微波萃取在中药有效成分提取及环境激素分析中的应用

1、1微波萃取在中药有效成分提取及环境激素分析中的应用Contents微波简介及在化学中的应用微波简介及在化学中的应用微波辅助萃取及影响因素微波辅助萃取及影响因素微波在中药有效成分提取中的应用微波在中药有效成分提取中的应用微波在环境激素分析中的应用微波在环境激素分析中的应用实验室介绍实验室介绍一、微波简介及在化学中的应用一、微波简介及在化学中的应用微波（Microwave） 微波是一种波长为1mm1m的非电离的电磁波，以直线方式传播，并具有反射、折射、衍射等光学特性。微波遇到金属物质会被反射，但遇到非金属物质则能穿透或被吸收。微波的电场频率介于300MHz300GHz之间，常用的微波频率为2450

2、MHZ。一、微波简介及在化学中的应用一、微波简介及在化学中的应用 微波是一种非电离的电磁辐射，被辐射物质的极性分子在微波电磁场中可快速转向并定向排列，由此产生的撕裂和相互摩擦将引起物质发热，即将电能转化为热能，从而产生强烈的热效应。 因此，微波加热过程实质上是介质分子获得微波能并转化为热能的过程。 一、微波简介及在化学中的应用一、微波简介及在化学中的应用传统的加热方式中，容器壁大多由热的不良导体制成，热由器壁传导至溶液内部需要一定的时间；此外，液体表面气化而引起的对流传热将形成自内而外的温度梯度，因而仅一小部分液体与外界温度相当。.微波加热是一个内部加热过程，它不同于普通的外加热方式将热量由外

3、向内传递，而是同时直接作用于内部和外部的介质分子，使整个物料被同时加热，从而克服传统的传导式加热方式所存在的温度上升较慢的缺陷。一、微波简介及在化学中的应用一、微波简介及在化学中的应用微波加热与传统加热的区别微波加热与传统加热的区别传导加热对流加热微波加热传统加热示意图微波加热示意图图 1 两种加热方式的比较一、微波简介及在化学中的应用一、微波简介及在化学中的应用一、微波简介及在化学中的应用一、微波简介及在化学中的应用1-搅拌器；搅拌器；2-磁控管；磁控管；3-反射板；反射板；4-腔体；腔体；5-塑料盘塑料盘 12345湿物料磁控管是微波发生器，能产生每秒钟振动频率为24.5亿次的微波。这种肉

4、眼看不见的微波，能穿透食物达5cm深，并使食物中的水分子也随之运动，剧烈的运动产生了大量的热能，于是食物“煮”熟了。微波炉的工作原理微波炉的工作原理 在微波能的作用下，选择性的将样品中的目标组分以其初始形态的形式萃取出来的技术。 在微波能的作用下，破坏样品中目标组分的初始形态，而使其以无机离子最高或较高价态的形式萃取出来。 在微波的条件下，利用其加热快速、均质与选择性等优点，应用于现代有机合成研究中的技术。微波消解微波消解微波合成微波合成微波萃取微波萃取一、微波简介及在化学中的应用一、微波简介及在化学中的应用 常用微波技术常用微波技术 物质分类物质分类一、微波简介及在化学中的应用一、微波简介及

5、在化学中的应用根据物质根据物质与微波与微波作用的作用的特点进特点进行分类行分类反射微波的物质反射微波的物质是金属类物质，微故接触到这些物质时发生反射，根据一定的几何形状，这些物质可把微波传输、聚焦或限制在一定的范围内。透过微波的物质透过微波的物质是很少吸收微波能的物质，从分子结构特性上讲是一些非极性物质，如烷烃，聚乙烯等，微波穿过这些物质时，其能量几乎投有损失。吸收微波的物质吸收微波的物质是可以把微波转化为热能的物质，如水，乙醇、酸、碱和盐类，这些物质吸收微波后，使自身温度升高，并使共存的其他物质一起受热。一、微波简介及在化学中的应用一、微波简介及在化学中的应用2有机合成有机合成无机固相反应无

6、机固相反应分析化学分析化学催化化学催化化学134微波在化学微波在化学中的应用中的应用其他其他5二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影响因素 微波辅助萃取（Microwave-assisted Extraction，MAE)是在目标化合物的提取过程中(或提取的前处理)加入微波场，利用微波场的特点来强化有效成分浸出的新型提取技术。利用吸收微波能力的差异可使基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使被萃取物质从基体或体系中分离出来，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对较差的萃取剂中。v微波辅助萃取二、微波辅助萃取及影响因素

7、二、微波辅助萃取及影响因素v微波萃取的机理可从三个方面来分析：v 微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质到达物料内部过程。 物料内部吸收微波，温度迅速上升,使萃取物的压力超过物料所能承受的能力,结果使萃取物从物料中自由流出,并溶解于萃取介质中。 v 由于微波频率与分子转动频率相关连。 因此微波能是一种由离子迁移和偶极子转动而引起分子运动的非离子化辐射能。当它作用于分子时,可促进分子的转动运动,若分子具有一定的极性，即可在微波场的作用下产生瞬时极化,并以24.5亿次/秒的速度作极性变换运动,从而产生键的振动、撕裂和粒子间的摩擦和碰撞,并迅速生成大量的热能,促使萃取物扩散至溶剂中。v 微波所产生的电

8、磁场，加速被萃取组分分子由固体内部向固液界面扩散的速率。 溶剂在微波场作用下，由高速转动状态转变为激发态，这是一种高能量的不稳定状态。此时溶剂分子或者汽化，以加强萃取组分的驱动力；或者释放出自身多余的能量回到基态，所释放出的能量将传递给其他物质的分子，以加速其热运动，从而缩短萃取组分的分子由固体内部扩散至固液界面的时间，最大限度地保证萃取物的质量。二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影响因素4. 无需干燥等预处理，简化无需干燥等预处理，简化了工艺，降低了成本了工艺，降低了成本试剂用量少，试剂用量少，节能，污染小节能，污染小5. 5.

9、微波萃取的处理微波萃取的处理批量较大，萃取效率批量较大，萃取效率高，省时高，省时 6. 生物效应，加速细胞膜破裂生物效应，加速细胞膜破裂2.加热均匀，加热均匀，且热效率较高且热效率较高3. 微波萃取不存在热微波萃取不存在热惯性，过程易于控制惯性，过程易于控制优势优势v微波辅助萃取的优势 微波萃取仅适用于热稳定性物质的提取，对于热敏性物质，微波加热可能使其变性或失活。 微波萃取过程中目标化合物因受热而分解，一些不希望得到的组分也会溶解于溶剂中，从而使微波萃取的选择性差显著降低。二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影响因素v微波辅助萃取的局限性二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影

10、响因素滤液溶剂与萃取组分分离萃取组分混合微波萃取冷却过滤原料预处理溶剂v微波辅助萃取工艺流程图 微波加热体系有密闭式和敞开式两类。微波加热体系有密闭式和敞开式两类。 微波萃取方法一般有三种：常压法、高压法、连续微波萃取方法一般有三种：常压法、高压法、连续流动法流动法。二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影响因素v微波加热体系分类二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影响因素16524378常压微波回流装置示意图1.微波炉 2.瓶架 3.蒸馏瓶 4.搅拌器 5. 铜管6. 冷凝管 7.监视器 8.控制面板新仪 MAS-3 普及型微波合成反应仪v常压法装置二、微波辅助萃取及影响因素二

11、、微波辅助萃取及影响因素屹尧Excel微波化学工作站 v高压法装置二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影响因素57893462 110图图 1 12 2M agn u s等等 所所 采采 用用 的的 流流 动动 萃萃 取取 装装 置置 示示 意意 图图1.萃 取 剂 2.泵 3.微 波 炉 4.萃 取 单 元 5.温 度 控 制 器6.热 电 偶 7.监 测 器 8.记 录 仪 9.限 流 器 10.收 集 瓶流动萃取装置图1.萃取剂 2.泵 3.微波炉 4.萃取单元 5.温度控制器 6.热电偶 7.监视器 8.记录仪 9.限流器 10.收集瓶Flow SYNTH连续流动微波系统 v连

12、续流动法装置v微波辅助萃取影响因素：二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影响因素萃取溶剂萃取溶剂萃取温度萃取温度微波功率微波功率萃取时间萃取时间基体物质基体物质粒径粒径液固比液固比溶液溶液pH影影响响因因素素v微波辅助萃取影响因素v 1、萃取溶剂、萃取溶剂v 根据目标化合物在溶剂中的根据目标化合物在溶剂中的溶解性能溶解性能差异，选用对目差异，选用对目标化合物溶解度大，而对基体溶解度小的溶剂。标化合物溶解度大，而对基体溶解度小的溶剂。v 溶剂应有一定溶剂应有一定极性极性。由于非极性溶剂不能吸收微波。由于非极性溶剂不能吸收微波,为加速萃取过程为加速萃取过程,可在非极性溶剂中加入极性溶剂。可

13、在非极性溶剂中加入极性溶剂。v 微波萃取所选用的溶剂必须对微波透明或半透明，介微波萃取所选用的溶剂必须对微波透明或半透明，介电常数应在电常数应在8-28的范围内。的范围内。v 溶剂对萃取成分的后续测定溶剂对萃取成分的后续测定干扰少干扰少。二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影响因素常用萃取剂：一元溶剂： 甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙酸、甲苯、二氯甲烷、四氯甲烷、己烷、异辛烷、 2 , 2 , 4 -三甲基戊烷、四甲基胺等有机溶剂。 硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸等无机试剂。二元溶剂： 己烷-丙酮、水-甲苯等一些混合溶剂。二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影

14、响因素二、微波辅助萃取及影响因素v微波辅助萃取影响因素v2 2、萃取温度、萃取温度v萃取温度应低于萃取溶剂的沸点，不同的物质最佳萃取萃取温度应低于萃取溶剂的沸点，不同的物质最佳萃取温度不同。温度不同。v3 3、微波功率、微波功率v当时间一定时，功率越高，萃取的效率就越高，萃取就当时间一定时，功率越高，萃取的效率就越高，萃取就越完全。但是如果超过一定限度，则会使萃取体系压力升越完全。但是如果超过一定限度，则会使萃取体系压力升高到冲开容器安全阀。一般所选用的微波功率在高到冲开容器安全阀。一般所选用的微波功率在200-1000W200-1000W范围内。范围内。v微波辅助萃取影响因素v 4、粒径、粒

15、径v 与传统提取方法一样与传统提取方法一样,被提取物经过适当破碎，可以被提取物经过适当破碎，可以增大接触面积增大接触面积,有利于萃取过程的进行。有利于萃取过程的进行。v 5、萃取时间、萃取时间v 萃取率会随着时间测增长而提高，之后趋于稳定。最萃取率会随着时间测增长而提高，之后趋于稳定。最佳萃取时间与物质种类、样品量、含水量、溶剂体积佳萃取时间与物质种类、样品量、含水量、溶剂体积和加热功率等有关。一般情况下为和加热功率等有关。一般情况下为 10-15min。 二、微波辅助萃取及影响因素二、微波辅助萃取及影响因素三、微波在中药有效成分提取中的三、微波在中药有效成分提取中的应用应用三、微波在中药有效

16、成分提取中的应用三、微波在中药有效成分提取中的应用v中药有效成分的提取和分离中药有效成分的提取和分离,是现代中药研究的关是现代中药研究的关键与前提。键与前提。v常见中药有效成分有：常见中药有效成分有： 生物碱类、黄酮类、皂苷类、醌类、萜类、多生物碱类、黄酮类、皂苷类、醌类、萜类、多糖等。糖等。 三、微波在中药有效成分提取中的应用三、微波在中药有效成分提取中的应用v中药有效成分的提取方法：中药有效成分的提取方法：传统方法：传统方法：浸渍法煎煮法渗漉法回流提取法水蒸气蒸馏法现代方法：现代方法：超声波提取法超临界流体提取法微波萃取法酶提取法逆流色谱提取法三、微波在中药有效成分提取中的应用三、微波在中

17、药有效成分提取中的应用v定性鉴别 薄层色谱薄层色谱 气相色谱气相色谱 液相色谱液相色谱 显色反应显色反应v 定量分析 化学分析法化学分析法 分光光度法分光光度法 薄层色谱法薄层色谱法 高效液相色谱法高效液相色谱法 气相色谱法气相色谱法 比色法比色法v中药有效成分常用分析方法中药有效成分常用分析方法四、微波在环境激素提取中的应用四、微波在环境激素提取中的应用四、微波在环境激素提取中的应用四、微波在环境激素提取中的应用环境激素环境激素(Environment Hormone)(Environment Hormone)： 人类在生产和生活过程中产生并释放到环境中的持久存在、能引起人类或其他生物体内天

18、然激素分泌失调，最终导致病变的一类化学物质。有毒有毒化学污染物化学污染物天然激素天然激素人工激素人工激素四、微波在环境激素提取中的应用四、微波在环境激素提取中的应用除草剂除草剂杀虫剂杀虫剂防腐剂防腐剂塑料增塑剂塑料增塑剂洗涤剂洗涤剂无机重金属无机重金属四、微波在环境激素提取中的应用四、微波在环境激素提取中的应用分离富集分离富集化学修复化学修复生物修复生物修复植物修复植物修复联合修复联合修复 检测检测修复修复量子点荧光免疫量子点荧光免疫化学发光免疫化学发光免疫荧光标记荧光标记- - 毛细管电泳毛细管电泳 分子印迹分子印迹- 固相萃取柱固相萃取柱免疫亲和色谱柱免疫亲和色谱柱离子液体离子液体- 微波辅助萃取微波辅助萃取四、微波在环境激素提取中的应用四、微波在环境激素提取中的应用v微波辅助萃取在农残分析中的应用实例：微波辅助萃取在农残分析中的应用实例： 离子液体离子液体-微波辅助萃取土壤中有机氯类环境激素微波辅助