全 文 ：食 品 科 技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY提取物与应用
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2015年 第40卷 第11期
收稿日期：2015-06-17
基金项目：2011年韶关学院大学生创新性实验项目(2011-55)。
作者简介：焦琳娟(1970—)，女，安徽巢湖人，副教授，主要从事色谱分析的研究工作。
焦琳娟，何旭英
(韶关学院化学与环境工程学院，韶关 512005)
摘要：通过单因素实验和正交实验建立了微波辅助提取与大孔吸附树脂纯化雪莲果中绿原酸的
工艺。最佳提取工艺参数为：40%乙醇为溶剂，料液比1:18，中火提取4 min。在此条件下，雪
莲果中绿原酸的提取量为0.4455 mg/g。比较了NKA-Ⅱ和NKA-9两种大孔吸附树脂的静态吸附特
性，确定出NKA-9型大孔吸附树脂是一种吸附分离雪莲果中绿原酸的较佳材料。该树脂对雪莲
果中绿原酸的最佳分离纯化工艺为：上样液浓度为0.2 mg/mL，pH=2，流速为1.5 mL/min，其吸
附量为2.25 mg/g。采用80 mL 50%的乙醇以2.5 mL/min的流速进行洗脱，最后浓缩干燥得到纯度
为37.68%的绿原酸粗品。
关键词：微波辅助提取；雪莲果；绿原酸；分离；纯化；大孔吸附树脂
中图分类号：TS 255.1 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2015)11-0230-05
Microwave-assisted extraction and purification of
chlorogenic acid from yacon
JIAO Lin-juan, HE Xu-ying
(College of Chemistry and Environmental Engineering, Shaoguan University,
Shaoguan 512005)
Abstract: Through single factor test and orthogonal test, a purification process of chlorogenic acid from
yacon was established by using microwave-assisted extraction and macroporous resin adsorption. The
parameters of the optimum extraction process were as follows: the ratio of material to liquid was 1:18, and
the chlorugenic acid was extracted by 40% ethanol in medium backing temperature for 4 minutes. Under
these conditions, the amount of extraction of chlorogenic acid from yacon was 0.4455 mg/g. The static
adsorption properties of the two macroporous resins, NKA-II and NKA-9, were compared, and NKA-9 was
the better material for adsorption separation of chlorogenic acid from yacon. The requirements of the opti-
mum process were as follows: the sample concentration was 0.2 mg/mL, pH=2, the flow rate was 1.5 mL/
min, the adsorption capacity was 2.25 mg/g. 80 mL of 50% ethanol was used for elution at a flow rate of 2.5
mL/min, and by concentrating and drying, crude product of chlorogenic acid with a purity of 37.68% was
obtained.
Key words: microwave-assisted extraction; yacon; chlorogenic acid; separation; purification; macroporous
微波辅助提取雪莲果中绿原酸及其
纯化的工艺研究
DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2015.11.045
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雪莲果又称雪莲薯、菊薯，原产于南美洲
安第斯山脉。经研究表明，雪莲果含有酚酸、寡
糖、类黄酮、纤维素、矿物质以及20种人体必需
的氨基酸等成分[1]，因其具有较高的保健作用和药
用价值而深受人们的喜爱。近年来，我国已有多
个省引种栽培，其中广东韶关是其中一个栽培成
功的地方。
雪莲果块茎中酚酸的主要成分之一是绿原
酸，绿原酸是一种重要的生物活性物质，具有抗
菌、抗病毒、止血、抗氧化、保肝利胆、抗肿
瘤、降血压、降血脂和清除自由基等作用[2]。如今
从天然产物中有效提取绿原酸备受科研工作者的
重视，但未见从雪莲果中提取并纯化绿原酸的报
道。目前，绿原酸的提取方法主要有超声波提取
法[3]、微波辅助提取法[4]和超临界CO2流体萃取法
[5]
等。实验采用微波辅助提取雪莲果中绿原酸，并
用大孔树脂进行提纯，旨在探究雪莲果中绿原酸
的提取和纯化工艺参数，为雪莲果的进一步开发
利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 仪器与试剂
LC-20AT高效液相色谱仪：日本岛津公司；
KJ23C-AN2微波炉：美的公司；砾鼎超纯水机：
上海砾鼎水处理设备有限公司；AL204型电子天
平：梅特勒-托利多仪器上海有限公司；聚乙烯消
解罐等。
乙腈：色谱纯；浓磷酸、乙醇：分析纯；绿
原酸标准品：纯度≥98.26%，陕西绿清生物工程
有限公司，批号为HK090910；实验用水：超纯
水。新鲜雪莲果：市售。
1.2 方法
1.2.1 标准储备溶液的制备 准确称取0.0210 g
绿原酸标准品，加入40%乙醇溶解，并定容至100
mL棕色容量瓶中，贴上标签置于冰箱冷藏备用。
1.2.2 色谱条 Ecl ipse XDB-C 18色谱柱(4.6
mm×150 mm×5.0 μm)；PDA检测器，检测波长
326 nm；流动相：A为0.1%磷酸溶液，B为乙腈；
总流速：0.80 mL/min；梯度洗脱程序：0~6 min：
10% B；6~10 min：13% B；10~15 min：20% B；
15~20 min：13% B；柱温：40 ℃；进样量20 μL。
在上述色谱条件下，经单一标样确认，绿原
酸的保留时间是：8.656 min。
1.2.3 提取工艺 将雪莲果洗净、去皮、切碎。
准确称取2.000 g雪莲果颗粒于微波消解罐中，按
照料液比1:18加入40%乙醇36 mL，盖上盖子并用
中火加热4 min，冷却后过滤，并将滤液定容至
50 mL，得提取液。提取液过0.22 μm的微孔滤膜
后，采用HPLC法测定绿原酸含量，并计算绿原酸
提取量。
1.2.4 纯化工艺 将1.2.3得到的200 mL提取液的
pH值调节为2，然后以1 g/100 mL的比例加入活性
炭粉末，在60 ℃下脱色30 min，趁热抽滤[6]。滤液
减压浓缩至40 mL，得进样清液。用20 g NKA-9型
大孔吸附树脂吸附进样清液，用50%的乙醇进行
洗脱，洗脱液减压浓缩，得绿原酸粗品。
2 结果讨论
2.1 绿原酸标准曲线的绘制
用40%乙醇溶液将绿原酸标准品逐级稀释为
1.00～20.0 μg/mL范围内的标准溶液，在1.2.2条
件下进行测定。以峰面积Y为纵坐标，以绿原酸标
准溶液的浓度X(μg/mL)为横坐标绘制标准曲线，
得线性方程Y=-8402.7+69709X，相关系数R2为
0.9999。
2.2 微波辅助提取雪莲果中绿原酸的单因素实验
2.2.1 微波功率的影响 实验将微波功率分别设
定为低火、中低火、中火、中高火、高火，研究
提取效果与微波功率的关系。结果表明：微波功
率为中火时，绿原酸的提取量是最高的。可能的
原因是：功率过小，细胞破坏程度较小，难以使
绿原酸完全溶出，而功率过大会导致绿原酸分
解，提取量下降。
2.2.2 料液比的影响 实验将料液比分别设定为
1:10、1:14、1:16、1:18、1:20进行研究。结果表
明：料液比为1:18时，提取量最大。这是因为料
液比1:18时绿原酸已大部分溶出。
2.2.3 萃取剂乙醇浓度的影响 实验选取20、
40、60、80、100% 5个点进行研究。如图1所示， ं䛻 NHH
΅䚳≿Ꮢ
图1 乙醇浓度对提取量的影响
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乙醇浓度为40%时，绿原酸提取量最大。这可能
是由于当乙醇浓度低于40%时，增加浓度有利于
有效成分溶出，但过高浓度会使细胞蛋白质很快
凝固，阻碍乙醇向细胞内扩散。
2.2.4 微波辐射时间的影响 实验选取1、2、4、
6、8、10 min 6个水平进行研究。由图2可见：微
波辐射时间在1~4 min之间，随着时间的增加，提
取量是增大的。但当时间高于4 min时，绿原酸的
提取量反而降低。这可能是由于辐射时间过长，
导致绿原酸分解。因此选4 min作为最佳微波辐射
时间。
素，每个因素取3个水平，进行 L9(3
4)正交实验，以
绿原酸提取量为评价指标，确定最佳提取工艺条
件。表1为因素水平表，表2为L9(3
4)正交实验表。
由表2可知，各个单因素对提取效果的影响依
次为：乙醇浓度>微波功率>料液比>微波时间。比
较K值，得较好的因素水平组合为A2B2C2D1，即乙
醇浓度为40%、微波功率为中火、料液比为1:18、
微波时间为4 min，与单因素实验的较佳因子组合
一致。在上述优化的提取条件下，雪莲果中绿原
酸的提取量为0.4455 mg/g。
2.4 大孔吸附树脂的选择
结合雪莲果提取物的特性，本文对NKA-
Ⅱ、NKA-9 2种大孔吸附树脂进行选择比较。根
据文献[7]，树脂经预处理、再生后，进行静态吸
附与解吸实验，不同型号的大孔吸附树脂对绿原
酸溶液(0.25 mg/mL，20 mL)得到的最大吸附容量、
吸附率和解吸率如表3所示。
表3 2两种树脂对绿原酸的吸附和解吸情况
树脂型号 最大吸附容量/mg/g 吸附率/% 解析率/%
NKA-Ⅱ 2.855 36.26 50.70
NKA-9 4.066 57.15 58.80
由数据可看出，NKA-9型大孔吸附树脂明显
优于NKA-Ⅱ型，对绿原酸有较好的静态吸附和解
吸能力。
2.5 NKA-9树脂动态吸附绿原酸的条件优化
2.5.1 动态吸附曲线的绘制 量取20 g预处理好
的NKA-9型大孔吸附树脂，利用湿法将其装入层
析柱中。将浓度为0.30 mg/mL的绿原酸溶液250
mL，自层析柱上端倒入柱中，进行动态分离，控
制流速为2.5 mL/min。使用HPLC测定流出液中绿
原酸的浓度，绘制动态吸附曲线(见图3)。由图3可
知，吸附60 min后NKA-9树脂呈饱和状态，即20 g
NKA-9树脂可吸附绿原酸45 mg，即1 g NKA-9树
脂可吸附2.25 mg绿原酸。
图2 微波辐射时间对提取量的影响
图3 动态吸附曲线
ᬢ䬠NJOं䛻 NHH
ᬢ䬠NJOं䛻 NHH
2.3 微波辅助提取雪莲果中绿原酸的正交实验
在单因素实验的基础上，确定以微波功率、
乙醇浓度、料液比、微波辐射时间作为考察因
表1 正交实验因素水平
因素水平
因素
功率 A 乙醇浓度/% B 料液比 C 时间/min D
1 中低火 20 1:16 4
2 中火 40 1:18 6
3 中高火 60 1:20 8
表2 正交实验结果
序号
因素
提取量/(mg/g)
A B C D
1 1 1 1 1 0.07050
2 1 2 2 2 0.4120
3 1 3 3 3 0.05990
4 2 1 2 3 0.3995
5 2 2 3 1 0.4045
6 2 3 1 2 0.06268
7 3 1 3 2 0.05945
8 3 2 1 3 0.07385
9 3 3 2 1 0.06260
K1 0.5424 0.5294 0.2070 0.5376
K2 0.8667 0.8904 0.8741 0.5341
K3 0.1959 0.1852 0.5239 0.5332
R 0.6708 0.7052 0.6671 0.0044
2.5.2 上样液pH值的影响 在酸性条件下绿原
酸以分子形式存在，树脂对其吸附作用较强。实
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验选取绿原酸溶液的pH值分别为1.0、2.0、3.0、
4.0、5.0，研究吸附率与pH值的关系(见图4)。结
果表明pH值为2时，吸附效果最好。
2.6.2 洗脱液流速的影响 树脂在洗脱过程中也
必须使固-液两相有充分的接触时间，洗脱液流速
过大，导致洗脱率下降；洗脱液流速过小，导致
洗脱效率较低。为此，进样清液吸附后，实验选
取0.5、1.5、2.5、3.5、4.5 mL/min 5个流速进行研
究。从图7可知，当50%的乙醇溶液流速为2.5 mL/
min时，洗脱效果最好。
图5 上样液绿原酸浓度与吸附率的关系图
图7 洗脱液流速与洗脱率的关系图
图8 NKA－9型大孔吸附树脂的洗脱曲线
।䭰⢳ Q)ը ।䭰⢳ ≿Ꮢ NHN-
㼏⢳ ≭䕋 N-NJO
≿Ꮢ NHN-
ᬢ䬠NJO
图4 上样液pH值与吸附率的关系图
2.5.3 上样液绿原酸浓度的影响 大孔树脂的吸
附量与上样液浓度成反比，一般情况在低浓度下
对吸附有利。图5表明：在相同条件下，上样液浓
度为0.20 mg/mL时达到树脂的最佳吸附效果。
2.5.4 上样液流速的影响 为了进行有效的吸
附，在树脂吸附过程中必须使固-液两相有充分
的接触时间。上样液流速过大，树脂对绿原酸来
不及吸附，导致吸附率下降；流速过小，虽然吸
附较充分，但是吸附时间长，吸附效率低。实验
选取0.5、1.5、2.5、3.5、4.5 mL/min 5个点进行研
究。结果表明：在流速为1.5 mL/min时，吸附效果
最好。
2.6 NKA-9树脂动态洗脱绿原酸的条件优化
2.6.1 洗脱液乙醇浓度的影响 绿原酸易溶于乙
醇、丙酮、甲醇等溶剂，从安全、无毒方面考
虑，本实验选择乙醇作为洗脱剂。为考察不同浓
度的乙醇对绿原酸的洗脱效果，实验中，进样清
液吸附后，分别用30%、40%、50%、60%、70%
的乙醇溶液进行洗脱，洗脱流速控制为1.5 mL/
min，测定洗脱液中绿原酸的含量并计算解吸率。
由图6可见，50%的乙醇溶液可将树脂吸附的绿原
酸基本洗脱下来。
2.6.3 洗脱曲线的绘制 进样清液吸附后，采用
50%乙醇溶液洗脱，洗脱流速控制为2.5 mL/min，
收集洗脱液并测定洗脱液中绿原酸浓度，绘制其
洗脱曲线如图8所示。
由图8可知，32 min基本上可将绿原酸洗脱
下来，收集洗脱液80 mL，经测定其绿原酸浓
度为0.01820 mg/mL，即洗脱后绿原酸回收率为
40.85%。将该洗脱液减压浓缩，低温干燥后得
3.864 mg粗产品，经换算得到绿原酸纯度含量为
37.68%。
㼏⢳ ΅䚳ॗ䛻
图6 洗脱液乙醇浓度与洗脱率的关系图
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3 结论
通过单因素和正交实验确定了微波辅助提取
雪莲果中绿原酸的最佳工艺：40%乙醇为溶剂，
料液比1:18，中火提取4 min。雪莲果中绿原酸的
提取量为0.4455 mg/g。
通过对两种型号的大孔吸附树脂静态吸附特
性的研究，确定出NKA-9型大孔吸附树脂是一种
吸附分离雪莲果中绿原酸的较佳材料。该树脂对
雪莲果中绿原酸的最佳分离纯化工艺为：上样液
浓度为0.2 mg/mL，pH=2，流速为1.5 mL/min，其
吸附量为2.25 mg/g。以80 mL 50%的乙醇以2.5 mL/
min的流速进行洗脱，最后浓缩干燥得到纯度为
37.68%的绿原酸粗品。
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