(无锡市产品质量监督检验所，江苏 无锡 214101)
摘 要：文章综述了微波辅助萃取技术在天然产物活性成 分提取中的应用，重点介绍了在天然产物中提取黄酮类、多糖、苷类三种活性成分，最后指 出微波辅助萃取技术已成为当前和今后新型提取技术研究的热点之一。
关键词：微波辅助萃取；MAE；黄酮类；多糖；苷类
中图分类号：TS201 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)20—0090—02
微波辅助萃取（microwave-assisted extraction, 简称MAE）源于分析样品的预处理，到目 前为止，微波萃取仍主要应用于分析土壤、种子、食品、饲料中的各种化合物，由于其快速 高效分离及选择性加热的特点，逐渐由一种分析方法向生产制备手段发展，在天然产物活性 成分的提取方面受到重点关注，并展开了广泛的研究，已涉及到的天然产物有黄酮类、苷类 、多糖、萜类、挥发油、生物碱、单宁、甾体及有机酸等。
1 MAE技术的应用现状
MAE技术是在传统有机溶剂萃取技术的基础上发展起来的一项新型萃取技术。自20世纪50年 代在美国取得第一个利用微波加热食品的专利后，微波在各个领域的应用受到了人们的广泛 关注，其中一个诱人的应用就是利用微波提取天然产物。MAE应用于天然产物提取的第一篇 文献发表于1986年，Gendye等人最先用于试验的是普通的家用微波炉，通过选择功率档、作 用时间和溶剂类型，用短短几分钟的时间完成了传统萃取方法要几个小时才能完成的萃取工 作［1］。现已经有了作为分析用、样品前处理(微波萃取)的商业化设备，世界两大 微波设备公司，美国的CEM公司和意大利的Milestone公司均生产适用于消解、萃取和有机合 成的系列微波产品。
2 MAE原理
微波辅助萃取的基本原理：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。
3 MAE技术的特点
MAE是指利用微波能强化溶剂萃取效率，即利用微波加热来加速溶剂对固体样品中目标萃取 物(主要是有机化合物)的萃取过程。MAE与现有其他萃取技术相比具有明显的优势。化学溶 剂萃取耗能大，耗材多，耗时长，提取效率低，环境污染严重，超临界流体萃取在提取效率 上得到大大提高，但其溶剂选择范围窄，要求的装备复杂，需高压容器和高压泵，投资成本 较高，建立大规模提取生产线有工程难度。由于MAE可以对体系中的一种或几种组分进行选 择性加热，故可以使目标组分直接从基体分离，与传统的萃取方法相比具有以下特点：
3.1 快速高效
样品及溶剂中的偶极分子在高频微波能的作用下，以109/s圈的速度变换其正、负极，产生 偶极涡流、离子传导和高频率摩擦，从而在短时间内产生大量的热量。偶极分子旋转导致的 弱氢键破裂、离子迁移等加速了溶剂分子对样品基体的渗透，待分析成分很快溶剂化，使微 波萃取时间显著缩短。
3.2 加热均匀
微波加热是透入物料内部的能量被物料吸收转换成热能对物料加热，形成独特的物料受热方 式，整个物料被加热，无温度梯度，即微波加热具有均匀性的优点。
3.3 选择性好
微波对介电性质不同的物料呈现出选择性的加热特点，介电常数及介质损耗小的物料，对微 波的入射可以说是“透明”的。溶质和溶剂的极性越大，对微波能的吸收越大，升温越快， 促进了萃取速度。而对于不吸收微波的非极性溶剂，微波几乎不起加热作用。所以，在选择 萃取剂时一定要考虑到溶剂的极性，以达到最佳效果。
3.4 生物效应(非热效应)
由于大多数生物体内含有极性水分子，在微波场的作用下引起强烈的极性震荡，从而导致细 胞分子问氢键松弛，细胞膜结构电击穿破裂，加速了溶剂分子对基体的渗透和待提取成分的 溶剂化。因此，利用MAE从生物基体萃取待分析的成分时，能提高萃取效率。
与传统的萃取技术相比，MAE技术最突出的优点在于溶剂用量少，快速，可同时测定多个样 品；有利于萃取热不稳定的物质，萃取效率高，设备简单，操作容易。
4 MAE技术在天然产物活性成分萃取中的应用
4.1 黄酮类
张熊禄［2］研究了以柑桔皮为原料用微波法提取类黄酮方法，通过正交试验，并 对该方法进行了最佳条件的探讨。得出最优化提取条件为：功率30％，提取时间3.0h，料液 比1g∶8ml，提取次数为4次。在此条件下，类黄酮提取率为3．12％。
马海乐等［3］对葛根渣进行微波辅助处理，考察微波作用对葛根总黄酮提取量的 影响,试验中以总黄酮的提取量为考察对象，重点以微波功率、微波作用时间、乙醇体积分 数、固液比和浸泡次数等单因素对葛根总黄酮提取量的影响进行试验。结果表明：用微波中 高火挡对葛根原料辅助萃取处理1min后，体积分数为75％的乙醇浸提两次，得到的葛根总黄 酮提取量比较理想。
赵二劳等［4］以体积分数70％的乙醇为萃取液，用单因素分析与正交试验相结合的 方法，研究了微波萃取沙棘叶黄酮。确定的优化条件为：微波功率560W，萃取时间6min，料 液比(g∶mL)1∶20,测定沙棘叶中黄酮类化合物的含量为3.068mg／g。
4.2 多糖
对用传统提取工艺和MAE法提取果胶后桔皮组织的显微结构研究证实，微波处理对桔皮细胞 有膨爆作用。在MAE条件下，桔皮中果胶的提取是一快速的组织崩解过程，这一过程使提取 时间由通常的1 h以上缩短到5min，且果胶得率和品质提高。橘皮用微波加酸液提取果胶， 与传统法相比，工时缩短1／3左右，酒精用量节约2／3，且耗能低，工艺操作容易控制，劳 动强度小，产品质量有保证，在色泽、溶解性、粘度等方面更佳［5］。
Ipsita Roy等［6］研究了微波辐射对蟹壳中提取甲壳素中酶解的影响。结果表明， 微波照射后甲壳质酶水解甲壳质的速度变快。
邓红霞等［7］应用微波技术，采取正交优化实验，研究了微波功率、提取加热时 间和液固重量比对紫菜粗多糖提取率的影响。结果表明，影响紫菜多糖微波浸提的主要因素 为浸提时间，其次是微波功率和水与紫菜液固重量比。方差分析表明， 浸提时间对多糖提 取率具有显著的影响， 微波功率对紫菜多糖提取率的影响不显著，液固重量比对紫菜多糖 提取率影响不大微波提取紫菜多糖最优工艺条件为：微波功率200w、提取时间8min、水与紫 菜的液固重量比为50∶1。
龚盛昭等［8］进行了微波辅助萃取当归多糖的研究，得到了微波辅助萃取当归多糖 的最佳工艺条件：m(水)/m(当归粉)=9，微波功率450W，萃取2次，每次萃取4min。萃取液经 真空浓缩，用活性炭脱色后，加入乙醇使多糖沉淀，过滤，沉淀用乙醇洗涤多次，真空干燥 后即为当归多糖，产率15.2％，多糖质量分数91.6％。与直接加热萃取法进行比较，结果表 明，微波辅助萃取能大大缩短萃取时间，降低萃取剂用量，并能提高当归多糖产率。
4.3 苷类
范志刚等［9］研究了微波技术对槐花中芸香苷浸出量的影响，对药材粒径、浸出 时间及微波输出功率进行正交试验，优选槐花中芸香苷最佳浸出方案，结果表明采用微波萃 取技术，芸香苷的浸出量明显优于常规煎煮方法。
龚盛昭等［10］研究了表面活性剂对微波萃取黄芩苷的影响，筛选出对微波萃取黄 芩苷具有明显协同作用的表面活性剂——单烷基磷酸酯钾盐(MAPK)。通过试验，得到MAPK协 同微波萃取黄芩苷的较佳工艺：以质量分数为0．15％的MAPK水溶液为萃取剂，微波300W萃 取2次，每次按m(萃取剂)：m(黄芩粉)=10∶1加入萃取剂，萃取4min。萃取液用质量分数为1 5％的HCl调pH=1～2，析出沉淀，过滤，滤饼用水洗和乙醇洗，干燥，即得黄芩苷粗产品， 收率为6．8％，黄芩苷质量分数约为88．1％。结果表明：MAPK能降低微波功率，缩短微波 辐射时间，并能提高黄芩苷的收率和纯度，对微波萃取黄芩苷具有明显的协同作用。
郭振库等［11］应用国产具有压力控制附件的MSP-100D专用微波制样系统，进行黄芩 中有效成分黄芩苷的微波提取研究。微波提取的溶剂选择、加热的溶剂压力和微波辐射时间 ，用正交实验设计进行了考察。通过对实验结果的分析，综合经济因素和实验过程的方便性 ，在70%微波功率（微波炉的最大功率850W）下，微波最佳提取条件为35%乙醇作溶剂，溶 剂倍量30，提取压力0.15MPa、恒压时间30s即可获得好的黄芩苷提取率。
微波水提长叶斑鸠菊叶V．esculenta Hemsl 中的环烯醚萜苷也具有快速有效的特点［ 12］。此外，尚有从豆类中微波提取蚕豆嘧啶葡萄糖苷［13］、从甘草中微波 提取甘草酸的报道。［14］
4.4 其他成份
微波提取挥发油的报道较多。曾虹燕等［16］通过超临界CO2萃取均匀设计实验和 微波诱导萃 取佩兰挥发油的正交实验比较，考察影响提取的主要因素，寻求最佳萃取工艺。结果表明超 临界CO2和水蒸馏法萃取佩兰挥发油品质最好；微波萃取收率最高，但品质较差。 Chen S S．和Spiro M．J［15］对微波萃取法提取迷迭香和薄荷叶中的挥发油进行了研究， 考察了介电常数、叶重、微波强度等因素。结果表明：组份的介电常数决定了微波加热的类 型。在叶 片+环己烷系统中，微波主要加热叶片，而在叶片+乙醇系统中，主要是乙醇吸收微波能。在 这种类型中，存在最大加样量或固液比。在某一微波强度下，产生最有效的微波加热率。萃 取率随植物材料的特性，微波强度以及持续时间、所用溶剂、叶重与溶剂量之比、加样量、 萃取瓶形状而异。
Hao JY等［16］运用微波辅助提取法，分别选用乙醇、三氯甲烷、环己烷、正己烷、 30～60℃ 石油醚、60～90℃石油醚、120号溶剂油、6号抽提溶剂油作为萃取介质，在间隙微波辅助装 置中，进行实验，从微波的辐射时间、固液比、物料粉碎度等工艺条件出发探索对青蒿素得 率的影响，得出6号抽提溶剂油最适合于提取黄花蒿中的青蒿素，随着粉碎度和辐射时间的 增加，青蒿素的得率在增加，并最终趋向于稳定，辐射时间以12 min为宜，溶剂比大于11结 果较好。
刘覃等［17］对龙葵中总生物碱的微波辅助提取工艺、作用机理及对成分的结构影响 进行了系 统的研究。以酸性染料比色法为分析手段，设计正交试验得到了最佳提取工艺：以95％乙醇 为溶剂，料液比1∶20，在585w下提取8min；用扫描电镜(SEM)对样品处理前后形貌进行了观 察，揭示了微波作用机理与细胞结构变化有关。同时薄层色谱(TLC)、反相高效液相色谱(RP -HPLC)定性分析显示，微波对有效成分的结构没有造成影响。
目前，微波萃取法虽然在天然产物活性成份提取方面的应用尚刚刚起步，但发展非常的迅速 ，已经成为当前和今后新型提取技术研究的热点之一。
［参考文献］
［1］ 刘卫强，邓宇．微波辐射技术在天然产物活性成分萃取中的应用［J］．化学 工业与工程技术，2001，22(6)：1.
［2］ 张熊禄. 微波法从柑桔皮中提取类黄酮［J］. 食品科学，2005,26(3)，119～ 121.
［3］ 马海乐,王超,刘伟民. 葛根总黄酮微波辅助萃取技术［J］. 江苏大学学报： 自然科学版，2005,26(2)，98～101.
［4］ 赵二劳,盖青青,张海容. 微波萃取沙棘黄酮的研究［J］.
［5］ Fishman M.L. Characterization of pectin, flash-extraction from orang e alhede by microwave heating under pressure. Carbohydrate Res. 2000,323:126.[Z K)]
［6］ Ipsita Roy, Kalyani Mondal, Gupta, M. N. Accelerating enzymatic hydr olysis of chitin by microwave pretreatment. Biotechnology Progress, 2003,19(6) :1648～1653.
［7］ 邓红霞,刘青梅,杨性民,等.紫菜多糖提取工艺优化研究［J］食品工业科技 ，2005,26(1)，129～130.
［8］ 龚盛昭, 杨卓如,曾海宇.微波辅助法萃取当归多糖的条件优化［J］. 食品与 发酵工业.2004,30(7)，125～128.
［9］ 范志刚,李玉莲,杨莉斌.微波技术对槐花中芸香甙浸出量影响的研究［J］. 解 放军药学学报，2000，16(1)：36.
［10］ 龚盛昭,程江,杨卓如.表面活性剂对黄芩苷微波萃取的影响［J］.日用化学工 业.2005,35(1)，23～26.
［11］ 郭振库,范国强. 黄芩中黄芩苷微波提取的实验研究［J］. 中草药，2001,32 (11)，985～987.
［12］ Sunmi J. Extraction of iridoid glycoides and their determination by micellar electrokinetic capillary chromatography. J. Chromatogr A.,2000, 868:7 3.
［13］ Ganzler K. Effective sample preparation method for extracting biolo gically active compounds from matrices by a microwave technique. J. Chromatogr. 1990,520:257.
［14］ Pan X. J. Microwave-assisted extraction of tanshiones from salvia m ultionhiza Bunge with analysis by high-performance liquid chromatography. J.Chr omatogr. A. 2001,922:371.
［15］ Chen. SS. , Sipro. Study of microwave extraction of essential oil c onstituents from plant materials. Journal of microwave and electromagnetic Energ y. 1994,29(4):231～241.
［16］ Hao JY, Han W., Huang SD., Microwave-assisted extraction of artemis inin from Artmisia Annua. L. Sep Purif Technology. 2002,28(3):191.
［17］ 刘覃, 陈晓青,蒋新宇,等.微波辅助提取龙葵中总生物碱的研究［J］.天然产 物研究与开发，2005,17(1)：65～69.