全 文 ：第 24 卷 第 10 期 农 业 工 程 学 报 Vol.24 No.10
222 2008 年 10 月 Transactions of the CSAE Oct. 2008

光皮木瓜齐墩果酸超声波辅助提取及纯化工艺

李海鹏 1，徐怀德 1※，孟祥敏 1，李钰金 2
（1．西北农林科技大学食品科学与工程学院，杨凌 712100； 2．上海梅林（荣成）食品有限公司，荣成 264300）

摘 要：以光皮木瓜为原料，利用超声波辅助提取及大孔吸附树脂纯化齐墩果酸。通过二次正交旋转组合设计优化提取
工艺条件，采用静态吸附和解吸试验筛选合适的大孔树脂，并运用动态吸附和解吸试验验优化纯化条件。结果表明，超
声波辅助提取最佳工艺条件为：超声功率 600 W、提取温度 53℃、液料比 8：1、超声波提取 70 min，回流提取 120 min，
齐墩果酸得率为 3.000 mg/g；XDA-1 型大孔树脂对齐墩果酸具有较好的吸附和解吸效果，最佳纯化工艺条件为上柱液浓
度 0.794 mg/mL，吸附流速 0.5 mL/min；以 90%浓度乙醇洗脱，洗脱流速 1.0 mL/min，纯化后得提取物中齐墩果酸纯度
可达 26.55%。
关键词：齐墩果酸，超声波辅助提取，大孔吸附树脂，纯化，光皮木瓜，
中图分类号：TS201 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2008)-10-0222-05
李海鹏，徐怀德，孟祥敏，等.光皮木瓜齐墩果酸超声波辅助提取及纯化工艺[J]. 农业工程学报，2008，24(10)：222
－226.
Li Haipeng, Xu Huaide, Meng Xiangmin, et al. Ultrasonic wave-assisted extraction and purification of oleanolic acid from
Chaenomeles sinensis (Thouin) Koehne[J]. Transactions of the CSAE, 2008,24(10)：222－226.(in Chinese with English abstract)

0 引 言
光皮木瓜（Chaenomeles sinensis(Thouin) Koehne）为
蔷薇科木瓜属植物，别名冥楂。多年生落叶灌木或小乔
木，是集食用、药用、观赏于一体的多用途植物。传统
中医认为木瓜有“舒筋活络、健脾开胃、舒肝止痛”的
药理作用[1]。现代研究表明, 木瓜富含多种氨基酸及营养
元素，并含有黄酮、SOD、齐墩果酸等活性物质[2,3]，项
昭保等用比色法测得干木瓜片中游离齐墩果酸含量约为
1%[4]。齐墩果酸（OA）具有消炎抑菌、降低转氨酶的作
用，还可以促进肝细胞再生、防止肝硬化、降血脂、降
血糖、增强机体免疫功能，是当前治疗肝炎的有效药物
之一[5-7]。
超声波辅助处理与传统的浸提法相比，其提取速率
大大提高，提取液中的杂质低[8-10]。如李开泉用超声波辅
助提取枇杷叶中齐墩果酸得率可达 0.3%[11]，邓红等用超
声波辅助提取文冠果籽油提取率可达 92.47%[12]。大孔吸
附树脂吸附纯化是近年来在天然产物的分离纯化中广泛
采用的技术，具有成本低、吸附交换容量大、吸附交换
速度快、可再生等优点[13,14], 如姚干等采用大孔吸附树脂
纯化女贞子中齐墩果酸产品质量分数可达 25.21%[15]。
中国木瓜资源丰富，仅 2006 年陕西省白河县光皮木
瓜种植面积达 10.7 万亩，盛果期年产量可达到 11 万 t 多。
近年邹皮木瓜齐墩果酸研究有文献报道[2,4]，而光皮木瓜

收稿日期：2008-03-13 修订日期：2008-08-31
基金项目：陕西省陕南突破发展基金项目（2006ZKC(二)-04-34）
作者简介：李海鹏（1984－），男，河南宝丰人，主要从事天然产物提取研
究。杨凌 西北农林科技大学食品科学与工程学院，712100。
Email: lihaipeng2001@163.com
※通讯作者：徐怀德（1964－），男，陕西榆林人，副教授，主要从事软饮
料、果品蔬菜贮藏与加工和天然产物提取研究。杨凌 西北农林科技大学食
品科学与工程学院，712100。Email: xuhuaide@sohu.com
齐墩果酸研究尚属空白。为此，本研究利用超声波法辅
助提取光皮木瓜果实中的齐墩果酸，并采用大孔吸附树脂
分离纯化，为光皮木瓜产业化和齐墩果酸开发提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料和仪器
原材料：光皮木瓜果实，采自陕西省白河县，切片
去籽自然风干后粉碎过筛，装入袋中封口后低温保存，
备用，齐墩果酸含量为 4.420 mg/g。
试剂：齐墩果酸（纯度 98％，购自陕西慧科植物开
发有限公司），氢氧化钠，浓盐酸，无水乙醇，氯仿，香
草醛，高氯酸，冰乙酸，乙酸乙酯均为市售分析纯试剂。
主要仪器：小型万能破碎机，KQ-600DB 型超声波处
理器，循环水式真空泵，紫外-可见分光光度计，精密电
子天平，旋转蒸发仪，电热恒温鼓风干燥箱等，玻璃层
析柱（2 cm×25 cm，江阴金确层析设备有限公司）。
大孔吸附树脂：HPD-400，HPD-80（河北沧州宝恩
化工有限公司）；D-312，CAD-40（山东鲁抗树脂厂）；
LSA-21，XDA-1，D-312（西安蓝晓树脂厂）。
1.2 试验方法
1.2.1 齐墩果酸提取流程
超声波处理
↓
木瓜干→粉碎→过 40 目筛→乙醇溶解→回流提取→
抽滤→浓缩→氯仿萃取 3 次→回收溶剂→无水乙醇定容
至 200 mL→测定
1.2.2 齐墩果酸含量的比色测定
参照文献[15]，取齐墩果酸标品 10 mg 用无水乙醇溶
解并转移至 50 mL 容量瓶中定容。取此液 0.1、0.2、0.3、
0.4、0.5 mL 分别置于干净试管中，加热挥发去溶剂，加
入 5％（m/v）香草醛冰醋酸溶液 0.2 mL，高氯酸 0.8 mL，
第 10 期 李海鹏等：光皮木瓜齐墩果酸超声波辅助提取及纯化工艺 223
摇匀，混合物于 70℃水浴加热 15 min，加入乙酸乙酯 4 mL
摇匀，以空白试剂为参比溶液，用 1 cm 比色皿在波长
557 nm 处测定吸光度。用最小二乘法得到线性回归方程：
A=0.0471C-0.0108，R2=0.9996，齐墩果酸在 4～20 µg/mL
范围内与吸光度有很好的线性关系。
1.2.3 齐墩果酸得率计算
齐墩果酸得率（mg/g）= Y V
W
⋅
式中 Y ——根据回归方程计算得到的齐墩果酸浓度，
mg/mL；V ——齐墩果酸提取液定容体积，mL；W ——
原料质量，g。
1.2.4 单因素试验
在预试研究的基础上，用无水乙醇作为提取溶剂，
确定超声波处理功率为 600 W，温度 53℃，选取料液比、
超声处理时间、回流提取时间进行单因素试验，试验重
复 3 次。
1.2.5 二次正交旋转组合设计
采用三因素二次正交旋转组合设计试验，以齐墩果
酸得率为响应值。3 个自变量因素编码及水平见表 1[15,16]。
表 1 试验自变量因素编码及水平
Table 1 Code and level of independent variable
水平编码 液料比 X1 超声时间 X2 /min 回流时间 X3 /min
+1.6818 9.6818: 1 76.818 140.454
+1 9: 1 70 120
0 8: 1 60 90
-1 7: 1 50 60
-1.6818 6.3182: 1 43.182 39.546
Δj 1:1 10 30

1.2.6 大孔树脂的筛选
分别称取 1.0 g 不同型号大孔树脂于三角瓶中, 加入
提取液 30 mL，在恒温（25℃）振荡器中振荡 24 h 充分
吸附后，测定溶液中齐墩果酸含量，计算各种树脂的吸
附率。
将吸附饱和后的树脂过滤，加入 50 mL 无水乙醇在
同样条件下振荡 24 h 解吸，计算解吸率。从中挑选吸附
率和解吸率都较高的树脂进行动态吸附特性测定。
1.2.7 大孔树脂的动态吸附特性测定
取筛选出的大孔树脂 19 g 装柱，层析柱直径 2 cm，
径高比 1︰10，柱体积 62.8 mL。
1）上样液浓度的确定
将 0.596 mg/mL 的上样液分别稀释、浓缩后配制成
0.298、0.397、0.794、1.192 mg/mL 浓度的上样液，固定
吸附速率为 0.5 mL/min。计算不同上样浓度下的吸附率，
确定最佳上样液浓度。
2）吸附流速的确定
以优化出的上样浓度上样，上样量 100 mL，吸附流
速为 0.5、1 .0、1.5、2.0 mL/min。计算不同吸附流速下
的吸附率，确定最佳吸附流速。
3）上样量的确定
以优化出的上样浓度和吸附流速上样，每 5 mL 收集
一管，测定其中齐墩果酸含量，绘制上样吸附透过曲线，
确定最佳上样量。
4）洗脱液浓度的确定
上样吸附后先以 0.5 mol/L 的 NaOH 溶液洗去鞣质至
流出液呈淡黄色，再水洗至中性，最后依次用 20%～100%
乙醇溶液各 1BV 洗脱。分别收集后浓缩至 50 mL，进行
TLC 检验，对显示含有齐墩果酸的洗脱液测定其含量，
确定最佳洗脱液浓度。
5）洗脱液用量的确定
上样吸附后碱洗水洗，然后以低浓度乙醇洗除杂质，
最后以优化出的乙醇浓度洗脱，每 10 mL 收集一管，测
定齐墩果酸含量，绘制洗脱曲线，确定最佳洗脱液用量。
6）洗脱流速的确定
上样吸附后改变洗脱流速分别为 0.5、1.0、1.5、
2.0 mL/min 进行洗脱。测定洗脱液中齐墩果酸含量，确
定最佳洗脱流速。
2 结果与分析
2.1 齐墩果酸超声波辅助提取单因素试验结果
2.1.1 料液比对齐墩果酸提取效果的影响
称 30 g 木瓜粉，分别按 5～10︰1 的液料比加入无水
乙醇，超声处理 60 min，回流提取 90 min。测定齐墩果
酸含量，结果见图 1。由图可以看出，液料比在 5～8 时，
齐墩果酸的得率随着液料比的增加也逐渐增大，在液料
比 8 时得率最高达到 2.961 mg/g，后随着液料比的继续增
加趋于平衡。溶剂用量的增加使齐墩果酸扩散的浓度差
增大，提高其扩散的速度，提取得率增大。由此选取
8︰1 作为二次正交旋转组合设计的料液比 0 水平。

图 1 液料比对齐墩果酸提取效果的影响
Fig.1 Effect of ratio of liquid to material on OA extraction rate

2.1.2 超声波处理时间对齐墩果酸提取效果的影响
称取 30 g木瓜粉，按照 8︰1的液料比加入无水乙醇，
分别超声处理 30～80min，然后回流提取 90min。结果见
图 2。

图 2 超声波处理时间对齐墩果酸提取效果的影响
Fig.2 Effect of ultrasonic treatment time on OA extraction rate
224 农业工程学报 2008 年
由图 2 可以看出，当时间从 30 min 增加到 50 min 时，
齐墩果酸的提取得率随着超声波处理时间的延长增大。
在 60 min 时得率最高达到 2.951 mg/g，之后随着超声波
处理时间的延长趋于平衡。由此选取 60 min 作为二次正
交旋转组合设计的超声波处理时间 0 水平。
2.1.3 回流提取时间对齐墩果酸提取效果的影响
称取 30 g木瓜粉，按照 8︰1的液料比加入无水乙醇，
超声处理 60 min，分别回流提取 30～180 min。测定齐墩
果酸含量，结果见图 3。由图可以看出，当时间从 30 min
增加到 90 min 时，齐墩果酸的得率随着回流提取时间的
延长增大。在 90 min 提取得率最高达到 2.940 mg/g，之
后随着提取时间的继续延长趋于平衡，提取时间超过
120 min 后得率略有下降。由此选取 90 min 作为二次正交
旋转组合设计的回流提取时间 0 水平。

图 3 回流提取时间对齐墩果酸提取效果的影响
Fig.3 Effect of reflux extraction time on OA extraction rate

2.2 二次正交旋转组合设计试验结果
2.2.1 回归方程的建立
设计并优化出来的 23 组试验方案及结果见表 2。

表 2 二次正交旋转组合设计试验安排及结果
Table 2 Design and results of experiments
试验号 X1 X2 X3 得率/mg·g-1
1 1 1 1 2.979
2 1 1 -1 2.671
3 1 -1 1 2.731
4 1 -1 -1 2.569
5 -1 1 1 2.968
6 -1 1 -1 2.611
7 -1 -1 1 2.629
8 -1 -1 -1 2.540
9 -1.6818 0 0 2.781
10 1.6818 0 0 2.820
11 0 -1.6918 0 2.629
12 0 1.6818 0 2.770
13 0 0 -1.6818 2.590
14 0 0 1.6818 2.880
15 0 0 0 2.901
16 0 0 0 2.919
17 0 0 0 2.891
18 0 0 0 2.961
19 0 0 0 2.968
20 0 0 0 2.968
21 0 0 0 2.880
22 0 0 0 2.940
23 0 0 0 2.908
由 DPS 软件确定的齐墩果酸最优提取工艺为 X10 水
平，X2+1 水平，X3+1 水平，即液料比 8︰1，超声波处理
时间 70 min，回流提取时间 120 min，齐墩果酸的理论得
率为 3.000 mg/g，其理论得率最高。为了说明方程的有效
性及各因素对提取得率的影响程度，对齐墩果酸提取条
件的数学模型进行了方差分析，结果见表 3。

表 3 试验结果方差分析表
Table 3 Variance analysis of test results
变异来源 平方和 自由度 均方 比值 F p-值
X1 0.0052 1 0.0052 2.6977 0.1245
X2 0.0728 1 0.0728 37.4597 0.0001
X3 0.1443 1 0.1443 74.2368 0.0001
X12 0.0364 1 0.0364 18.7475 0.0008
X22 0.1117 1 0.1117 57.4703 0.0001
X32 0.0806 1 0.0806 41.4506 0.0001
X1X2 0.0004 1 0.0004 0.2315 0.6384
X1X3 0.0001 1 0.0001 0.0370 0.8504
X2X3 0.0214 1 0.0214 11.0235 0.0055
回归 0.4759 9 0.0529 F2=27.209 0.0001
剩余 0.0253 13 0.0019
失拟 0.0160 5 0.0032 F1=2.753 0.0656
误差 0.0093 8 0.0012
总和 0.5012 22

由表 3 可以看出,回归方程失拟检验 F1=2.753，p 值
为 0.06，检验不显著，说明未知因素对试验结果干扰很
小；拟合检验 F2=27.209，p 值为 0.001，检验极显著，说
明该方程与实际情况拟合很好。同时对各试验因子的偏
回归系数的检验结果表明：X2、X3、X12、X22、X32、X2X3
的偏回归系数达到极显著水平，其它项均不显著，说明
超声波处理时间和回流时间及他们之间的交互作用对齐
墩果酸提取得率有显著影响。在 0.01 显著水平剔除不显
著项，得到的简化方程为：
Y =2.92669+0.07301X2+0.10279X3-0.04896X12-
0.08467X22-0.07212X32+0.05175X2X3
2.2.2 验证试验
由 DPS 软件确定的齐墩果酸最优提取工艺理论得率
为 3.000 mg/g，实测平均值为 3.000 mg/g，表明模型拟合
良好，预测准确。
2.3 大孔树脂的筛选
由表 4 可以看出，XDA-1 型和 CAD-40 型大孔树脂
对齐墩果酸的吸附率要明显高于其它型号，其中 CAD-40
型树脂的吸附率最高为 27.9%，XDA-1 型吸附率略低，
为 27.7%。XDA-1 型和 LSA-21 型大孔树脂对齐墩果酸的
解吸率要明显高于其他型号，其中 LSA-21 型树脂的解吸
率最高为 98.4%，XDA-1 型解吸率略低，为 97.4%。综合
考虑，选择 XDA-1 型大孔吸附树脂作进一步研究。

表 4 不同树脂对齐墩果酸的吸附率和解吸率
Table 4 Effects of different resins on adsorption rate and
stripping rate
树脂型号 HPD400 HPD80 XDA-1 LSA-21 D-312 CAD-40 NKA-Ⅱ
吸附率/% 15.7 17.6 27.7 19.1 22.2 27.9 24.8
解吸率/% 51.9 51.7 97.4 38.4 40.9 45.8 55.4
第 10 期 李海鹏等：光皮木瓜齐墩果酸超声波辅助提取及纯化工艺 225
2.4 大孔树脂的动态吸附特性测定
2.4.1 上样液浓度的确定
由图 4 可以看出，随着上样液浓度的增大，吸附率
呈上升趋势，在浓度为 1.192 mg/L 时吸附率最大达到
79.24%。上样浓度太高，虽然吸附率升高，但同时泄露
较多。而上样浓度为 0.794 mg/mL 时的吸附率仅比最大吸
附率低 1.02%，因此选取 0.794 mg/mL 为上样液的浓度。

图 4 上样液浓度对 XDA-1 型大孔树脂吸附性能的影响
Fig.4 Effect of concentration on absorption ability of XDA-1 resin

2.4.2 吸附流速的确定
由图 5 可以看出，随着吸附流速的增大，树脂与被
吸附物质分子间来不及充分接触，致使分子不能充分扩
散到树脂内表面随着上样液一起泄露出去，吸附率呈下
降趋势。因此选取 0.5 mL/min 为吸附流速。

图 5 吸附流速对 XDA-1 型大孔树脂吸附性能的影响
Fig.5 Effect of adsorption flow rate on absorption ability of
XDA-1 resin

2.4.3 上样量的确定
由图 6 可以看出，随着上样液体积增加，流出液中
齐墩果酸含量增加，即树脂对齐墩果酸的吸附效果随上
样液体积的增加而下降，这是由于树脂吸附接近平衡的
缘故。当上样液体积在 130 mL 以上, 流出液中齐墩果酸

图 6 XDA-1 型大孔树脂上样吸附穿透曲线
Fig.6 Adsorption breakthrough curve of XDA-1 resin
含量不再增加，即树脂的吸附达到平衡。因此选取 130 mL
为上样体积，树脂与上样液用量之比为 1︰6.82。
2.4.4 洗脱液浓度的确定
TLC 检测表明低于 50%浓度的乙醇溶液不能将齐墩
果酸洗脱下来，所以只考察 50%浓度以上的洗脱液对
XDA-1 型大孔吸附树脂解吸性能的影响。由图 7 可以看
出，随着洗脱液浓度增加,齐墩果酸解吸效率逐渐升高。
因此选取 90%浓度乙醇作为洗脱液。

图 7 洗脱液浓度对 XDA-1 型大孔树脂解吸性能的影响
Fig.7 Effect of ethanol concentration on stripping ability of
XDA-1 resin

2.4.5 洗脱液用量的确定
由图 8 可以看出，90%浓度乙醇的洗脱曲线峰形集
中，对称性较好，无明显脱尾现象。当洗脱液用量达到
240 mL（4BV）时，基本可以将齐墩果酸完全洗脱下来。
因此选取 240 mL（4 BV）为洗脱液用量。

图 8 XDA-1 型大孔树脂洗脱曲线
Fig.8 Elusion curve of XDA-1 resin

2.4.6 洗脱流速的确定
由图 9 可以看出，洗脱速率在 0.5 mL/min 和
1.0 mL/min 时解吸效果相差不大，进一步提高洗脱速率

图 9 洗脱速率对 XDA-1 型大孔吸附树脂解吸性能的影响
Fig.9 Effect of stripping rate on stripping ability of XDA-1 resin
226 农业工程学报 2008 年
则解吸效果明显下降。这表明洗脱速率过快时不利于达
到洗脱平衡。为提高纯化效率，因此选取 1.0 mL/min 为
洗脱速率。
3 结 论
1）利用 DPS 分析软件对影响光皮木瓜中齐墩果酸超
声波提取效果的因素进行分析，优化的工艺条件为：超
声功率 600 W，提取温度 53℃，液料比 8︰1，超声波处
理 70 min、回流提取 120 min，齐墩果酸得率 3.000 mg/g。
与其他提取方法相比，超声波辅助法提取光皮木瓜中齐
墩果酸可大幅缩短提取时间、提高提取效率、节约成本。
2）通过静态吸附和解吸性能的比较，从 7 种大孔树
脂中筛选出最适合纯化齐墩果酸的大孔树脂为 XDA-1 型
树脂。
3）XDA-1 型大孔树脂分离纯化齐墩果酸的优化工艺
条件为：上柱液浓度 0.794 mg/mL，吸附流速 0.5 mL/min，
树脂与上样液用量之比为 1︰6.82；洗脱时先以 0.5 mol/L
的 NaOH 溶液洗去鞣质至流出的 NaOH 溶液呈淡黄色，
再用蒸馏水洗至中性，然后以 2BV30%乙醇洗除杂质，
最后以 240 mL（4 BV）的 90%浓度乙醇洗脱，洗脱流速
1.0 mL/min，纯化后得提取物中齐墩果酸纯度可达
26.55%。
4）在齐墩果酸提取纯化的中试、试生产中考虑提取
时间和能耗对生产成本的影响，确定经济合理的工业化
生产参数。

[参 考 文 献]
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Ultrasonic wave-assisted extraction and purification of oleanolic acid from
Chaenomeles sinensis (Thouin) Koehne

Li Haipeng1, Xu Huaide1※, Meng Xiangmin1, Li Yujin2
(1. College of Food Science and Engineering, Northwest Agriculture and Forestry University, Yangling 712100, China;
2. Shanghai Meilin(Rongcheng) food Co.,Ltd, Rongcheng 264300, China)

Abstract: The ultrasonic wave-assisted extraction technology and macroporous resin was used to extract and purify oleanolic
acid from dried fruit of Chaenomeles sinensis(Thouin) Koehne through quadratic rotation-orthogonal combination design.
Macroporous resin was chosen with static adsorption and desorption experiments, and the optimum purification parameters
were established with dynamic adsorption and desorption experiments. Results indicate that the optimum extraction conditions
are as follows: ultrasonic power is 600W, temperature is 53℃, the ratio of liquid to solid is 8︰1, ultrasonic treating time is
70min, reflux extraction time is 120min, the extraction rate of oleanolic acid is 3.000 mg/g; XDA-1 resin is favorable in
purification of OA in Chaenomeles sinensis(Thouin) Koehne, the optimum purification conditions are found to be
0.794 mg/mL of OA concentration, the flow rate of adsorption is 0.5 mL/min; the desorption solvent is 90% ethanol, and the
flow rate of elutant is 1.0 mL/min. the content of OA can be increased up to 26.55% after being purified by XDA-1 resin.
Key words: oleanolic acids, ultrasonic wave-assisted extraction, macroporous resins, purification, chaenomeles sinensis
(Thouin) Koehne