面气化而引起的对流传热将形成自内而外的温度梯度,因而仅一-小部分液体与外界温度相当。而微波加热是个内部加热过程，它 不同于普通的外加热方式将热量由外向内传递，而是同时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式加热方式所存在的温度上升较慢的缺陷。物质不同其介电常数必然有所不同，在受到微波作用时对微波的敏感性必然不同，对微波能的吸收程度不同，因而产生的热量以及传递给其周围其他物质的热量也必然有所差异。微波辅助提取过程中，在选用非极性分子作为溶剂时,由于非极性分子的介电常数较小等原因,这时提取剂对微波来说是透明的，微波可以直接到达被提取物料内部，对微波敏感性的差异使得物料内部的某些目标成分被选择性加热，从而使得目标成分物质从体系中分离出来。
微波提取离不开合适的溶剂,因此微波提取可作为溶剂提取的辅助措施。采用微波协助提取，可以使溶剂提取过程更为有效。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。微波能是种能量形式， 它在传输过程中可对许多由极性分子组成的物质产生作用，使其中的极性分子产生瞬时极化并迅速生成大量热能,导致细胞破裂。从原理上说，传统的溶剂提取法如浸渍法、渗漉法、回流提取法连续回流提取法等均可采用微波进行协助提取以提高效率。
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