生化分析与技术论文

1、微波萃取技术在食品工业中的应用 姓名：涂建 学号：2013314038 单位：生命科学学院微波萃取技术在食品工业中的应用食品科学与工程 涂建 20133140381 微波萃取的原理微波萃取的基本原理是微波直接与被分离物作用，微波的激活作用导致样品基体内不同成分的反应差异使被萃取物与基体快速分离，并达到较髙产率。溶剂的极性对萃取效率有很大的影响。不同的基体，所使用的溶剂也完全不同。从植物物料中萃取精油或其它有用物质，一般选用非极性溶剂。这是因为非极性溶剂介电常数小， 对微波透明或部分透明，这样微波射线自由透过对微波透明的溶剂，到达植物物料的内部维管束和腺细胞内，细胞内温度突然升髙，而且物料内的水

2、分大部分是在维管束和腺细胞内，因此细胞内温度升高更快，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，传递转移至溶剂周围被溶解。而对于其它的固体或半固体试样，一般选用极性溶剂。这主要是因为极性溶剂能更好的吸收微波能，从而提高溶剂的活性， 有利于使固体或半固体试样中的某些有机物成分或有机污染物与基体物质有效地分离。【1】2微波萃取的特点传统的Soxhle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

3、点，但是回收率较差，为了获得超临界条件，设备的一次性投资较大，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"。在和传统热萃取相比，微波萃取具有以下特点：1.质量高，可有效地保护食品中的功能成分；2.产量大；3.对萃取物具有高选择性；4.省时（30s10min） ； 5.溶剂用量少(可较常规方法少50%90%)。表13显示低耗能在萃取薄荷时，微波萃取与索氏萃取、超临界萃取的比较。索氏提取微波萃取超临界萃取样品重（g）101010溶剂已烷已烷C02溶剂用量(ml)3005

4、025温度(Oc)沸点60120时间3h2min60min3萃取步骤准确称取一定量的待测样品置于微波制样杯内，根据萃取物情况加人适量的萃取溶剂（不超过50ml）。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，加热萃取直至加热结束。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微波萃取在食品中的应用4.1提取天然食用色素天然食用色素制备方法大致可分为溶剂提取法、组织培养法、粉碎法、压榨法、酶反应法、微生物发酵法和人工化学合成天然色素法等。其中最常用的方法是溶剂提取法（即浸取法，但传统的浸取方法存在着浸取时间

5、长、劳动强度大、原料预处理能耗大、热敏性组分易破坏等缺点。微波作为近年来发展的一门新技术，它具有选择性作用、加热速度快、控制方便、受热体系温度均匀、节约能量等优点。把微波用在浸取方面， 发现它能强化浸取过程，降低生产时间、能源、溶剂的消耗以及废物的产生，同时可以提高产率和提取物的纯度，既降低了操作费用，又合乎环境保护的要求，是一种有良好发展前途的新工艺【5】。表2为萃取柚皮色素时，微波萃取与传统加热提取的比较【6】。表2微波萃取柚皮色素与传统加热萃取的比较项目微波（功率495w）萃取传统加热提取溶剂水水时间（1次）4min120mim料液比1： 21： 3浸提次数23加热温度（oc)<7

6、070消耗的电量(1次）2.57*105J5.4x106J大然色素得率6.16%5.89%表2的数据表明，利用微波浸取可以使固液浸取过程得到明显的强化，它的浸取效率要比传统方法的浸取效率髙得多。当采用微波技术强化浸取柚皮一水体系时，仅需便可以使整个浸取过程达到平衡，其天然色素得章为6.16%。；而传统方法则需要120min左右才能达到浸取柚皮色素的最大量(其天然色素得章为5.899%，几乎为微波浸取时间的30倍5。并且利用微波浸取柚皮中的天然色素成分要比传统加热浸取方法所消耗的能量要小得多，即利用微波强化固液浸取过程不仅可以大大縮短浸取时间，而且还能大大节约能量，这在能源日益紧张的今天是非常具

7、有实际意义的。另外，值得注意的是，用传统的加热回流提取柚皮色素，提取液存放103左右，就有发霉、变质现象，原因可能是由于以极性大的水作溶剂，提取时间过长，易把蛋白质、糖类、无机盐取柚皮色素保存时间较长(一般可以保质1个月左右）。为此对微波浸取柚皮色素的机理进行了较深入的探讨。发现，用微波浸取时，微波量子能量虽然不能破坏生物体内的共价键，但对氢键、范德化力、疏水相互作用、盐键等赖以维持生物大分子高级结构的次级键具有一定的破坏或削弱作用。这些次级键是维持生物大分子空间构象、生物膜结构的作用力。由于某些次级键的破坏，细胞壁的某一部分会变薄，其阻碍固液浸取作用的势垒被削弱，在电磁场能量的作用下，细胞壁

8、表面会随机形成"微取柚皮色素保存时间较长(一般可以保质1个月左右）。为此对微波浸取柚皮色素的机理进行了较深入的探讨。发现，用微波浸取时，微波量子能量虽然不能破坏生物体内的共价键，但对氢键、范德化力、疏水相互作用、盐键等赖以维持生物大分子高级结构的次级键具有一定的破坏或削弱作用。这些次级键是维持生物大分子空间构象、生物膜结构的作用力。由于某些次级键的破坏，细胞壁的某一部分会变薄，其阻碍固液浸取作用的势垒被削弱，在电磁场能量的作用下，细胞壁表面会随机形成"微孔"，使离子很容易穿过细胞壁，导致细胞膨胀，细胞壁进一步变薄，从而引起微孔迅速变大。由于细胞内外渗透压的不同，

9、造成细胞质外喷，形成电穿孔。由于这些"微孔" 的存在和微波的选择性加热，加速了细胞内一些物质的渗出，提高了浸取时有效组分的质量【8】。4.2提取茶叶有效成分茶叶作为世界三大传统饮料之一，因具有多种营养、保健功能而倍受消费者欢迎。随着科学技术的发展，人们逐渐探明了茶叶中茶多酚、咖啡碱、茶色素等物质的保健机理，随之引起了人们对茶叶有效成分加工提炼的大量需求，如何有效地提取茶叶有效成分成为茶叶科技工作者普遍关注地问题。微波萃取是波具发展潜力地一种新的萃取技术，用于天然成分的提取，且有选择性、操作时间短、溶剂消耗少、产品得率高等优点，并且能极大限度地保持分离组分的天然活性。实验步骤

10、：茶叶粉碎按一定料液比加水微波萃取固液离心分离检测提取率在其它条件相同情况下，分别采用沸水提取法提取0.5h和微波萃取法萃取3min。由表3可知，微波萃取法在各项指标中均优于沸水提取法，而用微波萃取所需时间，可有效避免茶叶有效成分的氧化。【9】提取方法氨基酸茶多酚咖啡碱可溶性糖叶绿素1.38917. 182.3492.1590.67482.80923. 3213.8883.7190.6984.3提取荔枝果皮中抗氧化物【10】荔枝系无患子科植物，常绿乔木，果实外壳有疙瘩，果肉色白多汁，味甜美，富营养，畅销海内外，有"果中之王"之称，主要分布在热带、亚热带。我国的主要产地是广东

11、、福建、广西，年产量就广东省1999年就达68万吨，干果皮可达2万多吨，但一直都没有加以利用，而且荔枝在生长过程中有大量(约有四成）的生理落果全部霉烂于果园。荔枝果皮有治痢疾、血崩、湿疹等功效。经初步分析判断荔枝果皮中的抗氧化活性成分主要是原花色素、酚酸、黄酮类等物质。这些成分极性较大且在紫外光谱中有较强的吸收，因此选择溶解能力强、在紫外光谱测定中最常用的溶剂95%乙醇作溶剂提取荔枝果皮，提取液经它稀释后再以它作参比测定200600nm内的吸收曲线，结果如图1。由图可知提取物的max为281nm。200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400波长(nm）

12、图1荔枝果皮提取物5%乙醇溶液吸收曲线图图1荔枝果皮提取物5%乙醇溶液吸收曲线图取样品1，0g于聚四氟乙烯罐中，加入20ml 95% (V/V)乙醇，密封，置于微波炉中，在400w的微波条件下提取60s，过滤，滤液对分为二份，其中一份在水浴上浓縮至干，再以95% (V/V）乙醇溶解（不溶部分弃去），定容至50ml， 在281nm测吸光度值（OD值）。经过提取溶剂实验、微波功率实验、提取时间实验、料液对比实验、微波提取与浸提和索氏提取对比实验最后我们可以得出如下结论：(1)微波法从荔枝果皮中提取抗氧化物，髙极性溶剂甲醇、95 %乙醇、异丙醇、丙酮有很好的提取效果，提取时以95 %(V/V)乙醇为

13、提取溶剂，料液比(g/ml)为1： 20, 400w的微波辐射60s较合适；(2)和室温浸提法与索氏提取法对比，微波提取是一种非常高效的提取方法，很值得进一步工业化实验。5结束语微波萃取技术研究虽然起步只有短短几年的时间，理论上还有待于深一步地研究，但已有的研究成果已足以显示其种种优越性：a.萃取迅速；b.产率高,品质好；c.后处理方便；d.省能、安全。因此，开展微波萃取技术在食品萃取工业上的应用研究具有广阔的前景。参考文献：1郝金玉，黄岩华.微波萃取技术进展,云南工,1999, ：26 一 29【2】段胜林.微波辐射技术在食品萃取工业和化学工业上的应用.食品工业科技,1999, (2) ： 70 - 71 【3陈猛，袁东星，等.微波萃取法研究进展.分析測试学报,1998,（18）：82 86 【4孙美琴，彭超英.微波萃取技术.广州食品工业科技，2004， 19， (2) ： 96-97 【5】李巧玲.微波萃取技术在天然食用色素提取上的应用.食品科技，2003 ,(10) 【6】邓宇,张卫强.番茄红素提取方法的研究.现代化工,2002,22 (2)： 25-28