微波萃取技術(shù)在中藥、天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用

微波萃取，即微波輔助萃?。∕AE），是根據(jù)不同物質(zhì)吸收微波能力的差異使得基體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離，進(jìn)入到介電常數(shù)較小、微波吸收能力相對(duì)差的萃取劑中，達(dá)到提取的目的。

1、微波萃取的機(jī)理

微波是一種頻率在300MHZ至300GHZ之間的電磁波，它具有波動(dòng)性、高頻性、熱特性和非熱特性四大基本特性。常用的微波頻率為2450MHZ。微波加熱是利用被加熱物質(zhì)的極性分子（如H2O、CH2Cl2等）在微波電磁場(chǎng)中快速轉(zhuǎn)向及定向排列，從而產(chǎn)生撕裂和相互摩擦而發(fā)熱。傳統(tǒng)加熱法的熱傳遞公式為：熱源→器皿→樣品，因而能量傳遞效率受到了制約。微波加熱則是能量直接作用于被加熱物質(zhì)，其模式為：熱源→樣品→器皿?？諝饧叭萜鲗?duì)微波基本上不吸收和反射，這從根本上保證了能量的快速傳導(dǎo)和充分利用。

2、微波萃取的特點(diǎn)

①體現(xiàn)在微波的選擇性，因其對(duì)極性分子的選擇性加熱從而對(duì)其選擇性的溶出。

②MAE大大降低了萃取時(shí)間，提高了萃取速度，傳統(tǒng)方法需要幾小時(shí)至十幾小時(shí)，超聲提取法也需半小時(shí)到一小時(shí)，微波提取只需幾秒到幾分鐘，提取速率提高了幾十至幾百倍，甚至幾千倍。

③微波萃取由于受溶劑親和力的限制較小，可供選擇的溶劑較多，同時(shí)減少了溶劑的用量。另外，微波提取如果用于大生產(chǎn)，則安全可靠，無污染，屬于綠色工程，生產(chǎn)線組成簡(jiǎn)單，并可節(jié)省投資。

微波萃取一般適用于熱穩(wěn)定性的物質(zhì)，對(duì)熱敏性物質(zhì)，微波加熱易導(dǎo)致它們變性或失活；要求物料有良好的吸水性，否則細(xì)胞難以吸收足夠的微波能將自身?yè)羝?，產(chǎn)物也就難以釋放出來；微波提取對(duì)組分的選擇性差。

3、微波萃取的應(yīng)用

微波萃取廣泛用于苷類、黃酮類、帖類、多糖、生物堿等成分的提取。

①生物堿類

Ganzler等從羽扇豆種子中提取金雀花堿（斯巴?。?，與傳統(tǒng)的振搖提取法比較，微波法提取物中斯巴丁含量比振搖法高20%，而且速度快，溶劑消耗量也大大減少。

Brachet A等從可可葉中提取可卡因和苯甲酰芽子堿，考察了提取溶劑、粒徑、樣品濕度、微波功率及照射時(shí)間等參數(shù)。所得提取物與傳統(tǒng)方法相當(dāng)，但只用時(shí)30秒。

有學(xué)者研究微波技術(shù)對(duì)麻黃中麻黃堿浸出量的影響，比較了微波提取與常規(guī)煎煮方法的優(yōu)劣，結(jié)果微波法對(duì)麻黃堿的浸出量明顯優(yōu)于煎煮法，并且半量麻黃粗粉浸出量明顯優(yōu)于全量麻黃飲片，與中醫(yī)藥理論“煮散減半”相符。另有學(xué)者用微波法提取黃連中的小檗堿，以干固物和小檗堿含量測(cè)定結(jié)果為指標(biāo)，比較微波和回流兩種方法。干固物測(cè)定結(jié)果顯示，在單位時(shí)間內(nèi)微波處理較回流提取具有明顯優(yōu)勢(shì)；以小檗堿含量為指標(biāo)，結(jié)果顯示回流提取小檗堿含量高于微波提取。

②蒽醌類

郝守祝等研究了微波技術(shù)對(duì)大黃游離蒽醌浸出量的影響，采用正交實(shí)驗(yàn)考察了微波輸出功率、物料粒徑、浸出時(shí)間三個(gè)因素對(duì)提取率的影響，優(yōu)選最佳浸出方案。以優(yōu)選出的微波浸提方案和常規(guī)煎煮法及乙醇回流法比較，結(jié)果物料粒徑對(duì)蒽醌成分浸出影響極顯著，功率對(duì)浸出影響顯著，時(shí)間對(duì)浸出有一定影響。微波提取法對(duì)大黃游離蒽醌的提取率明顯優(yōu)于常規(guī)煎煮法，同乙醇回流法相當(dāng)。

沈嵐等以大黃、決明子中不同極性的蒽醌類成分為指標(biāo)成分，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)分別考察提取率，結(jié)果顯示微波萃取法對(duì)大黃、決明子中不同極性成分提取選擇性并不明顯，而同一溫度條件下，根莖類中藥大黃中大黃素、大黃酚、大黃素甲醚的提取率明顯高于種子類中藥決明子中相同成分的提取率。

③黃酮類

劉傳斌等把微波破細(xì)胞與溶劑提取相結(jié)合的方法提取高山紅景天愈傷組織中紅景天苷。將藥材經(jīng)1分鐘微波處理后，室溫下水提取10分鐘，可將紅景天苷充分提取出來，與傳統(tǒng)提取方法相比，前者具有時(shí)間短、不需加熱、提取液中雜質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn)。段蕊等也用此方法提取銀杏葉中的黃酮成分。用微波處理5分鐘后，以70%乙醇回流提取1小時(shí)，得到提取物中黃酮類物質(zhì)的量比未用微波處理的高出18.8%，紙層析表明在使用的微波溫度下，黃酮類物質(zhì)性質(zhì)不發(fā)生改變。李嶸等也用該法研究了銀杏黃酮苷的提取工藝，同樣得到較理想的結(jié)果。此外，閻欲曉等從生姜中提取抗氧化物質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)先用微波處理5分鐘，黃酮的提取率明顯提高。

郭振庫(kù)等對(duì)黃芩中黃芩苷微波提取作了研究，用正交設(shè)計(jì)優(yōu)選了最佳工藝為70%微波功率（最大功率850瓦）下，以35%乙醇作溶劑，溶劑30倍量，壓力0.15Mpa，恒壓時(shí)間30秒即可獲得較好的得率，比超聲法高出近10%。張夢(mèng)軍等用均勻設(shè)計(jì)法考察了微波提取甘草黃酮的最佳條件為：固液比1/8，乙醇濃度78%，微波功率388瓦，提取時(shí)間1分鐘。微波法提取率（24.6mg/ml）明顯優(yōu)于水提法（11.4mg/ml）。

陳斌等研究微波萃取葛根異總黃酮的工藝，用77%乙醇，固液比1/14，在低于60℃條件下，微波間歇處理3次，總黃酮浸出率達(dá)95%以上，與傳統(tǒng)的熱浸提相比，不僅產(chǎn)率高，而且速度快，節(jié)能。

王絹等應(yīng)用微波萃取葛根中的總黃酮、葛根素，結(jié)果表明提取效率明顯提高，提取時(shí)間明顯縮短，有效成分的得率顯著提高。

④皂苷類

有研究發(fā)現(xiàn)，用微波法提取重樓皂苷，結(jié)果微波處理5分鐘的效果即基本達(dá)到2小時(shí)常規(guī)加熱的效果，而且雜質(zhì)少，微波提取10分鐘即可認(rèn)為皂苷已提取完畢。

⑤有機(jī)酸

郭振庫(kù)等應(yīng)用自行設(shè)計(jì)的具較高壓力控制精度的專用微波制樣系統(tǒng)，對(duì)金銀花中有效成分綠原酸和異綠原酸類化合物的提取條件進(jìn)行了考察，并與超聲波提取比較，提取率比超聲波高近2成。

郭錦堂等應(yīng)用微波提取甘草酸，8分鐘可得到與連續(xù)回流提取3小時(shí)相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。

⑥多糖類

新疆石河子大學(xué)藥學(xué)院的工作者在用微波萃取多糖的研究上作了大量工作，提取的植物包括甘草、商陸、肉蓯蓉、紅景天根、紅景天葉、黃芪、黨參等。他們?cè)贛CL-3微波反應(yīng)器中，用一定量石油醚、乙醚和80%乙醇回流提取20分鐘，殘?jiān)俜湃胛⒉t中，用水提取20分鐘后測(cè)定多糖含量，結(jié)果提取率均高于傳統(tǒng)方法，提取時(shí)間縮短了約12倍。

唐克華等用微波提取天仙果多糖，初步確認(rèn)微波提取天仙果多糖宜在80℃的堿性介質(zhì)中結(jié)合微波前處理可獲得較高提取率。劉依等用微波處理板藍(lán)根，然后用水煎煮提取板藍(lán)根多糖，含量測(cè)定結(jié)果表明粗多糖得率達(dá)到33.062%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)75.211%，優(yōu)于單獨(dú)使用水煎法。也有人用微波提取茶葉多糖，結(jié)合醇沉法制備茶多糖得率為2.52%，紫外和紅外光譜分析證實(shí)，該工藝對(duì)茶多糖制品化學(xué)結(jié)構(gòu)無影響。

另外還有人用微波法提取大豆中低聚糖，得率比非微波條件有明顯提高，溶出時(shí)間大為縮短，只需6分鐘。

⑦揮發(fā)油

當(dāng)前，已有很多國(guó)外學(xué)者開始利用微波法萃取揮發(fā)油。加拿大環(huán)境署Pare于1991年申請(qǐng)了美國(guó)專利，對(duì)天然產(chǎn)物包括薄荷、歐芹、雪松葉和大蒜等，采用對(duì)微波透明（己烷等）或部分透明（甲醇、二氯甲烷等）的溶劑。

專利中所闡述的萃取過程及要求為：①材料是粉碎的，被提取成分應(yīng)能吸收微波射線；②材料放入對(duì)微波透明或部分透明的提取劑中；③用一定頻率的微波輻射提取；④分離提取物；⑤回收提取物，或者直接使用（如果不需要分離）。提取物分析結(jié)果表明，微波法在以下方面優(yōu)于傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法：提取率、提取物質(zhì)量、提取時(shí)間、所需費(fèi)用以及操作步驟。另有國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道，用微波技術(shù)萃取香薄荷、茴香、牛膝草葉、百里香葉及鼠尾草屬植物中的精油。

國(guó)內(nèi)學(xué)者也較多用微波萃取揮發(fā)油，新疆石河子大學(xué)藥學(xué)院魯建江等人從藿香、魁蒿葉、新疆黨參、新疆孜然果實(shí)、紅花、紅景天根莖葉中用微波提得揮發(fā)油，結(jié)果均比水蒸氣蒸餾提取率高且用時(shí)短。

另外尚有香葉天竺葵和山蒼子揮發(fā)油微波萃取的報(bào)道。

⑧其他

目前，微波萃取技術(shù)除應(yīng)用于以上主要成分之外，對(duì)另外一些成分，如甾體、萜類化合物、植物油、香料、色素等的提取也有報(bào)道。如：用此法從棉籽中提取棉酚、從豆類中提取蠶豆嘧啶葡萄糖苷、金雀花堿等天然化合物，提取效率大大高于索氏提取法和超聲法，而且消耗溶劑少、時(shí)間短。韓偉等用微波輔助萃取法，研究提取青蒿素與傳統(tǒng)提取法相比，提取率有明顯地提高。

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