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黄芪是一味可药食两用的传统中药材,被广泛应用于临床。黄芪多糖的生物学活性较高,具有增强免疫系统功能、抗炎症、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、延缓衰老和降血糖等功效,现已成为国内外研究热点。微波萃取优势明显,能够明显提高提取效率,省时节能、操作简单。本课题以黄芪为研究对象,以多糖成分为萃取目标,采用单因素和响应面实验方法,优化微波萃取工艺;基于Fick定律和电磁场增强扩散理论构建萃取动力学模型;基于最优萃取工艺研究黄芪多糖性质;结合扫描电镜图揭示基于微波诱导压力场形成机理。具体研究结果如下:(1)微波萃取黄芪多糖工艺优化研究。选取液料比、微波功率、微波时间、微波温度为实验因素,采用单因素实验方法和中心组合实验设计方法研究多糖萃取率。优化和验证微波萃取黄芪多糖工艺,得到最优工艺参数:液料比9.85 mL/g,微波功率为600W,微波温度为96℃,微波时间为23.03 min,多糖提取率为5.72%(以黄芪为基重)。(2)微波萃取动力学模型研究。根据Fick定律和电磁场增强扩散理论,建立了微波萃取动力学理论模型;利用多元非线性回归理论,最终建立微波萃取过程半经验-半理论萃取动力学模型。模型经验证拟合度达到0.8504,说明该模型具有指导意义。(3)微波萃取黄芪多糖化学性质研究。黄芪粗多糖分子量(Mw)为8732 Da、碳水化合物含量为87.10%、蛋白含量为6.88%、总多酚含量为5.26%、硫酸基含量为4.98%、糖醛酸含量为18.51%。使用单糖组分的气相色谱分析,鉴定出黄芪多糖中含有鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖,而且其分子摩尔占比为2.12:6.43:7.00:78.62:5.83。(4)微波萃取黄芪多糖机理研究。提出微波诱导压力萃取方法,分析微波萃取体系内部压力的变化,萃取体系压力与黄芪多糖提取率的线性相关性R~2为0.9636,直接揭示基于微波诱导压力场形成的萃取机理;通过扫描电镜图,分析压力与物料结构破坏程度的关系,间接揭示基于微波诱导压力场形成的萃取机理。研究结论:构建了实用与理论并重的半经验-半理论微波萃取动力学模型,并深入探究基于微波诱导压力萃取的机理。