微波萃取技術在中藥、天然產物提取中的應用

微波萃取，即微波輔助萃取（MAE），是根據不同物質吸收微波能力的差異使得基體物質的某些區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從基體或體系中分離，進入到介電常數較小、微波吸收能力相對差的萃取劑中，達到提取的目的。

1、微波萃取的機理

微波是一種頻率在300MHZ至300GHZ之間的電磁波，它具有波動性、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的極性分子（如H2O、CH2Cl2等）在微波電磁場中快速轉向及定向排列，從而產生撕裂和相互摩擦而發熱。傳統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，其模式為：熱源→樣品→器皿。空氣及容器對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和充分利用。

2、微波萃取的特點

①體現在微波的選擇性，因其對極性分子的選擇性加熱從而對其選擇性的溶出。

 ②MAE大大降低了萃取時間，提高了萃取速度，傳統方法需要幾小時至十幾小時，超聲提取法也需半小時到一小時，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，同時減少了溶劑的用量。另外，微波提取如果用于大生產，則安全可靠，無污染，屬于綠色工程，生產線組成簡單，并可節省投資。

 微波萃取一般適用于熱穩定性的物質，對熱敏性物質，微波加熱易導致它們變性或失活；要求物料有良好的吸水性，否則細胞難以吸收足夠的微波能將自身擊破，產物也就難以釋放出來；微波提取對組分的選擇性差。

3、微波萃取的應用

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（斯巴丁），與傳統的振搖提取法比較，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、微波功率及照射時間等參數。所得提取物與傳統方法相當，但只用時30秒。

有學者研究微波技術對麻黃中麻黃堿浸出量的影響，比較了微波提取與常規煎煮方法的優劣，結果微波法對麻黃堿的浸出量明顯優于煎煮法，并且半量麻黃粗粉浸出量明顯優于全量麻黃飲片，與中醫藥理論“煮散減半”相符。另有學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定結果為指標，比較微波和回流兩種方法。干固物測定結果顯示，在單位時間內微波處理較回流提取具有明顯優勢；以小檗堿含量為指標，結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對大黃游離蒽醌浸出量的影響，采用正交實驗考察了微波輸出功率、物料粒徑、浸出時間三個因素對提取率的影響，優選最佳浸出方案。以優選出的微波浸提方案和常規煎煮法及乙醇回流法比較，結果物料粒徑對蒽醌成分浸出影響極顯著，功率對浸出影響顯著，時間對浸出有一定影響。微波提取法對大黃游離蒽醌的提取率明顯優于常規煎煮法，同乙醇回流法相當。

 沈嵐等以大黃、決明子中不同極性的蒽醌類成分為指標成分，采用正交試驗設計分別考察提取率，結果顯示微波萃取法對大黃、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胞與溶劑提取相結合的方法提取高山紅景天愈傷組織中紅景天苷。將藥材經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，與傳統提取方法相比，前者具有時間短、不需加熱、提取液中雜質少等優點。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，得到提取物中黃酮類物質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，黃酮類物質性質不發生改變。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果。此外，閻欲曉等從生姜中提取抗氧化物質，結果發現先用微波處理5分鐘，黃酮的提取率明顯提高。

 郭振庫等對黃芩中黃芩苷微波提取作了研究，用正交設計優選了最佳工藝為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，恒壓時間30秒即可獲得較好的得率，比超聲法高出近10%。張夢軍等用均勻設計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，提取時間1分鐘。微波法提取率（24.6mg/ml）明顯優于水提法（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95%以上，與傳統的熱浸提相比，不僅產率高，而且速度快，節能。

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

④皂苷類

 有研究發現，用微波法提取重樓皂苷，結果微波處理5分鐘的效果即基本達到2小時常規加熱的效果，而且雜質少，微波提取10分鐘即可認為皂苷已提取完畢。

⑤有機酸

 郭振庫等應用自行設計的具較高壓力控制精度的專用微波制樣系統，對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。

郭錦堂等應用微波提取甘草酸，8分鐘可得到與連續回流提取3小時相當的結果。

⑥多糖類

 新疆石河子大學藥學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。他們在MCL-3微波反應器中，用一定量石油醚、乙醚和80%乙醇回流提取20分鐘，殘渣再放入微波爐中，用水提取20分鐘后測定多糖含量，結果提取率均高于傳統方法，提取時間縮短了約12倍。

 唐克華等用微波提取天仙果多糖，初步確認微波提取天仙果多糖宜在80℃的堿性介質中結合微波前處理可獲得較高提取率。劉依等用微波處理板藍根，然后用水煎煮提取板藍根多糖，含量測定結果表明粗多糖得率達到33.062%，質量分數達75.211%，優于單獨使用水煎法。也有人用微波提取茶葉多糖，結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，該工藝對茶多糖制品化學結構無影響。

 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，溶出時間大為縮短，只需6分鐘。

⑦揮發油

 當前，已有很多國外學者開始利用微波法萃取揮發油。加拿大環境署Pare于1991年申請了美國專利，對天然產物包括薄荷、歐芹、雪松葉和大蒜等，采用對微波透明（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，被提取成分應能吸收微波射線；②材料放入對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）。提取物分析結果表明，微波法在以下方面優于傳統水蒸氣蒸餾法：提取率、提取物質量、提取時間、所需費用以及操作步驟。另有國外文獻報道，用微波技術萃取香薄荷、茴香、牛膝草葉、百里香葉及鼠尾草屬植物中的精油。

 國內學者也較多用微波萃取揮發油，新疆石河子大學藥學院魯建江等人從藿香、魁蒿葉、新疆黨參、新疆孜然果實、紅花、紅景天根莖葉中用微波提得揮發油，結果均比水蒸氣蒸餾提取率高且用時短。

另外尚有香葉天竺葵和山蒼子揮發油微波萃取的報道。

⑧其他

 目前，微波萃取技術除應用于以上主要成分之外，對另外一些成分，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、時間短。韓偉等用微波輔助萃取法，研究提取青蒿素與傳統提取法相比，提取率有明顯地提高。

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