全 文 ：第 23卷 第 1期
2007年 1月
农 业 工 程 学 报
Transactions of the CSAE
Vol. 23　 No. 1
Jan.　 2007
凤尾兰中抗果蔬病原菌成分的提取工艺优化
陈庆敏 1 , 傅茂润 1, 2 , 王庆国 1※
( 1.山东农业大学食品科学与工程学院 ,泰安 271018;　 2.浙江大学生物系统工程与食品科学学院 ,杭州 310029)
摘　要: 以不同极性的提取溶剂制备凤尾兰提取液 ,研究提取液对几种果蔬病原菌的抑制效果 ,通过单因素试验和 L9 ( 34 )正交试验 ,确定
抑菌成分的较佳提取条件。结果表明:不同溶剂的凤尾兰提取液对供试菌的抑制作用明显不同。石油醚、氯仿、乙酸乙酯提取液及对照对各
供试菌均无抑制作用 ,而正丁醇、 95%乙醇提取液和水提取液对蒜薹灰葡萄孢、指状青霉和葱腐葡萄孢均有明显的抑制作用 ,其中 95%乙醇
提取液抑菌效果最好 ,但它们对意大利青霉无抑菌圈 ,对葡萄灰葡萄孢有抑菌圈不明显。凤尾兰抑菌成分的较佳提取条件为:以 45%乙醇溶
液作为提取溶剂 ,料液比 1∶ 20( g /m L) ,提取温度 70℃ ,提取时间 3 h。
关键词: 凤尾兰 ; 抑菌成分 ; 提取条件
中图分类号: S377　　　　文献标识码: B　　　　文章编号: 1002-6819( 2007) 1-0268-04
陈庆敏 ,傅茂润 ,王庆国 .凤尾兰中抗果蔬病原菌成分的提取工艺优化 [ J ].农业工程学报 , 2007, 23( 1): 268- 271.
Chen Qingmin, Fu M aorun , Wang Qingguo. Optimization of th e tech nology for ex tracting an timicrobial component f rom Yucca g loriosa L.
[ J] . Transactions of th e C SAE, 2007, 23( 1): 268- 271. ( in Chinese wi th Englis h abs t ract )
收稿日期: 2006-01-10　修订日期: 2006-05-31
作者简介:陈庆敏 ,女 ,山东菏泽人 ,主要从事功能性成分的提取鉴
定及果蔬采后生理研究。 山东省泰安　岱宗大街 61号 山东农业大
学食品学院研究生信箱 , 271018。 Email: qmchen1207@ 163. com
※通讯作者: 王庆国 ( 1965- ) ,男 ,副教授 ,主要研究方向为果蔬采
后技术。 山东泰安　山东农业大学食品科学与工程学院 , 271018。
Emai l: w qg@ sdau. ed u. cn
0　引　言
灰霉 (Botry tis cinerea )病、青霉 (Penicillium )病是葡萄、蒜
薹和柑桔等果蔬采后易感染的病害 ,为了抑制这些病害 ,国内外
较普遍使用化学防腐保鲜剂。目前 ,食品安全受到人们的日益重
视 ,用纯天然、无毒高效的防腐保鲜成分代替化学防腐保鲜剂成
为防治采后病害的理想选择之一 ,但目前的研究还较少。
凤尾兰 ( Yucca gloriosa L. )叶片抽去纤维的液汁经自然发
酵后 ,滤渣中含有大量的皂苷成分 ,主要为 dong saponin A, B, C,
D, E [1, 2] ,药理研究表明 ,这些皂苷成分具有较明显的抗炎、抗菌、
止血、抗衰老、降血糖和调血脂活性 [3]。凤尾兰是一种药材 ,有降
低胆固醇、减轻关节炎等药理作用 ,研究报道 ,凤尾兰提取物可
防止食品败坏 ,对酵母、瘤胃微生物群、肠道菌、病毒等均有抑制
作用 [4- 6] ;凤尾兰花提取液对皮肤真菌有较好的抑制作用 [7]。 笔
者前期研究发现凤尾兰叶提取物对果蔬致病菌具有较好的抑制
作用 ,但对凤尾兰中抗果蔬致病菌成分的提取条件尚未见报道。
本文在单因素试验的基础上 ,采用 L9 ( 34 )正交试验设计 ,对凤尾
兰中抗菌物质的较佳提取条件进行研究 ,为凤尾兰抑菌成分的
分离及结构鉴定提供基础。
1　材料与方法
1. 1　试验材料
凤尾兰鲜叶: 采自山东泰安徂徕镇乐园苗圃。
供试菌种: 意大利青霉 (Penicillium italicum )、 指状青霉
(Penicillium dititatum )、蒜薹灰葡萄孢 (Botr ytis cinerea Pers. )、
葡萄灰葡萄孢 (Botry tis cinerea Pers. )均购自中国普通微生物
菌种保藏管理中心 ;葱腐葡萄孢 (Botr ytis allii Munn)从蒜薹薹
稍中分离 ,由山东农业大学植物保护学院鉴定。
培养基: 马铃薯培养基 ( PDA)。
1. 2　试验方法
1. 2. 1　菌悬液制备
在超净工作台上从试管内挑取一环菌 ,接种到 PDA斜面培
养基上 ,将接种的试管放入 25～ 26℃恒温培养箱内培养 7 d。 先
将 10 m L无菌生理盐水倒入长菌的试管中 ,用接种针轻轻刮动
斜面 ,振荡以使孢子分散、悬浮 ,再将该悬浮液四层纱布过滤于
装有玻璃珠的灭菌三角瓶中 ,滤去培养基和菌丝 ,平板计数确定
含菌量。
1. 2. 2　凤尾兰提取液抑菌效果测定
采用抑菌圈法 [5 ] ,取直径 5 mm的无菌滤纸片放入各凤尾兰
提取液中浸泡 30 min,取出置于无菌风下吹干。将各供试菌悬液
取 0. 2 mL滴到凝固好的无菌平板上 ,无菌涂布棒涂布均匀 ,放
置 1 h,用无菌镊子夹取上述含凤尾兰提取液且已干燥的滤纸片
贴在含菌平板上 ,每个平板内等距离贴 3片 ,以提取溶剂浸泡的
滤纸片作为对照 ,提取液及对照均设 3个重复。置培养箱中 25～
26℃下培养 36 h后 ,测量抑菌圈直径大小 ,取平均值。
1. 2. 3　凤尾兰抑菌成分提取工艺的优化
在单因素试验的基础上 ,选择料液比、乙醇浓度、提取温度、
提取时间 4个因素 ,采用 L9 ( 34 )正交试验设计 ,进行四因素三水
平试验 ,研究提取的较佳工艺参数。
2　结果与分析
2. 1　单因素试验结果
2. 1. 1　提取溶剂对凤尾兰提取液抑菌效果的影响
用不同极性的提取溶剂石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇、
95%乙醇和水分别提取凤尾兰鲜叶 ,料液比为 1 g∶ 10 mL ,在
268
60℃的恒温水浴锅中浸提 2 h ,过滤 ,旋转蒸发后定容 ,制备浓度
为 1 g /mL (指 1 m L提取液中含有 1 g凤尾兰鲜叶的提取物 )的
凤尾兰提取液。 用抑菌圈法测定提取液的抑菌效果。
由表 1可知 ,不同极性溶剂的凤尾兰提取液对供试菌的抑
制作用明显不同。 石油醚、氯仿、乙酸乙酯提取液及对照对各供
试菌均无抑菌圈 ;除对意大利青霉无抑菌圈、对葡萄灰葡萄孢有
抑菌圈但不明显外 ,正丁醇提取液、 95%乙醇提取液和水提取液
对蒜薹灰葡萄孢、指状青霉和葱腐葡萄孢均有明显的抑菌圈 ,其
中 95%乙醇提取液抑菌效果最好 ,为此确定乙醇作为提取溶剂。
表 1　凤尾兰提取液对供试菌的抑制效果
Table 1　 Inhibition effect of the ex t raction from
Yucca gloriosa L. on fungus
提取液
抑菌圈直径 /m m
蒜薹灰
葡萄孢
意大利
青霉
指状
青霉
葱腐
葡萄孢
葡萄灰
葡萄孢
石油醚提取液 - - - - -
石油醚 - - - - -
氯仿提取液 - - - - -
氯仿 - - - - -
乙酸乙酯提取液 - - - - -
乙酸乙酯 - - - - -
正丁醇提取液 8. 5 - 7. 8 6. 3 +
正丁醇 - - - - -
95%乙醇提取液 15. 0 - 11. 4 7. 5 +
95%乙醇 - - - - -
水提取液 11. 6 - 9. 3 6. 7 +
水 - - - - -
注: “- ”无抑菌圈 ,“+ ”表示有抑菌圈但不明显 (仅小纸片没有长菌 )。
试验中葱腐葡萄孢菌悬液含菌量为 4. 8× 107 cfu /m L,蒜薹灰葡萄孢为
2. 4× 107 cfu /m L,意大利青霉为 2. 5× 108 cfu /m L,指状青霉 1. 5× 107
cfu /m L,葡萄灰葡萄孢为 3. 2× 105 cfu /m L。
2. 1. 2　乙醇浓度对凤尾兰提取液抑菌效果的影响
用 15% 、 30% 、 45% 、 60% 、 75%和 90%等不同浓度乙醇溶
液分别提取凤尾兰鲜叶 ,料液比为 1 g∶ 10 m L,在 60℃的恒温
水浴锅中浸提 2 h ,过滤 ,浓缩后定容 ,制备浓度为 1 g /mL的凤
尾兰提取液。以指状青霉 、蒜薹灰葡萄孢和葱腐葡萄孢为研究对
象 ,用抑菌圈法测定提取液的抑菌效果。
图 1　乙醇浓度对凤尾兰提取液抑菌效果的影响
Fig . 1　 Effect of ethano l concentra tion on th e antifungal
efficiency of the ex tr action f rom Yucca gloriosa L.
由图 1可知 ,随着乙醇浓度的提高 ,抑菌圈增大 ,浓度在
30%或 45%时 ,抑菌圈直径较大 ,抑菌效果较好 ,其中 30%的乙
醇提取液对蒜薹灰葡萄孢的抑菌圈最大 , 45%的乙醇提取液对
指状青霉和葱腐葡萄孢的抑菌圈最大。浓度继续增大时 ,抑菌圈
反而减小 ,抑菌效果降低 ,这可能由于一些醇溶性杂质、色素、亲
脂性强的成分溶出增多 ,干扰因素随之增大 ,导致抑菌效果下
降 [6]。
2. 1. 3　提取温度对凤尾兰提取液抑菌效果的影响
用 45%乙醇溶液提取凤尾兰鲜叶 ,料液比为 1 g∶ 10 m L,
分别在 40℃、 50℃、 60℃、 70℃和 80℃等不同温度的恒温水浴中
浸提 2 h,过滤 ,浓缩后定容 ,制备浓度为 1 g /m L的凤尾兰提取
液。 以指状青霉、蒜薹灰葡萄孢和葱腐葡萄孢为研究对象 ,用抑
菌圈法测定提取液的抑菌效果。
图 2　提取温度对凤尾兰提取液抑菌效果的影响
Fig. 2　 Effect o f ex tracting tempera ture on the antifungal
efficiency of th e ex t raction from Yucca gloriosa L.
由图 2可见 ,随着温度的升高 ,抑菌作用逐渐增强 ,提取温
度为 70℃时 ,提取液对 3种菌的抑菌圈直径均达最大 ,抑菌效果
最好 ,但随着温度继续升高 ,抑菌效果反而降低 ;这可能是高温
破坏了其中的抑菌成分结构。
2. 1. 4　提取时间对凤尾兰提取液抑菌效果的影响
用 45%乙醇溶液提取凤尾兰鲜叶 ,料液比为 1 g∶ 10 m L,
在 60℃的恒温水浴锅中浸提 2 h、 3 h、 4 h、 5 h和 6 h ,过滤 ,浓缩
后定容 ,制备浓度为 1 g /m L的凤尾兰提取液。以指状青霉、蒜薹
灰葡萄孢和葱腐葡萄孢为研究对象 ,用抑菌圈法测定提取液的
抑菌效果。
图 3　提取时间对凤尾兰提取液抑菌效果的影响
Fig. 3　 Effect o f ex tracting time on the antifungal
efficiency of th e ex t raction from Yucca gloriosa L.
由图 3可见 ,抑菌作用随提取时间的延长而增强 ,当时间达
2～ 4 h时 ,凤尾兰提取液的抑菌圈较大 ,抑菌效果较好 ,但提取
269　第 1期 陈庆敏等 :凤尾兰中抗果蔬病原菌成分的提取工艺优化
时间继续延长 ,抑菌圈直径不再增加反而略微减小 ,提取液抑菌
效果降低 ,其原因可能是抑菌成分在长时间的加热过程中其抑
菌活性被破坏。
2. 1. 5　料液比对凤尾兰提取液抑菌效果的影响
用 45%乙醇溶液提取凤尾兰鲜叶 ,以 1∶ 5、 1∶ 10、 1∶ 15、
1∶ 20、 1∶ 25、 1∶ 30( g /m L)等不同料液比在 60℃的恒温水浴锅
中浸提 2 h,过滤 ,浓缩后定容 ,制备浓度为 1 g /m L的凤尾兰提
取液。 以指状青霉、蒜薹灰葡萄孢和葱腐葡萄孢为研究对象 ,用
抑菌圈法测定提取液的抑菌效果。
图 4　料液比对凤尾兰提取液抑菌效果的影响
Fig. 4　 Effect o f the ra tio o f mate rial to so lv ent on the
antifungal efficiency o f the ex traction from Yucca gloriosa L.
由图 4可知 ,凤尾兰提取液的抑菌作用随着料液比的增加
而增强 ,但到一定程度 ,又有所下降。 一般来说 ,溶剂量越大 ,有
效成分浸出越完全 ,提取率亦越大 ;但过大的料液比 ,会造成溶
剂和能源的浪费 ,并给后序的浓缩工作带来困难。因此从降低成
本等综合考虑 ,确定料液比在 1∶ 15～ 1∶ 25( g /m L)范围内比较
合理。
2. 2　提取工艺条件的优化
采用 L9 ( 34 )正交表 ,以乙醇浓度、提取温度、提取时间和料
液比 4个因素 ,选择 3个水平进行正交试验。 以指状青霉、蒜薹
灰葡萄孢和葱腐葡萄孢为研究对象 ,以对 3种菌的抑菌圈直径
之和为指标评价提取液的抑菌效果 ,结果见表 2。
表 2　 L9 ( 34 )正交试验设计及结果
Table 2　 Design and results of o rtho gona l experiment
试
验
号
A
乙醇
浓度
/%
B
提取
温度
/℃
C
提取
时间
/h
D
料液比
/g∶ mL
抑菌圈直径 /mm
蒜薹灰
葡萄孢
指状
青霉
葱腐
葡萄孢
直径
之和
1 1( 30) 1( 60) 1( 2) 1( 1∶ 15) 14. 9 12. 0 10. 0 36. 9
2 1 2( 70) 2( 3) 2( 1∶ 20) 14. 7 12. 8 9. 0 36. 5
3 1 3( 80) 3( 4) 3( 1∶ 25) 14. 2 11. 2 9. 5 34. 9
4 2( 45) 1 2 3 15. 0 14. 6 9. 4 39. 0
5 2 2 3 1 16. 8 15. 6 10. 4 42. 8
6 2 3 1 2 16. 7 14. 1 10. 9 41. 7
7 3( 60) 1 3 2 14. 9 12. 2 9. 3 36. 4
8 3 2 1 3 15. 6 14. 0 11. 5 41. 1
9 3 3 2 1 15. 4 13. 6 12. 2 41. 2
K 1 108. 3 112. 3 119. 7 120. 9
K 2 123. 5 120. 4 116. 7 114. 6
K 3 118. 7 117. 8 114. 1 115. 0
k1 36. 1 37. 4 39. 9 40. 3
k2 41. 2 40. 1 38. 9 38. 2
k3 39. 6 39. 3 38. 0 38. 3
R 5. 1 2. 7 1. 9 2. 1
　　从表 2中可以看出 , 4个因素对提取效果影响与前面单因素
的试验结果基本相同。由极差分析结果可知 ,各因素对提取效果
影响的大小顺序为 A> B> D> C,即乙醇浓度 > 提取温度> 料
液比 > 提取时间。 从上述实验结果分析 ,得出最优化组合为
A2B2C1D1 ,即乙醇浓度为 45% ,提取温度为 70℃ ,提取时间为
2 h ,料液比为 1∶ 15( g /m L)。
2. 3　优化结果的试验验证
取最优水平组合 ( A2B2 C1D1 )和表 2中凤尾兰提取抑菌圈直
径最大的组合 5( A2B2C3D1 )进行对比试验 ,试验结果如表 3。
经试验验证 ,应用优化得到的最优工艺条件 A2B2C1D1提取
得到的凤尾兰提取物的抑菌圈直径之和为 44. 8 mm,大于按正
交试验得出的较优试验组合 A2B2 C3D1 ( 42. 8 mm) ,说明采用优
化工艺条件获得凤尾兰提取物的抑菌效果要好于正交试验的组
合 ,其原因可能是抑菌成分在长时间的加热过程中其抑菌活性
被破坏 ,也有可能是提取时间较长 ,提取杂质较多 ,影响其抑菌
活性。 同时 ,优化得到的最优工艺条件 A2 B2C1D1耗费的时间
( 2 h)只有 A2B2 C3D1的一半 ( 4 h) ,在实际生产中可以节省成本 ,
降低能耗 ,并取得了更佳的抑菌效果。
表 3　验证试验结果
Table 3　 Results of v alida tion experiment
乙醇
浓度
/%
提取
温度
/℃
料液比
/g∶mL
提取
时间
/h
抑菌圈直径 /mm
蒜薹灰
葡萄孢
指状
青霉
葱腐
葡萄孢
直径
之和
45 70 1∶ 15 2 17. 3 16. 0 11. 5 44. 8
45 70 1∶ 15 4 16. 8 15. 6 10. 4 42. 8
3　结　论
本文对凤尾兰中抑菌物质的最佳提取工艺进行了研究 ,试
验结果表明 ,以乙醇为溶剂 ,浓度为 45% ,料液比 1∶ 15( g /mL ) ,
提取温度 70℃ ,提取时间为 2 h,可以达到较好的提取效果。
[参　考　文　献 ]
[1 ]　 Ding Y, Tian R H, Yang C R, et al. Tw o new s teroidal saponins
f rom d ried fermented residues of leaf-juices of Agave sisalana f orm
Dong NO. 1 [ J] . Chem Ph arm Bul l, 1993, 41: 53- 57.
[2 ]　 Ding Y, Ch en Y Y, Wang D Z, et al. Steroidal saponins f rom a
cul tivated form of A gave si salana [ J ] . Ph ytochemis t ry, 1989, 28
( 10): 81- 87.
[ 3]　马　超 ,丁　怡 ,王　伟 ,等 .剑麻总皂苷制备工艺研究 [ J ].中国中
药杂志 , 2005, 30( 5): 391- 393.
[4 ]　 Miyakoshi M , Tam ura Y, Masuda H, et al. Antiyeast steroidal
saponins f rom Yucca schidigera ( M oh ave yucca) , a new anti-food-
deteriorating agen t [ J ]. J Nat Prod, 2000, 63( 3): 332- 338.
[5 ]　 Wang Y, McAllis ter T A, Yank e L J, et al. Ef fect of steroidal
saponin f rom Yucca schid igera ext ract on ruminal microbes [ J ]. J
Appl M icrobiol, 2000, 88( 5): 887- 896.
[6 ]　 McAllis ter T A, Annet t C B, Cockwil l C L, et al. Studies on th e
use of Yucca schidigera to con t rol giardiosi s [ J ]. V et Parasi to,
2001, 97( 2): 85- 99.
[7 ]　 Favel A, Kemertelid ze E, Benidze M , et al. Ant ifungal activi ty of
s teroidal glycosides f rom Yucca gloriosa L [ J ]. Phy totherapy
Research, 2005, 19( 2): 158- 161.
[ 8]　李传仁 ,严赞开 .龙柏叶提取物对食品抑菌作用研究 [ J ].安徽农业
270 农业工程学报 2007年　
科学 , 2005, 33( 2): 294- 299.
[9 ]　孙希云 ,牛广财 ,孟宪军 ,等 .马齿苋中黄酮类化合物的最佳提取工
艺 [ J] .食品与发酵工业 , 2004, 30( 11): 135- 137.
Optimization of the technology for extracting antimicrobial
component fromYucca gloriosa L.
Chen Qingmin
1 , Fu Maorun
1, 2 , Wang Qingguo
1※
( 1. College of Food Science and Engineering , Shandong A gricultural Univ ersity , Tai an 271018, China;
2. College of Biosystem Engineering and Food Science , Zhejiang University , Hangzhou 310029, China )
Abstract: The influence o f diffe rent po la rity so lv ents on the antimicr obial effect o f Yucca gloriosa L. ex traction w as studied, and the
optimum ex traction conditions w ere confirmed with L9 ( 34 ) or thogonal experiment. Results show that the antimicrobia l effects o f
Yucca gloriosa L. ex tr action with diffe rent so lv ents ar e significantly different. All the solvents themselv es and petro leum ether ex trac-
tion, trichlo romethane ex traction and ethyl acetate ex tra ction produce little effec ts on fungus, though the antimicrobia l effects o f
ethanol ex t raction, buty l a lcoho l ex traction and w ate r ex t raction on Penicillium dititatum , Botry tis allii Munn and Botr ytis cinerea
Pers iso la ted f rom gar lic stem are significant, among which the antimicrobial effect of ethanol ex traction is the best , while no effect o f
them on Penicillium italicum and no significant effect on Botry tis cinerea Pers iso lated from g rape , respec tiv ely. The optimum ex trac-
tion conditions a re a s fo llows: ethanol concentra tion is 45% , the ra tio of so lid to liquid is 1∶ 20( g /m L) , ex t racting tempera ture is
70℃ , ex t racting time is 3 h.
Key words: Yucca gloriosa L. ; antimicr obial component; ex traction condition
271　第 1期 陈庆敏等 :凤尾兰中抗果蔬病原菌成分的提取工艺优化