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1、超声波和微波辅助萃取技术,超声辅助萃取技术,超声的定义及其原理 超声特点 超声辅助萃取系统 超声萃取的应用 其它应用,定义 超声波提取就是利用超声波具有的机械效应，空化效应及热效应，通过增加介质分子的运动速度，增大介质的穿透力以提取有效成分的方法,超声波萃取的原理,超声波提取中药材的优越性，是基于超声波的特殊物理性质。主要是通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固-液萃取分离。,（1）加速介质质点运动。高于20 KHz声波频率的超声波的连续介质（例如水）中传播时，根据惠更斯波动原理，在其传播的波阵面上将引起介质质点（包括药材重要效成分的质点）的运动，使
2、介质质点运动获行巨大的加速度和动能。质点的加速度经计算一般可达重力加速度的二千倍以上。由于介质质点将超声波能量作用于药材中药效成分质点上而使之获得巨大的加速度和动能，迅速逸出药材基体而游离于水中。,（2）空化作用。超声波在液体介质中传播产生特殊的“空化效应”，“空化效应”不断产生无数内部压力达到上千个大气压的微气穴并不断“爆破”产生微观上的强大冲击波作用在中药材上，使其中药材成分物质被“轰击”逸出，并使得药材基体被不断剥蚀，其中不属于植物结构的药效成分不断被分离出来。加速植物有效成份的浸出提取。,（3）超声波的振动匀化（Sonication）使样品介质内各点受到的作用一致，使整个样品萃取更均匀
3、。综上所述，中药材中的药效物质在超声波场作用下不但作为介质质点获得自身的巨大加速度和动能，而且通过“空化效应”获得强大的外力冲击，所以能高效率并充分分离出来。,超声波萃取优点,1.提取效率高：超声波独具的物理特性能促使植物细胞组织破壁或变形，使中药有效成分提取更充分，提取率比传统工艺显著提高达50500% 2.提取时间短：超声波强化中药提取通常在2440分钟即可获得最佳提取率，提取时间较传统方法大大缩短2/3以上， 药材原材料处理量大； 3.提取温度低：超声提取中药材的最佳温度在4060，对遇热不稳定、易水解或氧化的药材中有效成分具有保护作用，同时大大节能能耗；,4.适应性广：超声提取中药材不
4、受成分极性、分子量大小的限制，适用于绝大多数种类中药材和各类成分的提取 5.提取药液杂质少，有效成分易于分离、纯化； 6.提取工艺运行成本低，综合经济效益显著； 7. 操作简单易行，设备维护、保养方便。提取率提高50%500% 提取时间（分钟）缩短2/3以上 提取温度为4060，保护有效成份,多用途介绍,1.可作生物和植物细胞破碎； 2.可作生物和植物有效成份萃取； 3.可作中草药有效成份的低温提取； 4.可作BCR元素形态萃取； 5.低能量状态可激活细菌； 6.高能量状态可杀死活细菌； 7.可用于DNA提取和DNA剪切； 8.可用于基因导入； 9.可用于原酒的催陈处理； 10.可用于打破植物
5、种子的休眠状态，以提高出芽率和早熟期； 11.可用于两项不同质的溶液聚合,超 声 中草药有效成份的低温提取超声波提取中药和天然药物的简易方法和机理说明：在容器中加入提取溶媒（水、乙醇或其他有机溶剂等），将中药材根据需要粉碎或切成颗粒状，放入提取溶媒中；容器的外壁粘接换能器振子或将振子密封于不锈钢盒中投入容器中；开启超声波发生器，振子向提取溶媒中发出超声波，超声波在提取溶媒中产生的空化效应和机械作用一方面可有效地破碎药材的细胞壁，使有效成分呈游离状态并溶入提取溶媒中，另一方面可加速提取溶媒的分子运动，使得提取溶媒和药材中的有效成分快速接触，相互溶合、混合。,微波辅助萃取技术,微波的定义及其原理
6、微波特点 微波辅助萃取系统 微波萃取的应用 其它应用,微波萃取的定义及其原理,微波萃取是利用微波能来提高萃取率的一种最新发展起来的新技术。微波作用将细胞壁和细胞膜破碎或溶解，以期提高有效成分或有效部位的提取率,微波特点,1. 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，以 109/s 圈的速度变换其正、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破裂、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。,微波特点,2. 加热均匀 微波加热是透入物料内部的能量被物料吸收转换成热能对物料加热，形成独特
7、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。,微波特点,3. 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“透明”的。溶质和溶剂的极性越大，对微波能的吸收越大，升温越快，促进了萃取速度。而对于不吸收微波的非极性溶剂，微波几乎不起加热作用。所以，在选择萃取剂时一定要考虑到溶剂的极性，以达到最佳效果。,微波特点,4. 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强烈的极性震荡，从而导致细胞分子间氢键松弛，细胞膜结构电击穿破裂，加速了溶剂分子对基体的渗透和待提取成分的
8、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。,微波辅助萃取系统,1. 密闭式微波萃取体系这类微波萃取体系是由一个磁控管、一个炉腔、监视压力和温度的监视装置及一些电子器件所组成。其中在炉腔中有可容放 12 个密闭萃取罐的旋转盘，其结构如图 1 所示。该体系有自动调节温度、压力的装置，可实现温2压可控萃取。该体系的优点是:待分析成分不易损失，压力可控。当压力增大时，溶剂的沸点也相应增高，这样有利于待分析成分从基体中萃取出来。国产 MK21 型压力自控微波系统28属于密闭式微波萃取体系。可以实现定时、压力(5 个档) 自控，但不能实行温度控制，最多可同时处理 9 个样品。
9、,微波辅助萃取系统,2. 开罐式聚焦微波萃取系统 该体系与密闭微波萃取系统基本相似，只是其微波是通过一波导管将其聚焦在萃取体系上，其萃取罐是与大气连通的，即在大气压下进行萃取(压力恒定)，所以只能实现温度控制。该系统将微波与索氏抽提结合起来，既采用了微波加热的优点，又发挥了索氏抽提的长处，同时免去了过滤或离心等分离的步骤。但该体系不足之处在于一次处理的样品数不能太多。 其结构如图 ：,微波辅助萃取系统,3. 在线微波萃取系统 Cresswell 等报道了一种微波在线萃取技术(图 3) 测定沉积物中 PAHs，其中进行了两种流动体系的研究;一种是将沉积物样品在水中搅成浆状，通过微波萃取，用 C18柱富集萃取物，洗脱成分直接进行HPLC 分析； 第二种方法是样品在丙酮中被搅成浆状，通过微波萃取，用 10 mL 正己烷富集从微波炉流出液中待分析成分，然后用 GC、MS进行定性、定量分析。此外，Ericsson 等采用了动态微波辅助萃取(dynamic microwave2assisted extraction : DMAE)，该体系在萃取过程中可以不断的让新鲜的溶剂进入萃取罐，而萃取物可以通过 HPLC进行实时监测。,微波萃取的应用,多环芳烃( PAHs) 多氯联苯及农药残留 酚类化合物 药物有效成分,
