微波是指頻率在300kHz~300MHz的電磁波。微波萃取是利用電磁場的作用使固體或半固體物質中的某些有機物成分與基體有效地分離,并能保持分析對象的原始化合物狀態的一種分離方法。
由于微波的頻率與分子轉動的頻率相關聯,因此微波能是一種由離子遷移和偶極子轉動而引起分子運動的非離子化輻射能,當它作用于分子時,可促進分子的轉動運動,若分子具有一定的極性,即可在微波場的作用下產生瞬時極化,并以24.5億次/s的速度作極性變換運動,從而產生鍵的振動、撕裂和粒子間的摩擦和碰撞,并迅速生成大量的熱能,促使樣品分解或細胞破裂,使細胞液溢出并擴散至溶劑中。在微波萃取中,吸收微波能力的差異可使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,從而使被萃取物質從基體或體系中分離,進入具有較小介電常數、微波吸收能力相對較差的萃取溶劑中。
微波具有波動性、高頻性、熱效應和非熱效應四大特點,這決定了微波萃取具有以下特點:
①試劑用量少、節能、污染小。
②加均均勻,且熱效率較高。傳統熱萃取是以熱傳導、熱輻射等方式自外向內傳遞熱量,而微波萃取是一種“體加熱”過程,即內外同時加熱,因而加熱均勻,熱效率較高。微波萃取時沒有高溫熱源,因而可消除溫度梯度,且加熱速度快,物料的受熱時間短,因而有利于熱敏性物質的萃取。
③微波萃取不存在熱慣性,因而過程易于控制。
④微波萃取無需干燥等預處理,簡化了工藝,減少了投資。
⑤微波萃取的處理批量較大,萃取效率高,省時。與傳統的溶劑提取法相比,可節省50%~90%的時間。
⑥微波萃取的選擇性較好。由于微波可對萃取物質中的不同組分進行選擇性加熱,因而可使目標組分與基體直接分離開來,從而可提高萃取效率和產品純度。
⑦微波萃取的結果不受物質含水量的影響,回收率較高。
基于以上特點,微波萃取常被譽為“綠色提取工藝”。