全 文 ：南 方 农 业 学 报 47卷
收稿日期：2016-03-10
基金项目：西南医科大学青年基金项目（20150014）
作者简介：刘源（1980-），主要从事化学工艺研究及化学教学工作，E-mail：190670328@qq.com
酶解法提取大高良姜多糖工艺优化
及抗氧化活性分析
刘 源，张孝琴，王译伟，杨 刚
（西南医科大学 化学教研室，四川 泸州 646000）
摘要：【目的】优化酶解法提取大高良姜多糖工艺，并分析其抗氧化活性，为大高良姜多糖的有效利用提供技术支
持。【方法】以多糖提取率为评价指标，在单因素试验的基础上，采用Plackett-Burman（PB）试验法对影响大高良姜多糖
提取率的5个因素进行筛选；根据PB试验结果，选取3个主要影响因素，通过Box-Behnken响应面试验对提取工艺进行
优化，确定最佳工艺条件；同时测定大高良姜多糖对DPPH和ABTS自由基的清除率。【结果】酶解法提取大高良姜多糖
最佳工艺条件：料液比1∶24、pH 6.0、酶解时间50.5 min、酶解温度44 ℃、酶用量2%，在此条件下多糖提取率为13.53%。
与传统热水浸提法比较，酶解法提取时间缩短72.0%，提取率提高24.1%。大高良姜多糖对DPPH和ABTS自由基均有
较强的清除能力，其半数有效质量浓度（IC50）分别为2.21 mg/mL和2.15 g/mL。【结论】响应面试验模型能较好优化酶解
法提取大高良姜多糖工艺，优化后的工艺具有操作简单、省时高效、无毒环保等优点，提取得到的多糖有较强的抗氧
化能力，可为后续开发利用大高良姜提供技术支持。
关键词：大高良姜多糖；酶解法；Plackett-Burman试验法；Box-Behnken响应面法；抗氧化活性
中图分类号：R284.2 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2016）08-1376-07
0 引言
【研究意义】大高良姜又名大良姜、良姜、山姜，为
姜科山姜属植物大高良姜［Alpinia galanga（L.）Willd.］
的根茎，是《中国药典》收录的药用植物，果实入药称
Optimization for extraction process of polysaccharide from
Alpinia galanga Willd. by enzymolysis method and its
antioxidant activity analysis
LIUYuan，ZHANGXiao- qin，WANGYi- wei，YANGGang
（Department of Chemistry，Southwest Medical University，Luzhou，Sichuan 646000，China）
Abstract： 【Objective】The extraction process of polysaccharide from Alpinia galanga Willd. by enzymolysis method
was optimized， in order to provide technical support for effectively using polysaccharide from A. galanga. 【Method】With
extraction rate of polysaccharides as index， the five factors affecting extraction rate of polysaccharides from A. galanga
were screened by Plackett-Burman method on the basis of single factor experiment. According to the results of Plackett-
Burman test， three main influencing factors were selected. Then the extraction process was optimized by by using the Box-
Behnken response surface method， so as to determine optimum process conditions. Meanwhile， the scavenging rate of
polysaccharide from A. galangal to DPPH free radical and ABTS free radical was determined. 【Result】The optimum pro-
cess conditions of extracting polysaccharides were as follows: solid-liquid ratio of 1 ∶24， pH of 6.0， enzymolysis time of
50.5 min， enzymolysis temperature of 44 ℃， enzyme dosage of 2%. Under the above optimum conditions， the extraction
rate of polysaccharide was 13.53%. Compared with traditional hot-water extraction method， the enzymolysis method took
shorter time， so the extraction time was shortened by 72.0%， but the extraction rate was increased by 24.1% . Further-
more， polysaccharide from A. galanga had strong ability to scavenge DPPH and ABTS free radicals， and the half effective
mass concentration（IC50） was 2.21 mg/mL and 2.15 g/mL， respectively. 【Conclusion】The response surface experimental
model can optimize extraction process of polysaccharide from A. galangal， the enzymatic method can improve the extrac-
tion rate of polysaccharides. The extraction process has the advantages of simple operation， time saving， high efficiency，
no toxicity and environmental protection， etc.， and extracted polysaccharide has more stronger antioxidant activity， there-
fore this process can provide scientific basis for development of A. galangal in future.
Key words： Alpinia galangal Willd. polysaccharide； enzymolysis method； Plackett-Burman test； Box-Behnken re-
sponse surface method； antioxidant activity
DOI：10.3969/j：issn.2095-1191.2016.08.1376
南方农业学报 Journal of Southern Agriculture 2016，47（8）：1376-1382
ISSN 2095-1191；CODEN NNXAAB http：//www.nfnyxb.com
8期
为红豆蔻。根茎粗壮、圆形、有节，棕红色并略有辛辣
味，能温胃、散寒、行气止痛（赵志礼等，2001），常用作
调经剂、催欲剂、堕胎药、驱风剂、退热剂和抗炎药等，
也可用于治疗支气管炎、心脏疾病、慢性肠炎、肾结
石、糖尿病及风湿病等疾病（Kaushik et al.，2011）。
已有研究发现，姜科植物多糖具有抗肿瘤、调节免疫、
抗氧化等作用（李世杰等，2013）。因此，研究大高良姜
多糖的提取工艺及抗氧化活性，对其药用开发与利用
具有重要意义。【前人研究进展】目前对大高良姜的研
究主要集中于黄酮和色素的提取工艺研究，如黄俊生
等（2010）优化热水浸提大高良姜色素的工艺条件；牛
付阁（2011）研究热水提取大高良姜黄酮工艺；彭晶等
（2013）利用酶法提取大高良姜黄酮，并对其工艺进行
优化。近年来，有关姜科植物的多糖提取研究较少，樊
亚鸣等（2007）对微波—水溶液提取春砂仁多糖的工
艺进行优化，结果表明，在液固比10∶1、微波功率600
W、提取温度80 ℃的条件下提取20 min，多糖产率为
11.33%；郑义等（2014）利用热水浸提高良姜多糖，在
最佳工艺条件（液料比43∶1、浸提温度95 ℃、浸提时间
3 h）下获得多糖产率11.81%。而有关大高良姜有效成
分的抗氧化活性研究报道甚少，至今仅有王蓓蓓等
（2011）比较研究高良姜与大高良姜总黄酮抗氧化活
性，结果发现大高良姜中总黄酮的抗氧化活性强于高
良姜。【本研究切入点】酶解法提取是通过纤维素酶破
坏提取植物细胞，使内部物质从细胞中释放出来，降
低提取难度，具有高效、无毒等优点，已广泛应用于植
物多糖的提取（汪财生等，2010；周立等，2014），但目
前尚无利用此法提取大高良姜多糖的研究报道。【拟
解决的关键问题】利用Design-Expert 8.0.6软件，将
Plackett-Burman（PB）试验和Box-Behnken响应面试验
相结合，优化酶解法提取大高良姜多糖的工艺，并研
究其抗氧化活性，旨在为大高良姜多糖的有效利用提
供技术支持。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
大高良姜采自四川省泸州市龙马潭区特兴镇魏
园村黄金山生态园，除去茎叶杂质，经清水冲洗后切
片晒干，粉碎过60目筛备用。纤维素酶（酶活单位≥
50 U/mg，最适温度30~60 ℃，最适pH 4.0~6.5）购自江
苏锐阳生物科技有限公司，DPPH购自美国Sigma公
司，ABTS购自碧云天生物技术有限公司，维生素C
（Vc）购自东北制药集团有限公司；葡萄糖、硫酸、苯
酚、丙酮、乙醚、无水乙醇均为国产分析纯。主要仪器
设备：RE52CS-1旋转蒸发器（上海亚荣生化仪器厂）、
MCR-3S微波炉（西安予辉仪器有限公司）、SP-1901型
紫外可见分光光度计（上海光谱仪器有限公司）、FW80-1
粉碎机（天津泰斯特仪器有限公司）、HH-2数显恒温水
浴锅（常州智博瑞仪器制造有限公司）。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 大高良姜多糖提取 准确称取大高良姜粉→
添加一定量的酶→加入50%乙醇溶解→调节pH→控
制酶解温度→水浴锅酶解提取→90 ℃灭酶30 min→
抽滤→定容→计算提取率。
1. 2. 2 多糖提取率测定 以葡萄糖质量浓度为x轴、
490 nm处测定的吸光值为y轴，拟合回归曲线，得回归方
程：y=156.3x+2.858（R2=0.9992），绘制得标准工作曲线。
多糖提取率（%）=提取得到的多糖质量/原料总质
量×100
1. 2. 3 单因素试验 采用控制变量法，依次改变料
液比、酶解时间、酶解温度、pH、酶用量5个因素，结合
标准工作曲线，以多糖提取率为评价指标进行分析。
1. 2. 4 PB试验设计 在单因素试验的基础上，对上
述5个因素进行筛选试验，试验因素水平如表1所示，
再根据试验结果确定影响显著的因素进行响应面
试验。
1. 2. 5 Box-Behnken响应面试验设计 在单因素试
验和PB筛选试验的基础上，对所确定的因素进行响应
面试验，确定最佳多糖提取工艺条件，试验因素水平
如表2所示。
1. 2. 6 对比试验 采用响应面试验优化工艺进行酶
解法提取试验，再结合传统热水浸提法的结果，比较
两种方法对大高良姜多糖提取率的优劣性。
1. 2. 7 多糖抗氧化活性测定
1. 2. 7. 1 DPPH自由基清除率测定 将大高良姜多
糖配成不同质量浓度的溶液，分别取2.0 mL置于容量
瓶中，再分别加入2.0 mL 1 mmol/L DPPH溶液，混匀
后于25 ℃避光反应30 min，在517 nm处测定吸光值
表 1 PB试验设计因素与水平
Tab.1 Factors and levels of PB experimental design
因素 Factor 水平 Level
-1 1
A：料液比（g/mL）Solid-liquid ratio 1∶20 1∶30
B：酶解时间（h）Enzymolysis time 0.5 1.5
C：酶解温度（℃）Enzymolysis temperature 40 50
D：pH 5.5 6.5
E：酶用量（%）Enzyme amount 1 3
表 2 响应面试验因素与水平
Tab.2 Factors and levels of response surface experiments
因素 Factor 水平 Level
-1 0 1
A：料液比（g/mL）Solid-liquid ratio 1∶20 1∶25 1∶30
B：酶解时间（h）Enzymolysis time 0.5 1.0 1.5
C：酶解温度（℃）Enzymolysis temperature 40 45 50
刘源等：酶解法提取大高良姜多糖工艺优化及抗氧化活性分析 1377· ·
南 方 农 业 学 报 47卷
A1。同时取2.0 mL不同质量浓度多糖溶液，分别加入
2.0 mL 95%乙醇后，测定吸光值A2。最后取2.0 mL蒸
馏水加入2.0 mL 1 mmol/L DPPH溶液测定吸光值A0，
根据公式计算DPPH自由基清除率。
DPPH自由基清除率（%）=（1- A1- A2
A0
）×100
1. 2. 7. 2 ABTS自由基清除率测定 先配制ABTS工
作液，再分别取0.1 mL稀释后的不同质量浓度大高良
姜多糖提取液与3.9 mL ABTS工作液混合成样品液，
室温避光反应6 min后测定样品液在734 nm处的吸光
值A；以0.1 mL蒸馏水与3.9 mL ABTS工作液混合进
行空白试验，测定吸光值A0，根据公式计算ABTS自由
基清除率。
ABTS自由基清除率（%）= A0- A
A0
×100
1. 3 统计分析
采用SPSS 19.0进行单因素方差分析；采用De-
sign-Expert 8.0.6进行响应面分析。
2 结果与分析
2. 1 单因素试验结果
2. 1. 1 料液比对大高良姜多糖提取率的影响 采用
1.2.1的提取方法，固定pH 5.5、酶解温度50 ℃、酶解时
间2.0 h、酶用量3%，考察不同料液比（1∶20、1∶25、1∶30、
1∶35和1∶40）对大高良姜多糖提取率的影响，结果见图1。
开始时随着料液比的降低，大高良姜多糖提取率逐渐
增大，当料液比小于1∶25时，多糖提取率反而减少；其
中料液比为1∶25时提取率最高（11.68%），与料液比
1∶30和1∶35的提取率无显著差异（P>0.05，下同）。因此，
选择料液比1∶20和1∶30进行PB试验。
2. 1. 2 酶解时间对大高良姜多糖提取率的影响 采
用1.2.1的提取方法，固定pH 5.5、酶解温度50 ℃、酶用
量3%、料液比1∶30，考察不同酶解时间（0.5、1.0、1.5、
2.0和2.5 h）对大高良姜多糖提取率的影响，结果见图
2。多糖提取率随酶解时间的延长逐渐增大，酶解时间
为1.0 h时达最大值，且多糖提取率与0.5、2.0、2.5 h的
多糖提取率有显著差异（P＜0.05，下同）；酶解时间过长
（超过1.0 h），多糖提取率逐渐下降。最终选择0.5和
1.5 h作为PB试验的酶解时间。
2. 1. 3 酶解温度对大高良姜多糖提取率的影响 采
用1.2.1的提取方法，固定pH 5.5、酶解时间2.0 h、酶用
量3%、料液比1∶30，考察不同酶解温度（35、40、45、50
和55 ℃）对大高良姜多糖提取率的影响，结果见图3。
大高良姜多糖提取率随着酶解温度的升高逐渐增加，
超过45 ℃后逐渐下降；酶解温度在40~55 ℃范围内多
糖提取率无显著性差异，最终选择40和50 ℃作为PB
试验的酶解温度。
2. 1. 4 pH对大高良姜多糖提取率的影响 采用
1.2.1的提取方法，固定酶解温度50 ℃、酶解时间2.0 h、
酶用量3%、料液比1∶30，考察不同pH（4.5、5.0、5.5、6.0
和6.5）对大高良姜多糖提取率的影响，结果见图4。根
据图中多糖提取率随着pH变化的规律，发现pH为6.0
时多糖提取率最高，之后多糖提取率减少，pH在
5.0~6.5范围内多糖提取率无显著性差异，因此选择pH
5.5和6.5进行PB试验优化。
图 1 料液比对大高良姜多糖提取率的影响
Fig.1 Effect of solid-liquid ratio on extraction rate of A. galan-
ga polysaccharide
图中不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。下同
Different lowercase letters in the figure represented significant difference
（P<0.05）. The same was applied in the subsequent figures
图 2 酶解时间对大高良姜多糖提取率的影响
Fig.2 Effect of enzymolysis time on extraction rate of A. galan-
ga polysaccharide
图 3 酶解温度对大高良姜多糖提取率的影响
Fig.3 Effect of enzymolysis temperature on extraction rate of
A. galanga polysaccharide
多
糖
提
取
率
（
%）
Ex
tra
ct
io
n
ra
te
of
po
ly
sa
cc
ha
rid
e
料液比（g/mL）Solid- liquid ratio
12.00
11.50
11.00
10.50
10.00
1∶20 1∶25 1∶30 1∶35 1∶40
11.40
11.20
11.00
10.80
10.60
10.40
10.20
10.00
多
糖
提
取
率
（
%）
Ex
tra
ct
io
n
ra
te
of
po
ly
sa
cc
ha
rid
e
酶解时间（h）Enzymolysis time
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
多
糖
提
取
率
（
%）
Ex
tra
ct
io
n
ra
te
of
po
ly
sa
cc
ha
rid
e 13.00
12.00
11.00
10.00
酶解温度（℃）Enzymolysis temperature
30 35 40 45 50 55 60
ab
b
a
ab
b
b
a
ab
b
b
b
ab
a
ab
ab
1378· ·
8期
图 4 pH对大高良姜多糖提取率的影响
Fig.4 Effect of pH on extraction rate of A. galanga polysaccha-
ride
表 2 PB试验设计方案及结果
Tab.2 Scheme and results of Plackett-Burman design
序号 因素 Factor 多糖提取率（%）
No. A B C D E Extraction rate of
polysaccharide
1 1 -1 1 -1 -1 12.03
2 -1 1 1 1 -1 12.54
3 1 1 -1 1 -1 11.88
4 -1 -1 1 1 1 11.71
5 -1 1 1 -1 1 12.85
6 -1 -1 -1 1 1 10.21
7 1 -1 1 1 -1 11.98
8 1 -1 -1 -1 1 11.02
9 1 1 -1 1 1 11.93
10 -1 1 -1 -1 -1 11.28
11 1 1 1 -1 1 13.05
12 -1 -1 -1 -1 -1 10.49
*表示影响显著（P<0.05），**表示影响极显著（P<0.01）。下同
* represented significant difference（P<0.05），** represented extremely
significant difference（P<0.01）. The same was applied in the subsequent
figure
表 5 响应面设计方案及试验结果
Tab.5 The response surface design scheme and experimental
results
序号 因素 Factor 多糖提取率（%）
No. A B C Extraction rate of polysaccharide
1 0 0 0 13.68
2 0 1 -1 11.23
3 -1 0 -1 11.96
4 -1 -1 0 12.63
5 0 0 0 13.03
6 0 0 0 13.16
7 0 -1 -1 12.27
8 1 0 1 11.08
9 1 0 -1 10.88
10 0 0 0 13.37
11 0 -1 1 11.46
12 0 1 1 10.51
13 -1 0 1 10.28
14 0 0 0 13.52
15 1 1 0 11.51
16 1 -1 0 10.53
17 -1 1 0 10.79
2. 1. 5 酶用量对大高良姜多糖提取率的影响 采用
1.2.1的提取方法，固定pH 5.5、酶解温度50 ℃、酶解时
间2.0 h、料液比1∶30，考察不同酶用量（1%、2%、3%、
4%和5%）对大高良姜多糖提取率的影响，结果见图5。
根据图中多糖提取率随酶用量变化的规律，发现在酶
用量2%~5%范围内，多糖提取率的变化不显著，但在
酶用量2%~3%时出现小幅高峰值，因此选择酶用量为
1%和3%进行PB试验。
2. 2 响应面优化大高良姜多糖提取工艺
2. 2. 1 PB试验筛选显著影响大高良姜多糖提取率
的因素 综合单因素试验结果，运用Design-Expert
8.0.6设计12次PB试验，进行料液比（A）、酶解时间
（B）、酶解温度（C）、pH（D）、酶用量（E）5个因素对多糖
提取率的显著性考察，其试验结果见表2。表3为上述5
个因素对多糖提取率的回归方程系数及显著性检验
结果，由表3可知，酶解温度和酶解时间对大高良姜多
糖提取率影响极显著（P＜0.01，下同），料液比影响显
著。结合考虑实际生产的需求，确定pH为6.0、酶用量
为2%，选择料液比、酶解温度和酶解时间为响应面试
验考察因素。
2. 2. 2 响应面试验结果 根据Design-Expert 8.0.6的
Box-Behnken响应面试验设计原理，综合单因素试验
和PB试验结果，确定料液比、酶解时间、酶解温度为
主要因素，设计3因素3水平响应面分析试验，其方案
及结果如表5所示。采用Design-Expert 8.0.6对表5数
13.00
12.00
11.00
10.00
9.00
多
糖
提
取
率
（
%）
Ex
tra
ct
io
n
ra
te
of
po
ly
sa
cc
ha
rid
e
12.00
11.50
11.00
10.50
10.00
9.50
多
糖
提
取
率
（
%）
Ex
tra
ct
io
n
ra
te
of
po
ly
sa
cc
ha
rid
e
b
4.0 5.0 6.0 7.0
pH
b
ab
ab
ab
a
a
b
ab
ab
ab
图 5 酶用量对大高良姜多糖提取率的影响
Fig.5 Effect of enzyme amount on extraction rate of A. galanga
polysaccharide
酶用量（%）Enzyme amount
0 1 2 3 4 5 6
表 3 PB试验方差分析结果
Tab.3 Variance analysis of Plackett-Burman test
项目 平方和 自由度 均方 F 显著性
Item Sum of df Mean Signi-
squares square ficance
模型Model 8.32 5 1.04 35.42 0.0069**
A 0.50 1 0.50 16.94 0.0260*
B 2.28 1 2.28 77.68 0.0031**
C 3.71 1 3.71 126.23 0.0015**
D 0.0037 1 0.0037 0.13 0.7447
E 0.044 1 0.044 1.49 0.3091
残差 Residual 0.088 3 0.029
总离差 Total deviation 8.41 11
刘源等：酶解法提取大高良姜多糖工艺优化及抗氧化活性分析 1379· ·
南 方 农 业 学 报 47卷
图 6 料液比与酶解时间关系的响应面
Fig.6 Response surface of solid-liquid ratio and enzymolysis
time
图 7 料液比与酶解温度关系的响应面
Fig.7 Response surface of solid-liquid ratio and enzymolysis
temperature
图 8 酶解温度与酶解时间关系的响应面
Fig.8 Response surface of enzymolysis temperature and enzy-
molysis time
多
糖
提
取
率
（
%）
Ex
tra
ct
io
n
ra
te
of
po
ly
sa
cc
ha
rid
e
B：酶解时间（h）
Enzymolysis time
A：料液比（g/mL）
Solid- liquid ratio
14.00
13.00
12.00
11.00
10.00
1.5
1.3 1.1
0.9 0.7
0.5 1∶20
1∶22
1∶24
1∶26
1∶28
1∶30
多
糖
提
取
率
（
%）
Ex
tra
ct
io
n
ra
te
of
po
ly
sa
cc
ha
rid
e
14.00
13.00
12.00
11.00
10.00
A：料液比（g/mL）
Solid- liquid ratio
1∶201∶22
1∶241∶26
1∶28
1∶30
C：酶解温度（℃）
Enzymolysis temperature
50 48 46 44 42 40
多
糖
提
取
率
（
%）
Ex
tra
ct
io
n
ra
te
of
po
ly
sa
cc
ha
rid
e
14.00
13.00
12.00
11.00
10.00
B：酶解时间（h）
Enzymolysis time
1.5
1.31.1
0.9 0.70.5
504846444240
C：酶解温度（℃）
Enzymolysis temperature
据进行多元回归拟合分析，得到模型的拟合曲线方
程为：Y=13.35- 0.21A- 0.36B- 0.38C+0.70AB+0.47AC+
0.022BC- 1.15A2- 0.83B2- 1.15C2。
对模型进行回归系数和方差分析的显著性检验，
结果见表6。由表6可知，该模型的Prob＞F，为0.0001（小
于0.01），表明该模型的回归方程具有显著性。3个因素
对大高良姜多糖提取率影响排序为：C（酶解温度）＞B
（酶解时间）＞A（料液比），其中，作用显著的是B和AC，
极显著的是C、AB、A2、B2和C2。
2. 2. 3 响应面分析因素之间的交互作用 根据拟合
回归方程，固定料液比、酶解时间和酶解温度中的任
意两个因素为零水平时，作出两个交互项的响应面
图，以考察其对大高良姜多糖提取率的影响，见图6~
图8。响应曲面坡度较平滑，说明响应值受各变量变化
的影响较小；响应曲面坡度较陡峭，则说明响应值受
变量交互作用较明显。从图6~图8可以看出，料液比与
酶解时间交互作用的坡度最陡峭，说明影响最显著，
而酶解温度与酶解时间的响应面坡度先升高后逐渐
趋于平缓，说明影响不显著。这与响应面方差分析结
果相一致。
2. 2. 4 最佳提取条件的确定和验证 利用Design-
Expert 8.0.6得到最佳提取工艺为：料液比1∶23.85、酶解
时间0.84 h、酶解温度43.93 ℃，在此条件下大高良姜
多糖提取率的预测值为13.4718%。综合考虑多糖提取
率和试验可操作性等因素，修正最优工艺条件为：料
液比1∶24、pH 6.0、酶解时间50.5 min、酶解温度44 ℃，
酶用量2%，对其进行验证，得到实际测定值为
13.53%，相对误差0.43%。表明本研究建立的模型推测
得到的最佳工艺参数对实际预测较可靠，有一定指导
意义。
2. 3 传统热水浸提法和酶解法比较结果
改变1.2.1提取工艺，采用传统热水浸提法进行试
验，确定料液比1∶24、浸提时间3 h、浸提温度95 ℃，多
糖提取率为10.90%。与传统热水浸提法相比较，酶解
法的提取时间缩短72.0%，提取率提高24.1%，酶解法
提取大高良姜多糖的效果更佳。
2. 4 大高良姜多糖抗氧化活性分析结果
2. 4. 1 大高良姜多糖对DPPH自由基的清除效果 大
高良姜多糖对DPPH自由基的清除作用结果见图9，以
表 6 响应面方差分析结果
Tab.6 Analysis of variance for response surface methodology
项目 平方和 自由度 均方 F 显著性
Item Sum of df Mean Signi-
squares square ficance
模型Model 21.07 9 2.34 27.87 0.0001**
A 0.34 1 0.34 4.10 0.0825
B 1.02 1 1.02 12.09 0.0103*
C 1.13 1 1.13 13.49 0.0079**
AB 1.99 1 1.99 23.67 0.0018**
AC 0.88 1 0.88 10.52 0.0142*
BC 0.002 1 0.002 0.024 0.8810
A2 5.59 1 5.59 66.57 <0.0001**
B2 2.93 1 2.93 34.94 0.0006**
C2 5.57 1 5.57 66.28 <0.0001**
残差 Residual 0.59 7 0.084
失拟性 Lack of fit 0.31 3 0.10 1.50 0.3430
纯误差 Pure error 0.28 4 0.069
总和 Total 21.65 16
1380· ·
8期
图 10 大高良姜多糖对ABTS自由基的清除效果
Fig.10 Effect of polysaccharide on scavenging rate of free radi-
cal ABTS
Vc
多糖 Polysaccharide
质量浓度（mg/mL）Mass concentration
100.00
80.00
60.00
40.00
20.00
0.00
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
清
除
率
（
%）
Sc
av
en
gi
ng
ra
te
质量浓度（g/mL）Mass concentration
100.00
80.00
60.00
40.00
20.00
0.00
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 7.00
Vc
多糖 Polysaccharide
Vc为参照，DPPH自由基清除能力随大高良姜多糖质
量浓度的增大而增强，清除率最大值为85.74%，清除
能力略低于Vc。大高良姜多糖的半数有效质量浓度
（IC50）为2.21 mg/mL。
2. 4. 2 大高良姜多糖对ABTS自由基的清除效果 大
高良姜多糖对ABTS自由基的清除作用结果见图10，
多糖质量浓度在1.00~5.00 g/mL范围内，其对ABTS自
由基的清除率高于Vc，大高良姜多糖的IC50为2.15 g/mL。
3 讨论
目前，对大高良姜同属姜科类植物的多糖提取多
采用传统工艺，如王晓梅等（2011）采用水提醇沉法提
取生姜多糖，平均提取率为7.58%；郑义等（2014）采用
热水浸提高良姜多糖，得到提取率11.81%。本研究利
用纤维素酶水溶液破坏大高良姜的细胞壁，极大改善
细胞壁的通透性，最大程度地溶出多糖化合物；在单
因素试验的基础上，将PB试验和响应面试验相结合进
行拟合，优化得到酶解法提取大高良姜多糖的提取工
艺为：料液比1∶24、pH 6.0、酶解时间50.5 min、酶解温
度44 ℃、酶用量2%，在此条件下多糖提取率为
13.53%，明显高于与其他姜科类植物的多糖提取率，
如樊亚鸣等（2007）测定的春砂仁多糖提取率11.33%，
郑义等（2013）测定的益智仁多糖提取率7.71%。与传
统热水浸提法比较，采用酶解法提取大高良姜多糖所
需时间缩短72.0%、能源消耗减少53.7%、提取率提高
24.1%，说明采用响应面试验优化的酶解法提取大高
良姜多糖更有效。
姜科类植物多糖均具有较强的抗氧化活性，郑义
等（2013）研究益智仁多糖抗氧化活性的结果表明，益
智仁多糖质量浓度为2 g/L时，其对DPPH的清除率达
90.06%；郑义等（2014）对高良姜多糖的抗氧化活性进
行研究，发现高良姜多糖质量浓度为5 g/L时，其对
DPPH的清除率达98.36%。本研究对大高良姜多糖的
抗氧化活性进行分析，结果表明，大高良姜多糖对
DPPH和ABTS自由基均有一定的清除能力；随着大高
良姜多糖质量浓度的不断增大，多糖的抗氧化能力也
不断增强，其IC50分别为2.21 mg/mL和2.15 g/mL。
目前对于大高良姜多糖的研究尚处于初级阶段，
后续应对其结构鉴定和药理性质进行相关研究，以及
对比分析大高良姜整株的不同部位多糖含量。本研究
优化工艺可为后续研究提供技术支持。
4 结论
采用响应面试验模型能较好优化酶解法提取大
高良姜多糖工艺，优化后的工艺具有操作简单、省时
高效、无毒环保等优点，提取得到的多糖有较强的抗
氧化能力。
参考文献：
樊亚鸣，罗月霞，陈永亨，罗亚红. 2007. 春砂仁多糖的微波—
水溶液提取及纯化工艺研究［J］. 农业工程学报，23（7）：
218-221.
Fan Y M，Luo Y X，Chen Y H，Luo Y H. 2007. Optimized tech－
nology for microwave-aqua extraction and purification of A－
monum villosum L. polysaccharides［J］. Transactions of the
Chinese Society of Agricultural Engineering，23（7）：218-
221.
黄俊生，曹迁永，曹少骏. 2010. 大高良姜色素的提取工艺及
稳定性研究［J］. 中国调味品，35（11）：99-104.
Huang J S，Cao Q Y，Cao S J. 2010. Study on extraction tech－
nology and stability of Alpinia galanga（L.）Willd. pigment
［J］. China Condiment，35（11）：99-104.
李世杰，张丹雁，严娅娟，曹曼. 2013. 响应面法优化阳春砂多
糖的超声辅助提取工艺［J］.中国实验方剂学杂志，19（22）：
47-51.
Li S J，Zhang D Y，Yan Y J，Cao M. 2013. Optimization of ultra－
sound -assisted extraction technology of polysaccharides
from Amomum villosum by response surface methodology
［J］. Chinese Journal of Experimental Traditional Medical
清
除
率
（
%）
Sc
av
en
gi
ng
ra
te
图 9 大高良姜多糖对DPPH自由基的清除效果
Fig.9 Effect of polysaccharide on scavenging rate of free radi-
cal DPPH
刘源等：酶解法提取大高良姜多糖工艺优化及抗氧化活性分析 1381· ·
南 方 农 业 学 报 47卷
Formulae，19（22）：47-51.
牛付阁. 2011. 大高良姜黄酮的提取、分离纯化及抗氧化作用
研究［D］. 西安：陕西师范大学.
Niu F G. 2011. Study on extraction，isolatio，purification and ac－
tivity of flavonoids from Alpinia galangal Willd［D］. Xi’an：
Shaanxi Normal University.
彭晶，杨颖，牛付阁，李清宇，贾琳斐，段玉峰，郭行. 2013. 响
应曲面法优化大高良姜黄酮酶法提取工艺［J］. 食品科
学，34（14）：169-172.
Peng J，Yang Y，Niu F G，Li Q Y，Jia L F，Duan Y F，Guo X.
2013. Optimization of enzymatic extraction of flavonoids
from galangal rhizomes（Alpinia galanga）［J］. Food Sci－
ence，34（14）：169-172.
王蓓蓓，牛付阁，段玉峰. 2011. 高良姜与大高良姜总黄酮抗
氧化活性比较研究［J］. 食品科学，32（7）：117-120.
Wang B B，Niu F G，Duan Y F. 2011. Comparison of antioxidant
activity of total flavonoids from Alpinia officinarum Hance
and Alpinia galangal Willd［J］. Food Science，32（7）：117-
120.
汪财生，孙安吉，王忠华，游广宇. 2010. 紫山药多糖酶法提取
工艺优化研究［J］. 食品工业科技，31（2）：266-269.
Wang C S，Sun A J，Wang Z H，You G Y. 2010. Study on opti－
mization of enzymatic extraction polysaccharide from purple
yam［J］. Science and Technology of Food Industry，31（2）：
266-269.
王晓梅，张忠山，郑卫红，赵明星. 2011. 生姜多糖的提取纯化
工艺及鉴定［J］. 中国调味品，36（5）：44-46.
Wang X M，Zhang Z S，Zheng W H，Zhao M X. 2011. Extration，
purification and identification of polysaccharide from ginger
［J］. China Condiment，36（5）：44-46.
赵志礼，王峥涛，董辉，徐珞珊，林秀富. 2001. 山姜属药用植
物及生药学研究进展［J］. 中草药，32（2）：171-173.
Zhao Z L，Wang Z T，Dong H，Xu L S，Lin X F. 2001. Advances
in studies on medicinal plants and pharmacognosy of Aplinia
Roxb.［J］. Chinese Traditional and Herbal Drugs，32（2）：
171-173.
郑义，李勇，王卫东，施秋仪. 2013. Box-Behnken设计优化益
智仁多糖的提取及其抗氧化活性［J］. 食品与发酵工业，
39（8）：245-249.
Zheng Y，Li Y，Wang W D，Shi Q Y. 2013. Optimization of ex－
traction and antioxidant activity of polysaccharides from
Alpinia oxyphylla by Box-Behnken design［J］. Food and
Fermentation Industries，39（8）：245-249.
郑义，王卫东，李勇，朱园园，郭静. 2014. 高良姜多糖提取工
艺优化及其抗氧化活性［J］. 食品科学，35（2）：126-131.
Zheng Y，Wang W D，Li Y，Zhu Y Y，Guo J. 2014. Optimization
of extraction process and antioxidant activities of polysac－
charides from Alpinia officinarum Hance［J］. Food Science，
35（2）：126-131.
周立，刘裕红，贾俊. 2014. 复合酶法提取金银花多糖及其抗
氧化性［J］. 山东农业大学学报（自然科学版），45（5）：
646-650.
Zhou L，Liu Y H，Jia J. 2014. Extraction process of polysaccha－
ride from Lonicera japonica with compound enzyme treat－
ment and its antioxidant activity［J］. Journal of Shandong
Agricultural University（Natural Science Edition），45（5）：
646-650.
Kaushik D，Yadav J，Kaushik P，Sacher D，Rani R. 2011. Cur－
rent pharmacological and phytochemical studies of the plant
Alpinia galanga［J］. Journal of Chinese Integrative Medicine，
9（10）：1061-1065.
（责任编辑 罗 丽）
1382· ·