主题:【资料】-微波萃取技术在天然产物活性成分提取中的研究进展

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化学与生物工程:2003(6):4-6 
微波萃取技术在天然产物活性成分提取中的研究进展
石国荣,饶力群

摘  要:叙述了微波萃取技术的原理,并对近年来微波萃取技术在天然产物活性成分提取中的研究进行了综述。
关键词:微波萃取;天然产物;活性成分

  在天然活性成分的提取中,超临界流体萃取已在香料、食品、药物、环境等很多方面得到了广泛的应用,但由于对象是非极性或低极性物质,且需要专门的仪器设备,使其应用受到一些限制。而微波萃取法不仅能保持分析对象本来的化合物状态,而且具有萃取时间短、溶剂用量少、提取效率高和投资少等优点。

1  原理
    微波萃取的基本原理:由于不同物质的结构不同,吸收微波能的能力各异,因此,在微波的作用下,某些待测组分被选择性地加热,从而与基体分离,进入到微波吸收能力较差的萃取剂中。萃取的温度、溶剂的极性对萃取效率有很大的影响。
   
从细胞破碎的微观角度看,微波加热导致细胞内的极性物质尤其是水分子吸收微波能产生大量的热量,使胞内温度迅速上升,液态水汽化产生的压力将细胞膜和细胞壁冲破,形成微小的孔洞;进一步加热又导致细胞内部和胞壁水分减少,细胞收缩,表面出现裂纹。孔洞或裂纹的存在使胞外溶剂容易进入细胞内,溶解并释放出胞内产物。

2  微波萃取在天然产物提取中的应用
    微波萃取不仅萃取效率高、产品纯度高、能耗小操作费用少,而且符合环境保护要求,可广泛用于中草药、香料、食品和化妆品等领域。在天然产物的提取方面,自 Ganzler 等最早利用微波萃取法从羽扇豆中提取了鹰爪豆生物碱后,该技术成为天然产物提取的有力工具。

2. 1  微波萃取西番莲籽油
    王平艳等用家用 850 W 微波炉,以正己烷为溶剂,证明微波萃取西番莲籽油是可行的。郝金玉等也证明微波萃取法适用于提取西番莲籽,并且证明非极性溶剂适用于微波萃取含水物料,实验前用水浸泡24 h 使种子吸水的方法提取率最高。结果都表明 :与传统的提取方法相比,微波萃取法具有萃取时间短、溶剂用量少且溶剂回收率高、产品提取率高、所得油色泽清亮、气味清雅等优点。

2. 2  微波法萃取辣椒素
    陈猛等以乙醇为萃取剂,对微波法萃取干辣椒中的辣椒素进行了研究,并与萃取产率较高的乙醇室温浸取法和丙酮温浸法作了比较。结果表明:萃取功率过高、萃取时间过长或者萃取压力过大都可能导致萃取产率的降低。辣椒素的萃取产率随着乙醇浓度的提高而逐渐升高,并在 50 %~80 %时达到最高;湿度较大的辣椒样品在乙醇浓度较高(如 95 %的乙醇) 时才能获得最高的萃取产率。微波法所耗的时间从室温浸取法的 18 h 和丙酮温浸法的 3 h 减少到 320 s,大大提高了萃取效率。

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微波萃取技术在天然产物活性成分提取中的研究进展
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2. 3  微波萃取鸢尾香根
    鸢尾制品是名贵的天然香料。郝金玉等使用经改造的家用微波炉作为主要设备,对微波萃取鸢尾香根做了 L9(34) 正交实验。考察了微波辐射时间、微波功率、溶剂用量和洗涤干燥剂的溶剂量四个因素对提取率、溶剂回收率和鸢尾黄酮总含量三个指标的影响。其最佳组合为辐射时间 120 s、微波功率 850 W、溶剂用量 160 mL、洗涤干燥剂的溶剂量 20 mL 。黄若华等也对微波萃取鸢尾过程的影响因素进行了考察,认为 60~90 ℃的石油醚是微波萃取鸢尾的合适溶剂,鸢尾根的粉碎度对提取率的影响很大,当鸢尾根的粒度直径为 0.28~0.45 mm 时,结果较好。
 
2. 4  微波萃取除虫菊
郝金玉等对微波萃取除虫菊酯可用的溶剂和连续微波辐射时间进行了考察。在微波辐射总时间相等和操作温度低于溶剂沸点的情况下,每次连续微波辐射时间越长,提取率和提取物中除虫菊酯的含量越高;正己烷是微波萃取除虫菊酯的合适溶剂;在微波辐射总时间相等和操作温度低于溶剂沸点的情况下,每次连续微波辐射时间越长,提取率和除虫菊酯的含量越高。郝金玉等还对微波萃取除虫菊干花做了 L9(34)正交实验结果表明:综合考虑提取率、溶剂回收率和除虫菊酯总含量,最佳组合为辐射时间 200 s、微波功率 750 W、溶剂用量 240 mL、洗涤滤饼的溶剂量30 mL。

2. 5  微波萃取青蒿素
    韩伟等证明微波辅助提取法适合于提取黄花蒿中的青蒿素。结果表明:采用 6 号抽提溶剂油微波辐射 8 min 的提取率为 84.01 %,而采用相同溶剂的索氏提取法提取 6 h 的提取率为 60.35 %。此外,他们发现青蒿素提取率随物料粉碎度的增加而提高,以 120目黄花蒿粉末为原料,青蒿素提取率最高;在前 10 min内青蒿素的提取率增加趋势明显,12 min 以后有微弱的下降;随着溶剂比的增大,青蒿素的提取率有明显的提高,溶剂比大于 11.3 结果较好。

2. 6  微波萃取印楝叶中的印楝素
    宗乾收等应用经改造的家用微波炉为主要设备,对微波萃取印楝干叶中印楝素作了 L9 (34) 正交实验。结果表明:微波功率对萃取的影响最大,其次是辐射时间、溶剂用量和洗涤滤饼的溶剂用量。最终的优化条件为:每 4.5 g 印楝干叶,微波辐射时间 80 s,微波功率 365 W,溶剂用量 100 mL,洗涤滤饼的溶剂量 10mL 。

2. 7  微波萃取葵花籽油
    王平艳等证明微波萃取葵花籽油是可行的、有效的及有优越性的。通过对美国油葵、普通葵花籽进行微波正己烷萃取,在微波频率为 2450 MHz、功率为850 W、辐射时间为 200 s 的条件下发现 :用微波萃取法的出油率比压榨法的出油率高,美国油葵的不饱和脂肪酸的含量和含油率比普通葵花籽高。
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2. 8  微波萃取葛根总异黄酮的工艺研究
    陈斌等在单因子试验的基础上,采用三元二次通用旋转设计,以浸出率为考察指标,探索了微波萃取葛根总异黄酮的最佳工艺条件。3 个因素中,乙醇浓度对葛根总异黄酮的浸出率影响最大,其次是处理次数,而固液比的影响最小。微波提取葛根总异黄酮的最优条件为:用 77 %的乙醇,固液比 1∶14,在体系温度不超过 60 ℃时,间歇处理 3 次,可使葛根总异黄酮的浸出率达到 96 %以上,不仅其效率较一般热浸提大大提高,且提取温度较低。    王娟等以总黄酮和葛根素的含量为指标,采用连续微波辐射方式进行微波萃取参数的单一因素考察,也研究微波辅助萃取葛根的提取工艺。结果表明增加溶剂用量、提高原料粉碎度、延长原料浸泡时间将有利于葛根中有效成分的提取。

2. 9  微波法萃取芝麻油
    王琴等研究了利用微波萃取芝麻油的新工艺,探讨了不同微波功率、时间和料液比对提取率的影响。结果表明:微波萃取比常规索氏提取的提取率高 5 %,而萃取的时间却只有常规法的 1/ 200。

2 . 10  苦荞麦的综合利用
    王海清等采用微波萃取技术代替常规提取方法提取苦荞麦中的生物类黄酮,使产品得率由 1.08 %提高到了 1.35 %,产品纯度也由 45 %提高到了 60 %,而且萃取时间短、试剂用量少、污染也低。

2. 11  微波辅助萃取何首乌的提取工艺
    王娟等以总蒽醌和 2,3,5,4’-四羟基二苯乙烯-2-O-β-D-葡萄糖苷(二苯乙烯苷) 的含量为指标,通过均匀设计的方法,采用连续微波辐射方法进行了微波萃取工艺的优化。优选出的最佳工艺条件为:微波功率 340 W、微波辐射时间 10 min、溶剂乙醇浓度 95 %、固液比为 1∶5、浸泡时间 1 h。
                   
2. 12  微波萃取花生壳中的天然黄色素
    林棋等对福建产花生壳进行了微波萃取天然黄色素及其稳定性的研究。结果表明微波萃取的工艺条件是:以pH = 3,体积分数 70 %的乙醇水溶液作提取剂,原料与提取剂配比为 1 g∶5 mL,微波辐射功率为120 W,辐射时间 240 s。该色素为黄酮类水溶性色素,适用的 pH 值范围比较宽,尤其以碱性状态效果最佳,对光、热稳定性好,大多数食品添加剂对该色素的稳定性影响不大,对还原剂 Na2SO3 的耐受能力强,但对氧化剂 H2O2 的耐受能力较差。
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2. 13  从米糠油皂脚中提取谷维素
    戴永东等探讨了非极性溶剂微波萃取法从米糠油皂脚中提取谷维素的工艺条件,并对所得谷维素进行了 IR、GC 和理化性质的测定。试验结果表明,在最佳工艺条件下用非极性溶剂微波萃取法的提取率从无微波下 62 %提高到了 70.3 %,萃取时间也从18 h 以上缩短到 5~8 min。

3  微波萃取机理研究
    尽管微波萃取发展迅速,但关于其机制方面的研究却很少。l991 年 Pare 等提出了微波辅助提取天然产物成分的机制假设: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,使细胞内温度突然升高,当连续的高温使其内部压力超过细胞壁膨胀的能力时,会导致细胞破裂,细胞内的物质自由流出,传递至溶剂周围而被溶解。Chen S 等也有一些类似报道。
   
郝金玉等以新鲜银杏叶片和黄花蒿叶为原料借助透射电镜研究了微波辅助溶剂萃取中微波辐射对植物物料微观结构的破坏,所得的结论与 Pare 的细胞壁破裂假说相悖。他们认为微波的作用并不会使细胞壁破裂,一方面微波作用不仅导致了细胞内物质的物理或化学结构发生了改变,使原有的细胞结构遭到破坏而变得“疏松”,而且缩短了萃取组分的分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间;另一方面微波作用提高了溶剂的活性,增大了其溶解度,使传质阻力大大降低,从而使有效成分快速溶出。
 
沈岚等以大黄、决明子中不同极性的蒽醌类成分及金银花中绿原酸、黄芩中黄芩苷为指标成分,以HPLC 法测定,采用正交试验设计法分别考察了提取率。结果表明,微波萃取对大黄中不同极性蒽醌成分的提取选择性并不明显;而同一温度条件下,根茎类中药大黄中大黄素、大黄酚、大黄素甲醚的提取率明显高于种子类中药决明子中相同成分的提取率。因此微波萃取对不同形态结构中药的提取有选择性,而对含不同极性成分中药的提取选择性都不显著。
   
微波萃取法具有萃取速度快、萃取效率高的优点在天然产物有效成分的提取中具有广泛的应用前景。
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文献基本来源于国内,微波,超声波,会不会破坏活性物质?有没有谁做过对比?
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正在了解微波萃取和微波合成,感谢版主提供了这么多资料和文献,再接再励
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原文由 liucong123 发表:文献基本来源于国内,微波,超声波,会不会破坏活性物质?有没有谁做过对比?

你好!请问您说的活性物质具体是指什么?微波萃取对某些目标物是有一定的破坏的,但是程度不是很大。
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