微波萃取技术在天然产物提取中的应用(1)
傅荣杰 冯怡 上海中医药大学中药学院
天然产物中化学成分的提取是一件耗时、耗能又费溶剂的工作。目前传统的提取方法有溶剂提取法和水蒸气蒸馏法，常用的溶剂提取法有索氏提取法和回流提取法等，它们均存在被提成分损失大、周期长、工序多、提取率不高等缺点，已不适应时代发展的需要，特别是在中草药有效成分提取过程中已暴露出许多缺点。随着科学技术的发展，一批新技术、新设备应运而生，如超声波萃取(SE)、超临界流体萃取(SFE)等。超声波萃取目前仍较多用于实验室，SFE由于设备复杂，运行成本高，提取范围有限等问题应用受到限制，而微波萃取技术则异军突起。
微波萃取，即微波辅助萃取(Mi acrowave-assisted extraction，MAE)，是用微波能加热与样品相接触的溶剂，将所需化合物从样品基体中分离，进入溶剂中的一个过程。1986年，Ganzler等人首先报道了微波用于天然产物成分的提取。十多年来，此项技术已广泛应用于食品、生物样品及环境样品的分析与提取。本文将对微波萃取技术的机理、特点和在天然产物提取中的应用作一综述，并展望其发展趋势及应用前景。
, 百拇医药
微波萃取的原理
微波是一种频率在300MHZ至300GHZ之间的电磁波，它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。常用的微波频率为2450MHZ。微波加热是利用被加热物质的极性分子(如H2O、CH2Cl2等)在微波电磁场中快速转向及定向排列，从而产生撕裂和相互摩擦而发热。传统加热法的热传递公式为：热源→器皿→样品，因而能量传递效率受到了制约。微波加热则是能量直接作用于被加热物质，其模式为：热源→样品→器皿。空气及容器对微波基本上不吸收和反射，这从根本上保证了能量的快速传导和充分利用。
Pare等提出假设：微波透过对微波透明的溶剂，到达植物物料内部维管束和腺细胞内，细胞内温度突然升高，连续的高温使其内部压力超过细胞空间膨胀的能力，从而导致细胞破裂；细胞内的物质自由流出，传递到周围被溶解。微波可选择性加热不同极性分子和不同分子的极性部分，从而使其从中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对较差的溶剂中，从而有效成分被提取。
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自Pare提出微波破壁的假设以来，已有一些学者提出了反对意见。有学者通过对新鲜银杏叶微波辅助提取后微观结构的变化观察发现，植物细胞结构发生较为明显的变化，主要表现在有质壁分离现象，细胞器、淀粉粒等胞内物质被破坏，但微波辅助提取没有使细胞壁破裂。
无论微波破壁与否，微波对极性物质的提取的优越性，已得到了众多研究者的肯定。
微波萃取的特点
微波萃取技术作为一种新型的萃取技术，有其独特的特点。首先体现在微波的选择性，因其对极性分子的选择性加热从而对其选择性的溶出。其次MAE大大降低了萃取时间，提高了萃取速度，传统方法需要几小时至十几小时，超声提取法也需半小时到一小时，微波提取只需几秒到几分钟，提取速率提高了几十至几百倍，甚至几千倍。最后，微波萃取由于受溶剂亲和力的限制较小，可供选择的溶剂较多，同时减少了溶剂的用量。另外，微波提取如果用于大生产，则安全可靠，无污染，属于绿色工程，生产线组成简单，并可节省投资。
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微波萃取的应用
鉴于以上优点，微波萃取技术越来越受到科技工作者的重视。采用该技术提取的成分已涉及生物碱类、蒽醌类、黄酮类、皂苷类、多糖、挥发油、色素等，下面就各成分的提取逐一介绍。
1、生物碱类
Ganzler等从羽扇豆种子中提取金雀花碱(斯巴丁)，与传统的振摇提取法比较，微波法提取物中斯巴丁含量比振摇法高20%，而且速度快，溶剂消耗量也大大减少。
Brachet A等从可可叶中提取可卡因和苯甲酰芽子碱，考察了提取溶剂、粒径、样品湿度、微波功率及照射时间等参数。所得提取物与传统方法相当，但只用时30秒。
有学者研究微波技术对麻黄中麻黄碱浸出量的影响，比较了微波提取与常规煎煮方法的优劣，结果微波法对麻黄碱的浸出量明显优于煎煮法，并且半量麻黄粗粉浸出量明显优于全量麻黄饮片，与中医药理论“煮散减半”相符。另有学者用微波法提取黄连中的小檗碱，以干固物和小檗碱含量测定结果为指标，比较微波和回流两种方法。干固物测定结果显示，在单位时间内微波处理较回流提取具有明显优势；以小檗碱含量为指标，结果显示回流提取小檗碱含量高于微波提取。, 百拇医药
天然产物中化学成分的提取是一件耗时、耗能又费溶剂的工作。目前传统的提取方法有溶剂提取法和水蒸气蒸馏法，常用的溶剂提取法有索氏提取法和回流提取法等，它们均存在被提成分损失大、周期长、工序多、提取率不高等缺点，已不适应时代发展的需要，特别是在中草药有效成分提取过程中已暴露出许多缺点。随着科学技术的发展，一批新技术、新设备应运而生，如超声波萃取(SE)、超临界流体萃取(SFE)等。超声波萃取目前仍较多用于实验室，SFE由于设备复杂，运行成本高，提取范围有限等问题应用受到限制，而微波萃取技术则异军突起。
微波萃取，即微波辅助萃取(Mi acrowave-assisted extraction，MAE)，是用微波能加热与样品相接触的溶剂，将所需化合物从样品基体中分离，进入溶剂中的一个过程。1986年，Ganzler等人首先报道了微波用于天然产物成分的提取。十多年来，此项技术已广泛应用于食品、生物样品及环境样品的分析与提取。本文将对微波萃取技术的机理、特点和在天然产物提取中的应用作一综述，并展望其发展趋势及应用前景。
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微波萃取的原理
微波是一种频率在300MHZ至300GHZ之间的电磁波，它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。常用的微波频率为2450MHZ。微波加热是利用被加热物质的极性分子(如H2O、CH2Cl2等)在微波电磁场中快速转向及定向排列，从而产生撕裂和相互摩擦而发热。传统加热法的热传递公式为：热源→器皿→样品，因而能量传递效率受到了制约。微波加热则是能量直接作用于被加热物质，其模式为：热源→样品→器皿。空气及容器对微波基本上不吸收和反射，这从根本上保证了能量的快速传导和充分利用。
Pare等提出假设：微波透过对微波透明的溶剂，到达植物物料内部维管束和腺细胞内，细胞内温度突然升高，连续的高温使其内部压力超过细胞空间膨胀的能力，从而导致细胞破裂；细胞内的物质自由流出，传递到周围被溶解。微波可选择性加热不同极性分子和不同分子的极性部分，从而使其从中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对较差的溶剂中，从而有效成分被提取。
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自Pare提出微波破壁的假设以来，已有一些学者提出了反对意见。有学者通过对新鲜银杏叶微波辅助提取后微观结构的变化观察发现，植物细胞结构发生较为明显的变化，主要表现在有质壁分离现象，细胞器、淀粉粒等胞内物质被破坏，但微波辅助提取没有使细胞壁破裂。
无论微波破壁与否，微波对极性物质的提取的优越性，已得到了众多研究者的肯定。
微波萃取的特点
微波萃取技术作为一种新型的萃取技术，有其独特的特点。首先体现在微波的选择性，因其对极性分子的选择性加热从而对其选择性的溶出。其次MAE大大降低了萃取时间，提高了萃取速度，传统方法需要几小时至十几小时，超声提取法也需半小时到一小时，微波提取只需几秒到几分钟，提取速率提高了几十至几百倍，甚至几千倍。最后，微波萃取由于受溶剂亲和力的限制较小，可供选择的溶剂较多，同时减少了溶剂的用量。另外，微波提取如果用于大生产，则安全可靠，无污染，属于绿色工程，生产线组成简单，并可节省投资。
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微波萃取的应用
鉴于以上优点，微波萃取技术越来越受到科技工作者的重视。采用该技术提取的成分已涉及生物碱类、蒽醌类、黄酮类、皂苷类、多糖、挥发油、色素等，下面就各成分的提取逐一介绍。
1、生物碱类
Ganzler等从羽扇豆种子中提取金雀花碱(斯巴丁)，与传统的振摇提取法比较，微波法提取物中斯巴丁含量比振摇法高20%，而且速度快，溶剂消耗量也大大减少。
Brachet A等从可可叶中提取可卡因和苯甲酰芽子碱，考察了提取溶剂、粒径、样品湿度、微波功率及照射时间等参数。所得提取物与传统方法相当，但只用时30秒。
有学者研究微波技术对麻黄中麻黄碱浸出量的影响，比较了微波提取与常规煎煮方法的优劣，结果微波法对麻黄碱的浸出量明显优于煎煮法，并且半量麻黄粗粉浸出量明显优于全量麻黄饮片，与中医药理论“煮散减半”相符。另有学者用微波法提取黄连中的小檗碱，以干固物和小檗碱含量测定结果为指标，比较微波和回流两种方法。干固物测定结果显示，在单位时间内微波处理较回流提取具有明显优势；以小檗碱含量为指标，结果显示回流提取小檗碱含量高于微波提取。, 百拇医药