ExtractionExtractionExtractionExtraction

萃取萃取萃取萃取

11

萃取萃取萃取萃取

分離機制：相層間的平衡：分離機制：相層間的平衡：分離機制 相層間的平衡分離機制 相層間的平衡

傳統法：蒸餾、昇華、萃取、沈澱或結晶。傳統法：蒸餾、昇華、萃取、沈澱或結晶。

儀器法：層析技術包括：儀器法：層析技術包括：PCPC TLCTLC GCGC儀器法：層析技術包括：儀器法：層析技術包括：PCPC、、TLCTLC、、GCGC、、LCLC和和SFCSFC。。

分離機制：速率的過程：分離機制：速率的過程：

場：電泳、離心、質譜法場：電泳、離心、質譜法場 電泳 離心 質譜法場 電泳 離心 質譜法

阻隔阻隔((孔洞孔洞))：過濾、膜：過濾、膜(UF(UF、、RO)RO)、透析、氣、透析、氣體擴散體擴散體擴散體擴散

萃取為淨化萃取為淨化(cleanup)(cleanup)程序、濃縮步驟及用以程序、濃縮步驟及用以除去略溶的物質 或幫助鑑定成分除去略溶的物質 或幫助鑑定成分除去略溶的物質，或幫助鑑定成分。除去略溶的物質，或幫助鑑定成分。

22

萃取萃取萃取包括液萃取包括液--固相和液固相和液--液相萃取，使用批式、連續、液相萃取，使用批式、連續、

不連續或逆流不連續或逆流(countercurrent)(countercurrent)技術。技術。( )( )液液--固相萃取：固相萃取：

1.1. 批式萃取法批式萃取法((攪拌過濾、煮沸過濾攪拌過濾、煮沸過濾))(( ))2.2. 連續溶劑萃取法連續溶劑萃取法((Goldfish Method)Goldfish Method)3.3. 半連續溶劑萃取半連續溶劑萃取法法((SoxhletSoxhlet Method)Method)

液液--液相萃取：液相萃取：1.1. 批式溶劑萃取法批式溶劑萃取法((分液漏斗分液漏斗))2.2. 不連續溶劑萃取法不連續溶劑萃取法((MojonnierMojonnier Method)Method)3.3. 連續溶劑萃取法連續溶劑萃取法

1.1. 溶劑較輕的溶劑萃取溶劑較輕的溶劑萃取2.2. 溶劑較重的溶劑萃取溶劑較重的溶劑萃取

4.4. 超臨界流體萃取超臨界流體萃取33

液液--固相萃取固相萃取((批式批式))(( ))

萃取方式：攪拌後過濾、煮沸迴流後過濾。萃取方式：攪拌後過濾、煮沸迴流後過濾。萃取方式 攪拌後過濾 煮沸迴流後過濾萃取方式 攪拌後過濾 煮沸迴流後過濾

濃縮方式：減壓濃縮濃縮方式：減壓濃縮(rotary evaporation)(rotary evaporation)、、熱風乾燥 冷凍乾燥熱風乾燥 冷凍乾燥熱風乾燥、冷凍乾燥。熱風乾燥、冷凍乾燥。

溶劑：水、甲醇、乙醇、其他溶劑或溶劑溶劑：水、甲醇、乙醇、其他溶劑或溶劑溶劑 水 甲醇 乙醇 其他溶劑或溶劑溶劑 水 甲醇 乙醇 其他溶劑或溶劑混合液如混合液如70%70%乙醇。乙醇。次數：次數：22 33次次次數：次數：22--33次。次。溶質溶質((樣品樣品) /) /溶劑：溶劑：11：：11--22（新鮮）（新鮮）(( ))

11：：1010--2020（乾燥）（乾燥）

44

批式批式溶劑溶劑萃取法萃取法批式批式溶劑溶劑萃取法萃取法

液液 液相批式萃取法：在分液漏斗中進行。液相批式萃取法：在分液漏斗中進行。液液--液相批式萃取法：在分液漏斗中進行。液相批式萃取法：在分液漏斗中進行。機制：機制：一物質在不互溶液體間的分配一物質在不互溶液體間的分配( i i )( i i ) 常為有機溶劑和水常為有機溶劑和水(partition) (partition) ，常為有機溶劑和水。，常為有機溶劑和水。將樣品及溶劑放入瓶中（分液漏斗），激將樣品及溶劑放入瓶中（分液漏斗），激（ ）（ ）烈振盪，靜置，利用重力或離心使之分層。烈振盪，靜置，利用重力或離心使之分層。

將水層倒掉，把溶劑層蒸發，算出萃取物將水層倒掉，把溶劑層蒸發，算出萃取物將水層倒掉，把溶劑層蒸發，算出萃取物將水層倒掉，把溶劑層蒸發，算出萃取物的濃度。的濃度。

%%萃取物萃取物 100 (M100 (M萃取物萃取物/M/M樣品樣品))%%萃取物萃取物= 100 x (M= 100 x (M萃取物萃取物/M/M樣品樣品) )

55

連續溶劑萃取法連續溶劑萃取法

溶劑較輕溶劑較輕 溶劑較重溶劑較重

66

分配係數分配係數分配係數分配係數(Distribution [partition] coefficient)(Distribution [partition] coefficient)：：D = CD = C溶劑溶劑/C/C水水D = CD = C溶劑溶劑/C/C水水其中其中 CC溶劑溶劑和和CC水水分別為萃取物在溶劑和水層的濃度分別為萃取物在溶劑和水層的濃度假定溶劑和水層等體積，水層的假定溶劑和水層等體積，水層的pHpH值為中性，值為中性， DD值愈大值愈大假定溶劑和水層等體積，水層的假定溶劑和水層等體積，水層的pHpH值為中性，值為中性， DD值愈大值愈大萃取效果愈好。萃取效果愈好。

%%萃取率萃取率= = 100D 100D D + VD + V水水/V/V溶劑溶劑

其中其中VV溶劑溶劑和和VV水水分別為溶劑和水層的體積。分別為溶劑和水層的體積。多次萃取的殘留多次萃取的殘留多次萃取的殘留：多次萃取的殘留：

WW殘留殘留= W = W ( ( VV水水 ))nnD VD V溶劑溶劑+ V+ V水水D VD V溶劑溶劑+ V+ V水水

其中其中nn為萃取次數，為萃取次數，WW殘留殘留為在水層中經過多次萃取後溶質為在水層中經過多次萃取後溶質的殘留重量，的殘留重量，WW為開始萃取時水層中溶質的最初重量，為開始萃取時水層中溶質的最初重量，DD為分配係數為分配係數為分配係數。為分配係數。

77

萃取率比較：萃取率比較： D = 1D = 1多次萃取對單一萃取的萃取率比較：多次萃取對單一萃取的萃取率比較：

一次大量水的萃取一次大量水的萃取 多次少量水的萃取多次少量水的萃取一次大量水的萃取一次大量水的萃取==多次少量水的萃取？多次少量水的萃取？實例：脂肪從肉樣品中以乙醚萃出。樣品含實例：脂肪從肉樣品中以乙醚萃出。樣品含1 g1 g的的脂肪分散於脂肪分散於100 ml100 ml的水中。假定的水中。假定D = 1D = 1，下列何者，下列何者為佳，一次為佳，一次300300--mlml的萃取或三次的萃取或三次100100--mlml的萃取？的萃取？一次萃取：一次萃取： WW殘留殘留= 1 = 1 (( 100 100 ))1 = 0.25 1 = 0.25

1(300) + 1001(300) + 1001(300) + 1001(300) + 100%%萃取率萃取率= = 11--0.25 = 0.75 = 75%0.25 = 0.75 = 75%三次萃取三次萃取三次萃取：三次萃取： WW殘留殘留= 1 = 1 (( 100 100 ))3 = 0.125 3 = 0.125

1(100) + 100 1(100) + 100 %%萃取率萃取率= = 11--0.1250.125 = 0.875 = 87.5%= 0.875 = 87.5%

88

萃取率比較：萃取率比較： D = 1D = 1多次萃取：等體積多次萃取：等體積(100 ml)(100 ml)

第一次第一次 第二次第二次 第三次第三次

水層：水層： 1/(1+1) 1/(1+1) 1/2 1/2 1/21/2↓↓ ↓↓ ↓↓↓↓ ↓↓ ↓↓

有機層：有機層：1/(1+1) 1/(1+1) 1/2 1/21/2 1/2水層殘留率：水層殘留率：((½)(½)(½) =½)(½)(½) = ((½)^3 = 1/8 = 0.125 = 12.5%½)^3 = 1/8 = 0.125 = 12.5%水層殘留率水層殘留率 ((½)(½)(½) ½)(½)(½) ((½) 3 1/8 0.125 12.5%½) 3 1/8 0.125 12.5%萃取率：萃取率：1 1 -- 0.1250.125 = 0.875 = 87.5%= 0.875 = 87.5%有機層萃取率：有機層萃取率：½ + (½)(½) +½ + (½)(½) + ((½)(½)(½)½)(½)(½)有機層萃取率：有機層萃取率：½ + (½)(½) +½ + (½)(½) + ((½)(½)(½) ½)(½)(½)

= ½ + ¼ + 1/8 = 7/8 = 0.875 = 87.5%= ½ + ¼ + 1/8 = 7/8 = 0.875 = 87.5%一次萃取：體積一次萃取：體積((水層水層100 ml100 ml：有機層：有機層300300 ml)ml)一次萃取：體積一次萃取：體積((水層水層100 ml100 ml：有機層：有機層300300 ml)ml)水層：水層：1/(1+3) 1/(1+3) ；有機層：；有機層：3/(1+3)3/(1+3)

水層殘留率：水層殘留率：1/(1+3)1/(1+3) = ¼ = 0 25 = 25%= ¼ = 0 25 = 25%水層殘留率：水層殘留率：1/(1+3)1/(1+3) = ¼ = 0.25 = 25% = ¼ = 0.25 = 25% 萃取率：萃取率：1 1 –– 0. 250. 25 = 0.75 = 75%= 0.75 = 75%或或3/(1+3) = ¾ = 75%3/(1+3) = ¾ = 75%

99

萃取率比較：萃取率比較： D = 2D = 2多次萃取：等體積多次萃取：等體積(100 ml)(100 ml)

第一次第一次 第二次第二次 第三次第三次

水層：水層： 1/(1+2) 1/(1+2) 1/3 1/3 1/31/3↓↓ ↓↓ ↓↓↓↓ ↓↓ ↓↓

有機層：有機層：2/(1+2) 2/(1+2) 2/3 2/32/3 2/3水層殘留率：水層殘留率：(1/3(1/3)^3 = 1/27 = 0.037 = 3.7%)^3 = 1/27 = 0.037 = 3.7%水層殘留率水層殘留率 (1/3(1/3) 3 1/27 0.037 3.7%) 3 1/27 0.037 3.7%萃取率：萃取率：1 1 -- 0.0370.037 = 0.963 = 96.3%= 0.963 = 96.3%有機層萃取率：有機層萃取率： (2/3(2/3) +) + (1/3(1/3)()((2/3(2/3) +) + (1/3(1/3))(1/3(1/3)()(2/32/3))有機層萃取率：有機層萃取率： (2/3(2/3) + ) + (1/3(1/3)()((2/3(2/3) +) + (1/3(1/3))(1/3(1/3)()(2/32/3) )

= = 2/3 2/3 ++ 2/92/9 + 2/27 = (18 + 6 + 2)/27 = 26/27 = 0.963+ 2/27 = (18 + 6 + 2)/27 = 26/27 = 0.963一次萃取：體積一次萃取：體積((水層水層100 ml100 ml：有機層：有機層300300 ml)ml)一次萃取：體積一次萃取：體積((水層水層100 ml100 ml：有機層：有機層300300 ml)ml)水層：水層：1/[1+3(2)]1/[1+3(2)]；有機層：；有機層：3(2)/[1+3(2)]3(2)/[1+3(2)]

水層殘留率：水層殘留率： 1/[1+3(2)]1/[1+3(2)] = 1/7 = 0 143 = 14 3%= 1/7 = 0 143 = 14 3%水層殘留率：水層殘留率： 1/[1+3(2)]1/[1+3(2)] = 1/7 = 0.143 = 14.3% = 1/7 = 0.143 = 14.3% 萃取率：萃取率：1 1 –– 0. 1430. 143 = 0.857= 0.857或或3(2)/[1+3(2)] = 6/73(2)/[1+3(2)] = 6/7

1010

萃取率比較：萃取率比較：D = 2D = 2多次萃取對單一萃取的萃取率比較：多次萃取對單一萃取的萃取率比較：

一次大量水的萃取一次大量水的萃取 多次少量水的萃取多次少量水的萃取一次大量水的萃取一次大量水的萃取==多次少量水的萃取？多次少量水的萃取？實例：脂肪從肉樣品中以乙醚萃出。樣品含實例：脂肪從肉樣品中以乙醚萃出。樣品含1 g1 g的的脂肪分散於脂肪分散於100 ml100 ml的水中。假定的水中。假定D = 2D = 2，下列何者，下列何者為佳，一次為佳，一次300300--mlml的萃取或三次的萃取或三次100100--mlml的萃取？的萃取？一次萃取：一次萃取： WW殘留殘留= 1 = 1 (( 100 100 ))1 = 0.143 1 = 0.143

2(300) + 1002(300) + 1002(300) + 1002(300) + 100%%萃取率萃取率= = 11--0.143 = 0.857 = 85.7%0.143 = 0.857 = 85.7%三次萃取三次萃取三次萃取：三次萃取： WW殘留殘留= 1 = 1 (( 100 100 ))3 = 0.037 3 = 0.037

2(100) + 100 2(100) + 100 %%萃取率萃取率= = 11--0.0370.037 = 0.963 = 96.3%= 0.963 = 96.3%

1111

乳化現象的處理乳化現象的處理乳化現象的處理乳化現象的處理

11 以分液漏斗為軸，水平衡向旋轉以分液漏斗為軸，水平衡向旋轉1.1. 以分液漏斗為軸 水平衡向旋轉以分液漏斗為軸 水平衡向旋轉2.2. 離心離心3.3. 讓乳化層通過較窄的管徑讓乳化層通過較窄的管徑44 濾紙過濾濾紙過濾4.4. 濾紙過濾濾紙過濾5.5. 加入消泡劑加入消泡劑6.6. 加入鹽類加入鹽類77 加入醇類加入醇類7.7. 加入醇類加入醇類8.8. 超音波振盪超音波振盪9.9. 避免加熱，抽真空，儘量不使用乳化劑避免加熱，抽真空，儘量不使用乳化劑

1212

超臨界流體超臨界流體超臨界流體超臨界流體

1313

超臨界流體超臨界流體超臨界流體超臨界流體純物質於不同的溫度與壓力下而有氣、液、固三相變化，純物質於不同的溫度與壓力下而有氣、液、固三相變化，當此物質超過臨界溫度、壓力下，成為另一均勻相存在，當此物質超過臨界溫度、壓力下，成為另一均勻相存在，當此物質超過臨界溫度、壓力下，成為另一均勻相存在，當此物質超過臨界溫度、壓力下，成為另一均勻相存在，其物理性質介於氣相與液相之間，此即稱為超臨界相其物理性質介於氣相與液相之間，此即稱為超臨界相(supercritical phase)(supercritical phase)；；在超臨界相的物質稱為超臨界流體在超臨界相的物質稱為超臨界流體(supercritical fluid, SCF)(supercritical fluid, SCF)為兼具氣態與液態的特性：具備有氣體之低黏度與高擴散為兼具氣態與液態的特性：具備有氣體之低黏度與高擴散性，由於具高壓縮性，超臨界流體具有大範圍的溶劑特性；性，由於具高壓縮性，超臨界流體具有大範圍的溶劑特性；性，由於具高壓縮性，超臨界流體具有大範圍的溶劑特性；性，由於具高壓縮性，超臨界流體具有大範圍的溶劑特性；及具備有液體的流體密度、優異的流動性。三相點及具備有液體的流體密度、優異的流動性。三相點(Triple (Triple point)point)：在相變化圖中固體、液體和氣體共同存在的點：：在相變化圖中固體、液體和氣體共同存在的點：如水的三相點為如水的三相點為0.010.01°°CC和和4.56 mm Hg4.56 mm Hg。。臨界溫度臨界溫度((TcTc))：超過此溫度時不存在明顯的液相，不論壓：超過此溫度時不存在明顯的液相，不論壓力為何。力為何。力為何。力為何。

臨界壓力臨界壓力(Pc)(Pc)：在臨界溫度下的蒸氣壓。：在臨界溫度下的蒸氣壓。臨界點臨界點((critical point)critical point)：：在臨界溫度和臨界壓力上的點。在臨界溫度和臨界壓力上的點。臨界點臨界點((critical point)critical point)：：在臨界溫度和臨界壓力上的點。在臨界溫度和臨界壓力上的點。

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超臨界流體超臨界流體

1515

超臨界流體萃取超臨界流體萃取萃取步驟：先將樣品放入加熱溫度超過萃取步驟：先將樣品放入加熱溫度超過TcTc的萃取器中，再通入的萃取器中，再通入超臨界流體以萃取所要的物質。超臨界流體以萃取所要的物質。萃取後，在收集容器中，超臨界流體因釋壓至大氣壓力而蒸發，萃取後，在收集容器中，超臨界流體因釋壓至大氣壓力而蒸發，留下萃出物。不存在溶劑法的溶劑分離問題。留下萃出物。不存在溶劑法的溶劑分離問題。超臨界流體因具有高密度超臨界流體因具有高密度(0 2 to 0 5 g/ml)(0 2 to 0 5 g/ml)及驚人的溶解能力及驚人的溶解能力超臨界流體因具有高密度超臨界流體因具有高密度(0.2 to 0.5 g/ml)(0.2 to 0.5 g/ml)及驚人的溶解能力，及驚人的溶解能力，可萃出非揮發性的大分子物質及對熱不穩定及易氧化的成分，可萃出非揮發性的大分子物質及對熱不穩定及易氧化的成分，更可使用修飾劑，如甲醇以增加溶劑的極性。更可使用修飾劑，如甲醇以增加溶劑的極性。超臨界超臨界 萃取技術可生產高附加價值的產品 可提取過去用萃取技術可生產高附加價值的產品 可提取過去用超臨界超臨界COCO22萃取技術可生產高附加價值的產品，可提取過去用萃取技術可生產高附加價值的產品，可提取過去用化學方法無法提取的物質，且廉價、無毒、安全、高效；適用化學方法無法提取的物質，且廉價、無毒、安全、高效；適用於化工、醫藥、食品等工業。於化工、醫藥、食品等工業。常用的超臨界流體為二氧化碳常用的超臨界流體為二氧化碳(CO2)(CO2)，為其臨界溫度，為其臨界溫度(Tc=31(Tc=31℃℃))接近室溫，臨界壓力接近室溫，臨界壓力(Pc=73.8 bar)(Pc=73.8 bar)也較低，為非極性的溶劑，也較低，為非極性的溶劑，無毒性及爆炸性，且具價格便宜。無毒性及爆炸性，且具價格便宜。無毒性及爆炸性 且具價格便宜無毒性及爆炸性 且具價格便宜目前已經可用超臨界目前已經可用超臨界COCO22從咖啡中抽出咖啡因，香菸和煙草中從咖啡中抽出咖啡因，香菸和煙草中抽出尼古丁，還有從葵花籽、紅花籽、花生、小麥胚芽、可可抽出尼古丁，還有從葵花籽、紅花籽、花生、小麥胚芽、可可豆中提取油脂 比傳統的壓榨法的回收率高豆中提取油脂 比傳統的壓榨法的回收率高豆中提取油脂，比傳統的壓榨法的回收率高。豆中提取油脂，比傳統的壓榨法的回收率高。

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超臨界流體萃取超臨界流體萃取超臨界流體萃取超臨界流體萃取

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