全 文 ：《食品工业》2011年第11期
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工艺技术
山楂 (Hawthorn)，别名红果，蔷薇科山楂属
(Crataegus)植物，广泛分布于我国大多数省份。山楂
是公认的加工保健食品的优质原料，被列入食药兼
用的水果[1]。山楂核民间用于治疗食积、疝气、难产
等，有调节血脂的保健功能[2-3]。山楂核是可以入中
药的，有降血压的作用，其主要活性物质为山楂核三
萜。药理研究证明，三萜类化合物具有广泛的生理
活性，有保肝、抗肿瘤、抗HIV-1 及HIV-1蛋白酶活
性、增加免疫力等诸多功效[4] 。
微波辅助提取技术是利用产生的高频电磁波，穿
透组织外层结构而迅速到达组织内部。由于吸收微波
能使组织内部温度和压力迅速上升，导致细胞破裂，
有效成分自由流出，所以能够迅速、有效地提取有效
成分[5-6]。将微波辅助提取技术应用于山楂核三萜的
提取，做响应面分析(Response Surface Method)以获
得最佳的提取条件，获到较高的提取率。
1 试验材料
1.1 山楂核
采自河北承德兴隆县。
1.2 试剂
熊果酸标准品：中国药品生物制品检定所；甲
醇，冰乙酸，高氯酸，香草醛均为国产分析纯。
1.3 主要仪器及设备
JA2003N电子天平：上海精密科学有限公司；
722S型可见光分光光度计：上海光学仪器有限公
司；HH·S21电热恒温水浴锅：山东医疗器械厂；
G80W23YCSL-Q3格兰仕微波炉：广东格兰仕集团有
限公司；YLA-2000电热恒温鼓风干燥箱：黄山市恒
丰医疗器械有限公司。
2 试验方法
2.1 山楂核样品的前处理
山楂核粉碎后，过40目筛，40 ℃烘8 h，放入干
燥器备用。
2.2 微波辅助提取山楂核三萜
称取山楂核1 g(精确到0.000 1)，加入一定体积和
体积分数的甲醇，用于微波辅助提取山楂核三萜。
2.3 熊果酸标准曲线的建立
称取50 mg熊果酸标准品，用甲醇溶解，定容于
50 mL容量瓶中，配成质量浓度1.082 mg/mL标准溶
液。分别取0.2，0.4，0.4，0.6，0.8，1.2 mL于具塞试管中，
100 ℃水浴挥干。加入 5 %香草醛-冰乙酸 0.4 mL、高
氯酸 1.6 mL，65 ℃水浴加热 45 min。冷却至室温，
河北科技师范学院（秦皇岛 066000）
响应面法优化微波辅助提取山楂核三萜的研究
寇云云，杜彬，王同坤，杨越冬*
摘 要 利用响应面分析法优山楂核三萜的提取工艺。以山楂核三萜的得率为考核指标，研究甲醇
体积分数、液料比、微波功率、微波时间对山楂核三萜提取的影响，在单因素试验的基础上，根据
Box-Benhnken设计原理，设计四因素三水平响应面分析法，建立二次多项式回归方程的预测模型，
获得最佳工艺参数：液料比17 mL/g、甲醇体积分数60%、微波功率640 W、微波时间97 s。在此条
件下获得山楂核三萜的理论得率为1.12%，实际测得山楂核三萜得率为(1.143±0.008)%，与理论预
测值基本相符。
关键词 微波辅助提取；山楂核；三萜；响应面法
Optimization of Microwave-assisted Extraction of Triterpenoid in
Hawthorn Seed by Response Surface Methodology
KouYun-yun, Du Bin, Wang Tong-kun, YangYue-dong*
Hebei Normal University of Science and Technology (Qinhuangdao 066000)
Abstract The optimal conditions for hawthorn seed were evaluated by means of response surface
methodology. Microwave-assisted extraction was applied to extract triterpenoid from hawthorn seed.
The effects of four independents variables in terms of methanol concentration, ratio of solvent-to-solid,
microwave power and microwave processing time on the triterpenoid yield were determined. On the basis
of single-factor experiments, a quadratic polynomial regression equation of the forecasting model was set
up by using Box-Behnken design. The optimal extraction parameters to obtain the highest triterpenoid
yield were ratio of solvent-to-solid 17 mL/g, methanol concentration 60%, microwave treatment time 97 s,
microwave power 640 W.The average experimental triterpenoid yield under the optimum conditions was
found to (1.143±0.008)%, which agreed with the predicted value of 1.12%.
Keywords microwave-assisted extraction; Hawthorn seed; triterpenoid; response surface methodology
* 基金项目：河北省科技支撑计划项目（09231005D）
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加入冰乙酸定容至5 mL，摇匀后静置15 min，在548 nm
处测吸光度[7-8]。同时以试剂为空白。绘制熊果酸标
准曲线：以吸光度为纵坐标，熊果酸含量为横坐标，
得线性回归方程：
y=6.62x-0.016 1(r=0.999 3)
式中： y—吸光度；x—熊果酸含量(mg)。
2.4 山楂核三萜含量的计算
取一定量三萜粗品以甲醇定容至25 mL容量瓶，
取1 mL溶液水浴挥干，加入0.4 mL5%香草醛-冰乙酸
和1.6 mL高氯酸，65 ℃水浴加热45 min。冷却至室温，
加入冰乙酸5 mL，摇匀置于室温15 min，于548 nm处测
吸光度。根据标准曲及所得吸光度值计算总三萜含
量。计算公式：
(2)
式中， y —样品中总三萜的含量(以熊果酸
计)(%)；M—标准曲线上所对应的样品中总三萜质量
(mg)；n—稀释的倍数；m—样品的质量(g)。
3 试验结果
3.1 微波辅助提取山楂核三萜单因素试验结果
3.1.1 甲醇体积分数对提取率的影响
在液料比15 mL/g，微波功率480 W，提取时间
60 s的条件下，用不同体积分数(30%，40%，50%，
60%，70%)的甲醇溶剂提取取山楂核三萜。不同体积
分数的甲醇对山楂核三萜提取率的影响如图1所示。
甲醇体积分数为60%时山楂核三萜提取率最高，当甲
醇体积分数再增加时提取率反而有所下降，所以甲醇
体积分数为60%时为最佳提取条件。
3.1.2 微波时间对提取率的影响
以60%的甲醇为提取溶剂，在微波功率480 W，液料
比15 mL/g，不同微波时间(20 s，40 s，60 s，80 s，100 s)
条件下提取山楂核三萜。微波时间对山楂核三萜提取
率的影响如图2所示。随着时间的延长，山楂核三萜
提取率提高，但也有趋于平缓的趋势，微波时间100 s
时山楂核三萜提取率达到最高，如果时间再长可能破
坏三萜类物质，其它杂质也可能出来。
3.1.3 微波功率对提取率的影响
用60%的甲醇为提取溶剂，微波时间60 s，液料
比15 mL/g，在不同功率(160 W，320 W，480 W，
640 W，800 W)下提取山楂核三萜。微波功率对山楂
核三萜提取率的影响如图3所示。山楂核三萜提取率
随着微波功率的增加而增加，但当功率在640 W后，
提取率变化不大，在800 W时提取率达到最高值。
3.1.4 液料比对提取率的影响
用60%的甲醇为提取溶剂，微波处理时间60 s，
微波功率480 W，在不同在液料比(5，10，15，20，
25 mL/g)条件下提取山楂核三萜。由图4所示，在液
料比为20 mL/g时山楂核三萜提取率达到最高值，再
随液料比增加，三萜提取率反而下降，可能是水含量
的增加减少了甲醇与三萜的接触。
3.2 山楂核三萜微波辅助提取工艺优化
3.2.1 响应面法试验优化
根据Box-Benhnken模型，采用Design-Expert7.0软
件分析，以微波时间、微波功率、液料比、甲醇体积
分数为变量，以山楂核三萜提取率为响应值，优化微
波辅助提取山楂核三萜工艺，进行方差分析及建立响
应面模型[9]，并用此模型对微波辅助提取山楂核三萜
进行分析和预测[10]。

图 1 甲醇体积分数对山楂核三萜提取率的影响
图 2 微波时间对山楂核三萜提取率的影响
图3 微波功率对山楂核三萜提取率的影响
图4 液料比对山楂核三萜提取率的影响
表1 提取试验的因素和水平
因素 水平-1 0 1
液料比（A/mL.g-1） 10 15 25
甲醇体积分数（B/%） 40 50 60
微波功率（C/W） 480 640 800
微波时间（D/s） 60 80 100
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NOVA分析响应面的回归参数。此模型的p＜0.05，
响应面回归模型达到显著水平，决定系数R2 =0.867 6，
模型拟合程度较好，可以用于微波辅助提取山楂核三
萜进行分析和预测。由表3可知液料比、微波功率、
微波时间一次项、液料比和甲醇体积分数的交互项、
液料比的二次项达到显著水平。
利用Design-Expert软件对表2数据进行多元拟
合，得到山楂核三萜提取率对液料比(A)、甲醇体积
分数(B)、微波功率(C)微波时间(D)的二次多元回归
方程：
Y=0.608 00-0.139 17A-0.067 500B+0.094 167C+
0.142 50D-0.162 50AB-0.085 000AC+0.010 000AD-
0.070 000BC-0.090 000BD+0.077 500CD+0.223 92A2+
0.091 417B2+0.051 417C2+0.043 917D2
式中Y—三萜提取率(%)；A、B、C、D—分别
代表液料比(mL/g)、甲醇体积分数(%)、微波功率
(W)、微波时间(s)。
由软件分析的最佳提取条件为液料比17 mL/g、
甲醇体积分数59%、微波功率706 W、微波时间97 s，
在此条件下理论山楂核三萜的提取率1.12%。根据实
际试验情况调整的最佳提取条件为液料比17 mL/g、
甲醇体积分数60%、微波功率640 W、微波时间97 s，此
条件下重复三次试验，山楂核三萜的平均提取率分别为
1.14%，与理论值基本一致，说明回归模型可靠。
3.2.2 三萜提取工艺响应面分析
根据表3响应面二次回归方程方差分析，得到相
应的曲面图和等高线图，如图5~10所示。
由图5~图7可以看出，在一定液料比范围内，山
楂核三萜的提取率随液料比的增加先增加后减少，液
料比对三萜提取率的影响近似呈二次关系，液料比对
三萜提取率影响最为显著；由图5~图9可以看出甲醇
体积分数对三萜提取率影响不显著，表现为曲线比较
平滑；由图6~图10可以看出微波时间和微波功率对三
萜提取率影响比较显著，表现为曲线比较陡。
表2 试验设计及结果
编号 液料比/(mL·g-1) 体积分数/% 功率/W 时间/s 得率/%
1 1 0 0 -1 0.48
2 1 0 1 0 0.85
3 1 1 0 0 0.59
4 0 0 1 -1 0.53
5 0 1 1 0 0.75
6 0 0 0 0 0.58
7 -1 0 1 0 1.14
8 1 0 0 1 0.68
9 0 0 1 1 0.97
10 -1 0 -1 0 0.82
11 -1 -1 0 0 0.88
12 1 -1 0 0 1.06
13 0 0 0 0 0.64
14 0 -1 -1 0 0.59
15 0 0 0 0 0.58
16 0 1 -1 0 0.62
17 1 0 -1 0 0.87
18 0 0 -1 1 0.67
19 0 0 0 0 0.64
20 -1 1 0 0 1.06
21 0 -1 0 1 1.14
22 -1 0 0 -1 1.07
23 0 0 0 0 0.6
24 -1 0 0 1 1.23
25 0 0 -1 -1 0.54
26 0 1 0 1 0.81
27 0 -1 1 0 1
28 0 1 0 -1 0.6
29 0 -1 0 -1 0.57
表3 回归方程方差分析
变异来源 均方和 自由度 均方 F值 Pr＞F
Model 1.19 14 0.085 6.55 0.0006
A 0.23 1 0.23 17.91 0.0008
B 0.05 1 0.055 4.21 0.0593
C 0.11 1 0.11 8.20 0.0125
D 0.24 1 0.24 18.78 0.0007
AB 0.11 1 0.11 8.14 0.0128
AC 0.03 1 0.029 2.23 0.1578
AD 0.0004 1 0.0004 0.031 0.8631
BC 0.02 1 0.0196 1.51 0.2393
BD 0.03 1 0.032 2.50 0.1364
CD 0.02 1 0.024 1.85 0.1951
A2 0.33 1 0.33 25.07 0.0002
B2 0.05 1 0.054 4.18 0.0602
C2 0.02 1 0.017 1.32 0.2696
D2 0.01 1 0.013 0.96 0.3428
残差 0.18 14 0.013
失拟误差 0.18 10 0.018 19.34 0.0058
纯误差 0.00368 4 0.00092
总误差 1.37 28
图5 液料比与甲醇体积分数对三萜提取影响的
响应面图（a）和等高线图（b）
(a) (b)
图6 液料比与微波功率对三萜提取影响的
响应面图（a）和等高线图（b）
(a) (b)
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3.2.3 验证性试验
为验证响应面的可靠性，根据最佳提取条件进行
了验证性试验，三萜化合物的实际提取率为(1.143±
0.008)%，因此对山楂核三萜的提取条件的优化是可
行的，具有实际的价值。
4 结论
通过响应面法，优化山楂核三萜的提取参数，最
终获得最佳的提取工艺条件：液料比17 mL/g、甲醇
体积分数60%、微波功率640 W、微波时间97 s。在
此条件下山楂核三萜提取率达到1.143%。经试验表明
微波辅助提取山楂核三萜无污染、效率高、大大节省
溶剂，所以微波法提取三萜类物质可以获得较大的收
益，为山楂核的进一步研究提供了一定的基础。
参考文献：
[1] 全国中草药汇编编写组.全国中草药汇编(上册)[M].北
京:人民卫生出版社, 1990: 115-117.
[2] 陈新.山楂核的研究现状[J].中药饮片,1993,21(1): 37-38.
[3] 江苏新医学院.中药大词典(上册)[M].上海:上海人民出
版社,1997,199.
[4] 瘐石山.三萜化学[M].北京化学工业出版社,2008.
[5] 欧阳丽娜,李兰林,吴雪,等.正交设计优选竹节参总
皂苷微波提取工艺的研究[J].中草药,2010,41(10):
1640-1642.
[6] Zheng Xianzhe,Wang Xin,Lan Yubin.Application of
response surface methodology to optimize microwave-
assisted extraction of silymarin from milk thistle seeds [J].
Separation and Purification Technology,2009,70(119):
34-40.
[7] 褚衍芳,黄文兴.山楂核及其有效成分对试验性动脉粥样
硬化预防作用的研究[J].中药药理与临床,1988,4(2):22.
[8] 白新鹏,郭志勇,等.分光光度法测定猕猴桃根提取物中
总三萜类成分的研究[J].农产品加工,2009,(3):42-44.
[9] S.J. Kalil, F. Maugeri,M.I. Rodrigues,et al.Response surface
analysis and simulation as a tool for bioprocess design
and optimization[J].Process Biochemistry, 2000, 35(6):
539-550.
[10] Raymond H Myers.Response surface methodology-
current status and future directions[J]. Journal of Quality
Technology, 1999,31(1):139-142.
图7 液料比与微波时间对三萜提取影响的
响应面图（a）和等高线图（b）
图8 甲醇体积分数与微波功率对三萜提取影响的
响应面图（a）和等高线图（b）
图9 甲醇体积分数与微波时间对三萜提取影响的
响应面图（a）和等高线图（b）
图10 微波功率与微波时间对三萜提取影响的
响应面图（a）和等高线图（b）
(a) (b)
(a) (b)
(a) (b)
(a) (b)