微波破壁技术.pdfVIP

简介：细胞破壁方法有多种，这里提及的微波法破壁显著区别于传统的粉碎破壁方法。 所谓微波破壁就是生物样品吸收微波导致发热膨胀而产生破壁的手段。 微波 微波是指频率为 300MHz-300GHz的电磁波， 是无线电波中一个有限频带的简称， 即波长 在 1 米 （不含 1 米）到 1 毫米之间的电磁波， 是分米波、 厘米波、 毫米波和亚毫米波的统称。 微波频率比一般的无线电波频率高， 通常也称为“超高频电磁波” 。微波作为一种电磁波也 具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料 和瓷器， 微波几乎是穿越而不被吸收。 对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。 微波萃 取是利用电磁场的作用使固体或半固体物质中的某些有机物成分与基体有效的分离， 并能保 持分析对象的原本化合物状态的一种分离方法。 破壁 微波破壁的机理可从以下 3 个方面来分析： ①微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质 到达物料内部的微管束和腺胞系统的过程。 由于吸收了微波能， 细胞内部的温度将迅速上升， 从而使细胞内部的压力超过细胞壁膨胀所能承受的能力， 结果细胞破裂， 其内的有效成分自 由流出， 并在较低的温度下溶解于萃取介质中。 通过进一步的过滤和分离， 即可获得所需的 萃取物。②微波所产生的电磁场可加速被萃取组分的分子由固体内部向固液界面扩散的速 率。例如，以水作溶剂时，在微波场的作用下，水分子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。 此时水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， 结果使萃取速率提高数倍， 并能降低 萃取温度， 最大限度地保证萃取物的质量。 ③由于微波的频率与分子转动的频率相关连， 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 /s 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，促使细胞破裂， 使细胞液溢出并扩散至溶剂中。 在微波萃 取中，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， 进入到具有较小介电常数、 微波吸收能力相对 较差的萃取溶剂中。 微波破壁应用 特点 微波破壁方法主要应用于微波萃取。 微波具有波动性、 高频性、 热特性和非热特性四大 特点，这决定了微波萃取具有以下特点： 1 试剂用量少，节能，污染小。 2 加热均匀，且热 效率较高。 传统热萃取是以热传导、 热辐射等方式自外向内传递热量， 而微波萃取是一种 “体 加热”过程，即内外同时加热，因而加热均匀，热效率较高。微波萃取时没有高温热源，因 而可消除温度梯度， 且加热速度快， 物料的受热时间短， 因而有利于热敏性物质的萃取。 3 微 波萃取不存在热惯性，因而过程易于控制。 4 微波萃取无需干燥等预处理，简化了工艺， 减少了投资。 5 微波萃取的处理批量较大，萃取效率高