微波萃取技术摘要：微波可以穿透萃取介质，直接加热物料，能缩短萃取时间和提高萃取效率。

本文对近年的微波萃取技术以及其研究做了综述，介绍了微波萃取的特点、主要影响因素及其应用。

微波萃取作为一种新技术，其前景广阔，有望在萃取抽提领域开拓出新的天地。

关键词：微波；微波萃取技术；应用Abstract:Unlike classical heating, microwaves heat all the sample simultaneously without heating the vessel. Therefore, the solution reaches its boiling point very rapidly, leading to very short extraction times. This review gives a brief presentation of the theory of microwave and extraction systems, a discussion of the main parameters that influence the extraction efficiency, and the main results on the applications. As a new technology, microwave assisted extraction has a broad prospect, and is expected to open up a new field in the extraction area.Key words:microwave; microwave assisted extraction; applications1 概述传统的溶剂萃取技术经过不断的技术完善发展、应用范围的拓宽，已成为有效的分离提纯技术。

在溶剂萃取技术的发展历程中，Soxhlet萃取(索氏萃取)、搅拌萃取、超声波萃取为较早发展的萃取技术，这些传统的萃取技术具有技术简单，操作较简易等优点，在早期的物质分离提纯中发挥了一定作用，但这些技术又有效率低、试剂耗量大、费时较长及重现性差等不利发展的缺点存在。

超临界流体萃取、微波萃取、加速溶剂萃取先后被推出，应用于物质的分离提纯中，微波萃取是其中技术条件占优的新萃取方法，具有良好的应用基础及前景。

微波萃取(Microwave assisted Extraction，MAE)是产生在分析化学研究的基础上的，是制备分析样品的有效方法之一。

采用微波萃取法制备样品，具有时间短、节省试剂、制样精度高、回收率高等优点[1-3]。

微波萃取技术是微波技术与萃取技术相结合产生的新技术。

该技术最早研究开始于1986年，匈牙利学者Canzler k．研究发展了用微波萃取法从土壤、种子、食品、饲料中分离各类化合物的新技术。

随着技术的不断完善，微波萃取已用于农药残留、有机污染物、金属及其化合物、人血(或血清)、中药物、植物有效成分的萃取分离过程中，其应用范围遍及环境分析、化工分析、食品分析、天然产物提纯、矿物处理、生化分析、临床应用等领域[2-5]。

2微波萃取的机理和特点2.1微波萃取的机理微波是指波长在1 mm至1 m之间、频率在300 MHz至300 000 MHz之间的电磁波，它介于红外线和无线电波之间。

微波萃取的机理可由以下两方面考虑[6,7]：一方面微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质，到达植物物料的内部维管束和腺细胞内，由于物料内的水分大部分是在维管束和腺细胞内，水分吸收微波能后使细胞内部温度迅速上升，而溶剂对微波是透明（或半透明）的，受微波的影响小，温度较低。

连续的高温使其内部压力超过细胞壁膨胀的能力，从而导致细胞破裂，细胞内的物质自由流出，萃取介质就能在较低的温度条件下捕获并溶解，通过进一步过滤和分离，便获得萃取物料。

另一方面，微波所产生的电磁场，加速被萃取部分向萃取溶剂界面扩散速率，用水作溶剂时，在微波场下，水分子高速转动成为激发态，这是一种高能量不稳定状态，或者水分子汽化，加强萃取组分的驱动力；或者水分子本身释放能量回到基态，所释放的能量传递给其他物质分子，加速其热运动，缩短萃取组分的分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间，从而使萃取速率提高数倍，同时还降低了萃取温度，最大限度保证萃取的质量。

2.2微波萃取的特点传统萃取过程中的能量的累积和渗透过程以无规则的方式发生，萃取的选择性差。

有限的选择性只能通过改变溶剂的性质或延长溶剂萃取的时间来获得，前者由于同时受溶解能力和扩散系数的限制，选择面很窄；后者则大大降低了萃取效率和速度。

微波具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大特点，这决定了微波萃取具有以下特点[8-10]。

（1）加热迅速微波能穿透到物料内部，使物料表里同时产生热能，其加热均匀性好，且加热迅速。

（2）选择性加热微波加热具有选择性，可通过选择适当的溶剂来提高萃取效率，以期达到最佳的萃取效果。

（3）体积加热微波加热是一个内部整体加热过程，它将热量直接作用于介质分子，使整个物料同时被加热，此即所谓的”体积加热”过程。

（4）高效节能由于微波独特的加热机理，除少量传输损耗外，几乎没有其它损耗，故热效率高。

（5）易于控制控制微波功率即可实现立即加热和终止，而应用人机界面和PLC可实现工艺过程的自动化控制。

（6）安全环保整个过程无有害气体排放，不产生余热和粉尘污染。

表1 MAE与常用提取方法的比较提取方法索式提取（SE）超声波萃取（UE）微波萃取（MAE)超临界萃取（SFE）样品量/g 1~30 1~30 1~10 1~5溶剂视情况而定视情况而定视情况而定CO2溶剂体积/ml 100~500 30~200 10~40 5~25 温度/℃沸点室温可控40~200时间3~48h 10~60min 3~30min 30~60min 压力/MPa 环境压力环境压力0.1~5.0 15~65 相对耗能 1.00 0.05 0.05 0.25 投资低低中等高表1对比了小规模萃取时，MAE与其它方法的特点。

由表1可以看出，传统的索氏萃取、搅拌萃取和超声波萃取等方法费时、费试剂、效率低、重现性差，而且所用试剂通常有毒，易对环境和操作人员造成危害。

超临界萃取虽然具有节省试剂、无污染等优点，但是回收率较差；为了获得超临界条件，设备的一次性投资大，运行成本高，而且难于萃取强极性和大分子质量的物质。

微波萃取则克服了上述方法的缺点，具有设备简单、适用范围广、萃取效率高、重现性好、节省时间、节省试剂、污染小等特点。

因此，微波萃取常被称为“绿色提取工艺”。

3微波萃取的主要影响因素影响微波萃取的主要工艺参数包括萃取溶剂、萃取功率和萃取时间[11-13]等，其中萃取溶剂的选择对萃取结果的影响至关重要。

3.1萃取溶剂溶剂的极性对萃取效率有很大的影响，除此之外，还要求溶剂对分离成分有较强的溶解能力，对萃取成分的后续操作干扰较少。

已见报道用于微波萃取的溶剂有：甲醇、丙酮，乙酸、二氨甲烷、正己烷、乙睛、苯和甲苯等有机溶剂及硝酸、盐酸、氢氟酸和磷酸等无机试剂，以及己烷一丙酮，二氯甲烷一甲醇和水一甲苯等混合溶剂。

3.2萃取温度萃取温度应低干萃取溶剂的沸点，不同的物质最佳萃取回收温度不同。

在微波密闭容器中，由于内部压力可达到1.0MPa以上，因此，溶剂沸点比常压下的溶剂沸点提高许多，用微波萃取可以达到常压下使用同样溶剂所达不到的萃取温度，既可以提高萃取效率又不致于分解待测萃取。

3.3萃取时间微波萃取时间与被测样品量、溶剂体积和萃取罐的加热功率有关。

不同的萃取样品和溶剂微波能吸收能力不同，所需要的汽化热也是不同的，从而决定萃取时间也是不相同。

对一般情况下，萃取时间在10~15min内。

在萃取过程中，一般加热1~2min 即可达到要求的萃取温度。

萃取回收率随萃取时间的延长有所增加，但增长幅度不大，可忽略不计。

3.4溶液pH值溶液的pH值也会对微波萃取的效率产生一定的影响，针对不同的萃取样品，溶液有一个最佳的用于萃取的酸碱度。

3.5试样中的水分或湿度熊国华等[14]分别试验了以丙酮一正己烷和二氯甲烷(体积比1：1)为萃取剂时土壤中水分的大小对微波萃取PAHs回收率的影响，结果表明，以丙酮一正己烷(体积比为l：1)为萃取剂时，土壤中适量的水分使萃取回收率提高，最佳水分含量为10％~20％(质量分数，下同)。

Lopez-AvflaV[15]等对含水量为10％和30％的试样接受微波辐射达到最高温度的所需要的时间进行了对比，也考察了干湿SRS113—100进行微波萃取的平均回收率，得出平均回收率与土壤试样湿度的关系不大的结论。

3.6基体物质基体物质对微波萃取结果的影响可能是因为基体物质中含有对微波吸收较强的物质，或是某种物质的存在导致微波加热过程土壤基体中的某些成分活化，发生了一些化学反应。

熊国华[14]等研究了土壤中基体物质对PAHs微波萃取过程的影响，结果表明，有机碳含量较高的沙土样萃取效率明显较低，这说明土壤基体中的有机质对萃取效率有一定影响，而无机质的影响不大。

4微波萃取的条件及步骤4.1微波萃取的条件[16-18]（1）微波萃取装置一般要求为带有控温附件的微波制样设备，如CEM公司的MAE1000和O.I.公司的7195或7165型微波系统；（2）微波萃取用制样杯一般为聚四氟乙烯材料制成的样品杯；（3）微波萃取溶剂为具有极性的溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮或水等。

因非极性溶剂不吸收微波能，所以不能用100％的非极性溶剂作微波萃取溶剂。

一般可在非极性溶剂中加入一定比例的极性溶剂来使用，如丙酮-环己烷（1:1）；（4）实验要求：在微波萃取中要控制溶剂温度使其不沸腾或在使用温度下不分解待测物。

4.2微波萃取的步骤准确称取一定量的待测样品置于微波制样杯内，根据萃取物情况加入适量的萃取溶剂。

按微波制样要求，把装有样品的制样杯放到密封罐中，然后把密封罐放到微波制样炉里。

设置目标温度和萃取时间，加热萃取直至结束。

把制样罐冷却至室温，取出制样杯，过滤或离心分离，制成可进行下一步测定的溶液。

4.3微波萃取的工艺流程简图微波萃取主要经过以下步骤[15,19]：选料、清洗、粉碎、微波萃取、分离、浓缩、干燥、粉化产品。

其大致工艺流程见图1。

图1 微波萃取工艺流程示意图5微波萃取设备用于微波萃取的设备分两类[16,20]：一类为微波萃取罐，另一类为连续微波萃取线。

两者主要区别：一个是分批处理物料，类似多功能提取罐，另一个是以连续方式工作的萃取设备，具体参数一般由生产厂家根据使用厂家要求设计。

使用的微波频率一般有两种：2450MHz和915MHz。