研究目的当前常规水蒸气蒸馏法广泛用于中药挥发油的提取,但该法提取时间长、提取率低、耗能高,难以满足日益增长的临床运用需求。而微波离子液体前处理辅助提取法（MILT-HD）能显著提高挥发油提取率、缩短提取时间,已被用于高效提取中药挥发油。但该法提取不同中药挥发油时提取性能存在明显差异,当前尚未探究MILT-HD提取性能具有差异的原因,且该法提高挥发油提取效率的机理也尚不明确。本研究旨在从分子层面阐释MILT-HD高效提取中药挥发油的机理,并解析MILT-HD提取不同中药挥发油的作用规律,为MILT-HD的广泛应用提供一定的技术参考。研究方法（1）采用单因素试验法筛选四种咪唑类离子液体（ILs）的提取性能,以性能最佳的ILs作为研究对象,应用Box-Behnken试验设计对三个关键挥发油提取工艺参数进行三因素三水平的实验安排。采用多变量建模技术建立提取工艺参数ILs比例、微波时间、微波功率和挥发油提取率、挥发油传质速率之间的数学关系。基于多目标优化的方法对提取工艺参数进行优化,并通过三批实验对最佳工艺条件进行验证。采用GC-MS检测MILT-HD提取中药挥发油的化学成分,并以水蒸气蒸馏法作为对照,评价中药挥发油的成分变化差异。通过计算提取过程的提取效率、能源消耗及CO2排放量,以评价MILT-HD提取挥发油的优缺点。（2）基于密度泛函理论（DFT）计算ILs与纤维素间的相互作用方式,并计算纤维素裂解反应过程的能量变化,评价裂解反应的难易程度。基于分子动力学（MD）模拟纤维素束在不同提取溶剂内的结构变化,通过统计氢键数量,评价离子液体对细胞壁的破坏程度。进一步通过DFT计算ILs和水溶剂、水溶剂和挥发油成分之间的相互作用,探究ILs的盐析效应,并采用温度分布曲线表征ILs的微波热效应,全面探究MILT-HD高效提取的作用机理。通过对提取前后中药材的样本进行红外光谱（IR）和扫描电镜（SEM）的表征,基于实验验证MILT-HD提高中药挥发油的机理。（3）通过对不同中药材的多孔介质结构、细胞壁结构厚度、纤维素含量等进行表征,采用多模块偏最小二乘法（MBPLS）建立药材性质、提取工艺参数和MILT-HD提取性能之间的数学关系。通过进一步计算统计模型的BIP值辨识影响提取性能的关键模块,并计算MBPLS模型的VIP值辨识影响挥发油提取性能的重要因素。通过逐步回归建立预测MILT-HD提取性能的多元线性模型（MLR）,基于多元线性模型建立高效提取中药挥发油的设计空间,并采用实验对设计空间进行验证。研究结果（1）通过单因素实验可知,离子液体[C4mim]Cl的提取时间短、提取率高,因此后续以离子液体[C4mim]Cl作为最佳的ILs进行中药挥发油的提取。基于试验设计,采用多变量建模技术分别建立了提取工艺参数与挥发油提取率、传质速率之间的数学模型,模型的R2分别为0.780、0.852,模型的相关性均较高。采用多目标优化的方法确定了 MILT-HD提取中药挥发油的最佳工艺为:ILs 比例为74.00%,微波时间为4.24 min,微波功率为233.10 W。采用最佳工艺提取挥发油后,实际提取率和传质速率分别为3.750%±0.119和0.188（%min-1）±0.0045,与模型预测值的相对误差分别为3.71%和-3.19%,误差均较小。通过GC-MS对挥发油成分的测定,共鉴定出12种主要化学成分,与常规水蒸气蒸馏法相比,MILT-HD对中药挥发油的化学成分影响不明显。经计算不同提取方法的提取效率、能源消耗等,发现MILT-HD产生了 584.0 g CO2的排放量,仅为水蒸气蒸馏法的三分之一,但提取效率却为水蒸气蒸馏法的4倍。（2）通过比较静电势（ESP）分布、通用相互作用属性函数（GIPF）发现ILs与纤维素的相互作用更为强烈,通过非共价键分析证明了 ILs可与纤维素产生卤键、氢键、范德华力作用。基于MD模拟证明了 ILs可降低纤维素束的氢键数量,破坏了网状氢键结构,逐渐解体纤维素的结构。通过计算纤维素裂解反应的能量变化,发现ILs可发挥催化剂作用促进纤维素链的断裂,进一步破坏了纤维素结构的完整性。通过温度分布曲线发现ILs可迅速将微波能转化为热能,利于细胞壁的破损,发挥微波热效应促进挥发油的提取。基于IR、SEM证明了MILT-HD可破坏药材细胞壁的结构,破坏了细胞壁的完整性,增加了挥发油的传质速率,进而提高提取效率。同时,经过理论计算发现ILs与水可形成更为强烈的氢键作用,致使ILs与水竞争性的结合,降低了水对挥发油成分的相互作用,降低了挥发油的溶解度,发挥盐析效应促进中药挥发油的提取。通过实验证明了 ILs可发挥盐析效应在一定程度上提高了挥发油提取率。（3）通过对药材的相关性质进行表征,建立了预测MILT-HD提取性能的MBPLS模型,所建模型的R2Y（cum）为0.780,Q2Y（cum）为0.541,表明模型性能良好。基于VIP值辨识了药材孔隙的曲折度、分形维数、药材的细胞壁结构厚度、微波时间、微波功率是影响MILT-HD提取性能的重要变量。基于逐步回归建立了简化的MLR模型,辨识出药材细胞壁结构厚度、微波时间和微波功率是影响MILT-HD的关键因素,并建立了调控MILT-HD提取性能的设计空间,通过对设计空间进行实验验证,误差较小,证明了设计空间具有较高的可靠性。研究结论基于多目标优化的结果可知,3批验证实验的平行性较高,波动较小,证明了优化后的工艺重复性较高、提取工艺稳定。通过多方面的综合比较,证明了MILT-HD是一种高效、节能的挥发油提取方式,是替代水蒸气蒸馏法的潜在有效方案。通过DFT、MD的理论计算与IR、SEM的表征结果可知,在MILT-HD提取过程中,ILs通过多种协同作用破坏了细胞壁内的纤维素结构,破坏细胞壁的完整性,降低了挥发油扩散的阻力,进而提高了挥发油的提取效率。另外,ILs与水形成了更为强烈的氢键作用,导致ILs与水竞争性的结合,降低了水对挥发油成分的相互作用,降低了挥发油在水中的溶解度,发挥ILs的盐析效应提高了挥发油的提取率。基于理论计算从分子层面探究了 ILs与细胞壁内纤维素、水溶液的作用方式,从多个角度解析了 MILT-HD高效提取中药挥发油的作用机理。基于所建立的统计模型可知,辨识了不同药材的细胞壁结构厚度、微波功率与微波时间对MILT-HD的高效提取具有显著影响,探究了 MILT-HD提取不同中药挥发油的作用规律,阐释了 MILT-HD在提取不同中药挥发油时提取性能具有显著差异的原因。通过对设计空间进行验证,证明了所建立的设计空间具有较高的可靠性,根据药材的细胞壁结构性质,合理的调整提取工艺参数可实现MILT-HD对不同中药挥发油的高效提取,为高效提取中药挥发油提供了新的研究思路与策略。