微波特點(diǎn)

MAE特點(diǎn)

MAE是指利用微波能強(qiáng)化溶劑萃取效率，即利用微波加熱來加速溶劑對(duì)固體樣品中目標(biāo)萃取物（主要是有機(jī)化合物）的萃取過程。微波具有波動(dòng)性、高頻特性以及熱特性或非熱特性（生物效應(yīng)）等特點(diǎn)。

快速高效

樣品及溶劑中的偶極分子在高頻微波能的作用下，高速速度變換其正、負(fù)極，產(chǎn)生偶極渦流、離子傳導(dǎo)和高頻率摩擦，從而在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量。偶極分子旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的弱氫鍵破裂、離子遷移等加速了溶劑分子對(duì)樣品基體的滲透，待分析成分很快溶劑化，使微波萃取時(shí)間顯著縮短。

加熱均勻

微波加熱是透入物料內(nèi)部的能量被物料吸收轉(zhuǎn)換成熱能對(duì)物料加熱，形成的物料受熱方式，整個(gè)物料被加熱，無溫度梯度，即微波加熱具有均勻性的優(yōu)點(diǎn)。

微波加熱具有選擇性

微波對(duì)介電性質(zhì)不同的物料呈現(xiàn)出選擇性的加熱特點(diǎn)，介電常數(shù)及介質(zhì)損耗小的物料，對(duì)微波的入射可以說是"透明"的。溶質(zhì)和溶劑的極性越大，對(duì)微波能的吸收越大，升溫越快，促進(jìn)了萃取速度。而對(duì)于不吸收微波的非極性溶劑，微波幾乎不起加熱作用。所以，在選擇萃取劑時(shí)一定要考慮到溶劑的極性，以達(dá)到最佳效果。

生物效應(yīng)（非熱效應(yīng)）

由于大多數(shù)生物體內(nèi)含有極性水分子，在微波場的作用下引起強(qiáng)烈的極性震蕩，從而導(dǎo)致細(xì)胞分子間氫鍵松弛，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)電擊穿破裂，加速了溶劑分子對(duì)基體的滲透和待提取成分的溶劑化。因此，利用MAE從生物基體萃取待分析的成分時(shí)，能提高萃取效率。

MAE技術(shù)與其它技術(shù)的比較

任何一種萃取技術(shù)都是為了從基體中快速、高效地分離出待分析成分，但是由于基體的復(fù)雜性及萃取技術(shù)的不同特點(diǎn)，常常在選取萃取方法的時(shí)候必須考慮到分析的目的和分析方法的費(fèi)用、操作的繁簡、時(shí)間的多寡等因素。與傳統(tǒng)的萃取技術(shù)相比，MAE技術(shù)突出的優(yōu)點(diǎn)在于溶劑用量少，快速，可同時(shí)測定多個(gè)樣品;有利于萃取熱不穩(wěn)定的物質(zhì)，萃取效率高，設(shè)備簡單，操作容易。

機(jī)理特點(diǎn)

微波萃取的機(jī)理

微波是指波長在1mm至1m之間、頻率在300MHz至30000MHz之間的電磁波，它介于紅外線和無線電波之間。微波萃取的機(jī)理可由以下兩方面考慮:一方面微波輻射過程是高頻電磁波穿透萃取介質(zhì)，到達(dá)植物物料的內(nèi)部維管束和腺細(xì)胞內(nèi)，由于物料內(nèi)的水分大部分是在維管束和腺細(xì)胞內(nèi)，水分吸收微波能后使細(xì)胞內(nèi)部溫度迅速升，而溶劑對(duì)微波是透明或半透明的，受微波的影響小，溫度較低。連續(xù)的高溫使其內(nèi)部壓力超過細(xì)胞壁膨脹的能力，從而導(dǎo)致細(xì)胞破裂，細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)自由流出，萃取介質(zhì)就能在較低的溫度條件下捕獲并溶解，通過進(jìn)一步過濾和分離，便獲得萃取物料。另一方面，微波所產(chǎn)生的電磁場，加速被萃取部分向萃取溶劑界面擴(kuò)散速率，用水作溶劑時(shí)，在微波場下，水分子高速轉(zhuǎn)動(dòng)成為激發(fā)態(tài)，是一種高能量不穩(wěn)定狀態(tài)，或者者水分子汽化，強(qiáng)萃取組分的驅(qū)動(dòng)力;或者水分子本身釋放能量回到基態(tài)，釋放的能量傳遞給其他物質(zhì)分子，加速其熱運(yùn)動(dòng)，短萃取組分的分子由物料內(nèi)部擴(kuò)散到萃取溶劑界面的時(shí)間，而使萃取速率提高數(shù)倍，同時(shí)還降低了萃取溫度，大限度保證萃取的質(zhì)量。

微波萃取機(jī)理的另一種描述為:由于微波的頻率與分子轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率相關(guān)聯(lián)，所以微波能是一種由離子遷移和偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)引起分子運(yùn)動(dòng)的非離子化輻射能。當(dāng)它作用于分子時(shí)，促進(jìn)了分子的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，分子若此時(shí)具有一定的極性，便在微波電磁場作用下產(chǎn)生瞬時(shí)極化，并以24.5億次/s的速度做極性變換運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生鍵的振動(dòng)、撕裂和粒子之間的相互摩擦、碰撞，促進(jìn)分子活性部分（極性部分）更好地接觸和反應(yīng)，同時(shí)迅速生成大量的熱能，促使細(xì)胞破裂，使細(xì)胞液溢出來并擴(kuò)散到溶劑中。在微波場中，不同物質(zhì)的介電常數(shù)、比熱、形狀及含水量的不同，會(huì)導(dǎo)致各種物質(zhì)吸收微波能的能力的不同，其產(chǎn)生的熱能及傳遞給周圍環(huán)境的熱能也不同，這種差異使得萃取體系中的某些組分或基體物質(zhì)的某些區(qū)域被選擇性加熱，從而使被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離出來，進(jìn)入到介電常數(shù)小、微波吸收能力差的萃取劑中。按介電常數(shù)的不同可以分為以下3類物質(zhì):一類物質(zhì)（如水、乙醇、某些酸、堿、鹽類）可以將微波轉(zhuǎn)化為熱能，這類物質(zhì)能吸收微波，提升自身及周圍物質(zhì)的溫度）另一類物質(zhì)（如烷烴、聚乙烯等非極性分子結(jié)構(gòu)物質(zhì)）在微波透過時(shí)很少吸收微波能量;第三類物質(zhì)（金屬類）可以反射微波。

特點(diǎn)區(qū)別

傳統(tǒng)熱萃取是以熱傳導(dǎo)，熱輻射等方式由外向里進(jìn)行，即能量首先無規(guī)則地傳遞給萃取劑，再由萃取劑擴(kuò)散進(jìn)基體物質(zhì)，然后從基體中溶解或夾帶出多種成分出來，即遵循加熱--滲透進(jìn)基體--溶解或夾帶--滲透出來的模式，因此萃取的選擇性較差;而微波萃取是通過離子遷移和偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)兩種方式里外同時(shí)加熱，能對(duì)體系中的不同組分進(jìn)行選擇性加熱，使目標(biāo)組分直接從基體中分離的萃取過程。[2]

應(yīng)用

微波輔助萃取在環(huán)境分析中的應(yīng)用

人類因生產(chǎn)、生活而引入環(huán)境中的污染物，不僅對(duì)環(huán)境造成了巨大的污染，同時(shí)也嚴(yán)重危害人類的健康和生存，因此檢測環(huán)境污染物成為人們一直關(guān)心的問題。作為一種高效快速、溶劑消耗量少、回收率高、重現(xiàn)性好的的樣品前處理技術(shù)，微波輔助萃取在該方面的分析具有明顯的*性，其分析的對(duì)象主要包括多環(huán)芳烴、農(nóng)藥殘留、酚類、有機(jī)金屬化合物等各種污染物。

微波輔助萃取在天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用

植物中的天然產(chǎn)物往往包埋在堅(jiān)硬或柔軟表皮保護(hù)中的內(nèi)部薄壁細(xì)胞或者胞液中，使得提取非常困難。微波具有很強(qiáng)的穿透力，可以在反應(yīng)物內(nèi)外部分同時(shí)均勻、迅速加熱，因此在較短時(shí)間內(nèi)即町將植物的組織細(xì)胞壁破壞，形成微小的孔洞和裂紋，這樣細(xì)胞外的萃取介質(zhì)便非常容易進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，溶解并釋放細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)。

微波輔助萃取在食品分析中的應(yīng)用

食品的品質(zhì)對(duì)人們的生活和健康至關(guān)重要，MAE作為一種省時(shí)、簡便的樣品前處理手段，已廣泛用于蔬菜、谷物、肉類等多種食品中各種污染物的檢測。

微波輔助萃取在藥物分析中的應(yīng)用

在藥物分析領(lǐng)域，MAE已用于血樣、尿樣和頭發(fā)等生物樣品中多種藥物的分析。