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2004,27(4):18-19
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24(10):548-549
收稿日期：2012-08-31
响应面法提取楮实子多糖研究
孙杰，毕洁，张初署，于丽娜，刘少芳，朱凤，杨庆利*
（山东省花生研究所，山东青岛 266100）
摘 要：楮实子是具有广阔应用前景的传统中药材。利用水提醇沉法获得了楮实子多糖，研究了提取次数、温度、时
间、及液料比等因素对楮实子多糖提取效果的影响，在单因素基础上，进行响应面分析实验，结果表明，楮实子多糖的
最佳提取条件为：液料比 20，水浴浸提时间 30 min，温度为 75℃，提取次数为 3次，在此条件下楮实子多糖的提取率
为 3.45 %。
关键词：楮实子；多糖；提取；响应面
Study on Broussonetia papyrifera Polysaccharides Extracting by Response Surface Method
SUN Jie， BI Jie， ZHANG Chu-shu， YU Li-na， LIU Shao-fang， ZHU Feng， YANG Qing-li*
（Shandong Peanut Research Institute， Qingdao 266100，Shandong， China）
Abstract：In this article，polysaccharides were extracted from the fruits of traditional chinese herbar medicine
Broussonetia papyrifera by usingwater extration and alcohol precipitation. This article discusses the factors，such as
separate times，extraction temperature，water extracting time and the liquid to solid ratio，which influence the
extraction results of the Broussonetia papyrifera polysaccharides．Based on the single factor expriments，the response
surface analysis results showed that the optimum extraction condition for Broussonetia papyrifera polysaccharides
was：extraction temperature of 75℃ ，liquid to solid ratio 20，water extracting time 30min，and extration three times.
Under such condition the polysaccharides yield can reach about 3.45%．
Key words：Broussonetia papyrifera； polysaccharides； extration； response surface method
食品研究与开发
Food Research And Development
2013年 3月
第 34卷第 6期
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2013.06.009
作者简介：孙杰（1981—），女（汉），助理研究员，博士，研究方向：天然
药用活性成分的分离纯化。
*通信作者：杨庆利（1977—），男（汉），助理研究员，博士，研究方向：
天然产物的提取、纯化和分析。
楮实子为桑科植物构树 [Broussonetia papyrifera
（L.）Vent.]的干燥成熟果实，又名毂实、毂子、楮桃、楮
实等，是我国传统中药药材的一种。据刘汉基《药性通
考》记载“楮实子，能充肌肤，助腰膝，益气力，补虚劳，
悦颜色，壮筋骨，明目。补阴妙品，益髓神膏”[1-2]。现代
中医药理研究表明楮实子具有清肝补肾，明目利尿的
功效，可用于缓解腰膝酸软，虚劳骨蒸，头晕目昏，目
生翳膜，水肿胀满等症状[3]。近几年的药理与临床研
究表明，该药材具有抗老年痴呆或延缓老年痴呆
的作用 [ 4 -5]，其药用价值值得进一步深入研究和开发
利用。
多糖是一类被活跃研究的生物反应调节剂，大量
药理及临床研究证实，多糖具有调节免疫、控制血糖、
抗肥胖、抗癌、降血脂、降低胆固醇等多种生理功能[6]。
近年来，国内关于楮实子的相关研究主要集中在相关
活性成分的分离和鉴定以及抗氧化活性研究等方面[7-9]，
分离提取
33
目前还没有关于楮实子多糖的提取的研究报道。本研
究利用水提醇沉法对楮实子中的多糖进行分离提取，
并对楮实子多糖的提取条件进行响应面法优化研究，
以期提高楮实子多糖的提取量，找到具有实际应用价
值的提取方法。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
楮实子：购于青岛市同仁堂药店，产地为河北省。
恒温水浴锅（HH2）：国华电器有限公司；旋转蒸发
仪（RE52C51）：上海亚荣生化仪器厂；紫外分光光度计
（Ultrospec 2100 Pro）：美国通用电器公司；电子天平
（TE212-L）：德国赛多利斯股份有限公司；台式离心
机，湘仪（L-550）：长沙湘仪离心机有限公司。
1.2 方法
1.2.1 原料处理
取 200 g楮实子，置于烘箱中烘干。烘干后的楮实
子研磨成粉末，以 1 ∶ 10（g/g）的比例加入石油醚 30 ℃
震荡 5 h，随后抽滤。滤渣置于通风橱内去除残余石油
醚，收集脱脂后的楮实子，于干燥器中备用。
1.2.2 多糖提取工艺流程
脱脂楮实子→加水浸提→抽滤→收集滤液→滤
渣按实验设计反复提取→合并滤液→醇沉→离心→
沉淀复溶→定容测多糖含量→计算多糖得率
1.2.3 多糖含量测定
以葡萄糖为标准品，采用苯酚-硫酸法测定各样
品中的多糖含量。准确称取标准葡聚糖（或葡萄糖）
20 mg于 500 mL容量瓶中，分别吸取 0.4、0.6、0.8、1.0、
1.2、1.4、1.6、1.8 mL，各以蒸馏水补至 2.0 mL，然后加入
6 %苯酚 1.0 mL 及浓硫酸 5.0 mL，摇匀冷却，沸水浴
20 min，于波长 490 nm 处测定吸光度 [10]，绘制标准曲
线，并计算其标准曲线回归方程为 y = 0.553 8x +
0.033 3，相关系数为 0.994 5，具有较好相关性。
1.2.4 多糖提取率计算
楮实子多糖提取率=（提取液中多糖含量 ／所用楮
实子粉末总量）×100
1.2.5 单因素实验设计
分别以不同的提取温度、提取次数、乙醇沉淀体
积和液料比为因素，考察各单因素对楮实子多糖提取
率的影响。
1.2.5.1 提取温度对多糖提取率的影响
称取脱脂后楮实子各 10 g，在液料比为 10，提取
时间为 2 h，次数为 1次，醇沉比例 1 ∶ 3条件下，分别
设定 40、60、80、100 ℃的不同提取温度实验组，测定不
同组样品的多糖含量，计算多糖提取率。
1.2.5.2 提取次数对多糖提取率的影响
称取脱脂后楮实子各 10 g，在液料比为 10，80 ℃
提取 2 h，醇沉比例 1 ∶ 3条件下，分别设定 1、2、3、4次
的提取次数的实验组，测定不同组样品的多糖含量，
计算多糖提取率。
1.2.5.3 醇沉比例对多糖提取率的影响
脱脂后的楮实子 10 g，在液料比为 10，80 ℃提取
2 h，提取 2次条件下，分别设定提取液与无水乙醇按
照 1 ∶ 1，1 ∶ 2，1 ∶ 3，1 ∶ 4，1 ∶ 5的体积比进行醇沉的实
验组，测定不同组样品的多糖含量，计算多糖提取率。
1.2.5.4 提取时间对多糖提取率的影响
称取脱脂后楮实子各 10 g，在液料比为 10，80 ℃
提取 1次，醇沉比例 1 ∶ 3条件下，分别设定 1、2、3、4 h
不同的液料比实验组，测定不同组样品的多糖含
量，计算多糖提取率。
1.2.5.4 液料比对多糖提取率的影响
称取脱脂后楮实子各 10 g，在 80 ℃提取 2 h，提取
2次，醇沉比例 1 ∶ 3条件下，分别设定 5、10、15、20不
同的液料比实验组，测定不同组样品的多糖含量，计
算多糖提取率。
1.2.6 响应面法试验设计
在单因素试验基础上，采用 Box-Behnken试验设
计方案，对影响多糖得率的液料比、浸提时问、浸提次
数、浸提温度四个因素，用 Design expert 8.0软件设计
了四因素三水平的试验组合[11-16]。
2 结果与分析
2．1 单因素实验
2.1.1 提取温度对多糖提取率的影响
温度是影响楮实子多糖提取率的一个重要因素。温
度越高，分子运动越剧烈，物质扩散越快，溶解度高，提取
速度也越快。提取温度对楮实子多糖提取率见图 1。
随着温度的升高，多糖提取率增加，在 80℃时提取
率最高，100℃时略有下降，后续试验使用的提取温度为
80℃。
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
40 10060
提取温度/℃
楮
实
子
多
糖
提
取
率
/
（
%
干
样
）
80
图 1 提取温度对楮实子多糖提取率的影响
Fig.1 Effect of extraction temperature on yield of polysaccharides
from Broussonetia papyrifera
分离提取孙杰，等：响应面法提取楮实子多糖研究
34
2.1.2 提取次数对多糖提取率的影响
提取次数对楮实子多糖提取率的影响结果见图2。
随着提取次数的增加，楮实子多糖的提取率不断
增大。提取 2次多糖提取率比只提取 1次的增加了一
倍多，而提取 3、4次的提取率缓慢增加。提取次数增
多，提取周期变长，后续试验采用的提取次数为 2次。
2.1.3 醇沉比例对多糖提取率的影响
无水乙醇与提取液的比例不同，产生的溶液的极
性不同，对多糖的溶解度不同。图 3显示的是醇沉比
例对楮实子多糖提取率的影响结果。
随着乙醇比例的增加，多糖提取率不断升高，但
是由于乙醇浓度增大沉淀中的蛋白含量显著增大，因
此后续试验中采用的醇沉比例为 1 ∶ 3。
2.1.4 提取时间对多糖提取率的影响
图 4显示的是提取时间对楮实子多糖提取率的影
响，提取时间与楮实子多糖的提取率高低密切相关。
随着提取时间的延长，提取率不断升高，当提取
时间为 2 h时，提取率最高，当时间再延长时，提取率
下降。因此后续试验中采取的反应时间为 2 h。
2.1.5 液料比对多糖提取率的影响
液料比对楮实子多糖提取率的影响见图 5，随着
溶剂体积的增大，多糖总的溶出量逐渐增加，多糖提
取率随之增大，当液料比为 20时达到最大值。
2.2 楮实子多糖提取工艺响应面法优化
根据 Box-Benhnken 的中心组合实验设计原理，
结合单因素实验结果，固定醇沉比例为 1 ∶ 3，选取提取
时间（X1）、提取温度（X2）、提取次数（X3）和液料比（X4）
对提取率（Y）影响显著的因素，采用四因素三水平的
响应面分析方法求取优化的工艺参数。试验因素与水
平设计见表 1，实验设计与结果见表 2，实验设计与分
析采用 Design expert 7.0软件。
图 2 提取次数对楮实子多糖提取率的影响
Fig.2 Effect of extraction times on yield of polysaccharides from
Broussonetia papyrifera
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
1 42
提取次数
楮
实
子
多
糖
提
取
率
/（
%
干
样
）
3
图 4 提取时间对楮实子多糖提取率的影响
Fig.4 effect of extracting time on yield of polysaccharides from
Broussonetia papyrifera
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
1 42
提取温度/℃
楮
实
子
多
糖
提
取
率
/（
%
干
样
）
3
图 5 液料比对楮实子多糖提取率的影响
Fig.5 Effect of material-to-water ratio on yield of polysaccharides
from Broussonetia papyrifera
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
5 2010
液料比/（g/g）
楮
实
子
多
糖
提
取
率
/（
%
干
样
）
15
表 1 响应面分析因素与水平
Table 1 Variables and levels in response surface
central composite design
水平 提取时间/min 提取温度/℃ 提物次数/次
液料比/
（g/g）
-1
0
1
30
75
120
40
70
100
1
2
3
5
12.5
20
表 2 实验设计与结果
Table 2 Arrangement and experimental results of response surface
central composite design
试验号 X1 X2 X3 X4 提取率/%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
-1
1
-1
1
0
0
0
0
-1
1
-1
1
0
-1
-1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-1
0
0
0
0
-1
1
-1
1
0
0
0
0
-1
0
0
0
0
-1
-1
1
1
-1
-1
1
1
0
0.929 12
1.875 6
1.859 84
1.103 2
2.033 6
2.545 44
1.879 04
1.057 12
3.195 84
2.521 12
0.854 4
3.425 12
0.672 32
图 3 醇沉比例对楮实子多糖提取率的影响
Fig.3 Effect of ethanol volume on yield of polysaccharides from
Broussonetia papyrifera
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
1 52
乙醇沉淀倍数
楮
实
子
多
糖
提
取
率
/
（
%
干
样
）
3 4
孙杰，等：响应面法提取楮实子多糖研究分离提取
35
2.2.1 模型的建立及其显著性检验
用 Design Expert 软件对表 2 中的数据进行多元
回归拟合，选择对响应值显著的各项，可得 X1、X2、X3、
X4、之间的多项回归方程，回归方程为：
Y = 1.71 + 0.34X1 + 0.034X2 - 0.074X3 + 0.33X4 -
0.43X1X2 + 0.11X1X3 - 0.81X1X4 - 0.11X2X3 - 0.034 X2X4 +
0.33X3X4 + 0.68X12 - 0.93X22 + 0.10X32 + 0.088X42
回归方程显著性检验及方差分析结果见表 3。
由表 3可见，模型 Prob>F值小于 0.01，表明该模
型回归方程极显著，不同的实验因子之间差异高度显
著，该实验方法是可靠的。模型相关系数的平方即 R2
为 93.42 %，回归方程拟合程度良好，失拟性较小，试
验误差小，可用该方程代替真实试验点进行分析。各
实验因子对响应值的影响不是线性关系，其中 X1、X4、
X1 X4、X12、X22对 Y 值的影响极显著，X1 X2、X3 X4对 Y
值影响显著。通过比较方程中一次项系数绝对值的大
小，可以判断影响因子的主次性，本实验中对多糖提
取率影响的大小依次为提取时间、液料比、提取次数
和提取温度，其中提取时间对楮实子多糖的提取率影
响最大。
2.2.2 双因素交互作用分析
RSM的图形可以直观的反应各因素对响应值的
影响，从响应面分析图上可以解析他们之间的相互作
用。图 6~图 11是根据分析结果绘制的双因素交互作
用图谱。
图 6~图 11直观的反应了各因素对响应值的影
响。由图 6时间与温度的响应面图可知，其交互作用
显著，在提取时间较短时，提取率随着温度升高而增
加，到达一定温度后提取率又有减小的趋势，变化幅
度较大；但是随着时间的延长，变化幅度变小，说明在
不同的提取时间条件下，温度对提取率的影响也不
同，因此两者有显著的交互作用。由图 7时间与提取
次数的响应面分析图可知，二者交互作用明显，存在
极值的条件出现在圆心处。由图 8时间与液料比的响
应面分析图可知，随着液料比的增加，提取率是不断
变大的，但在不同的处理时间条件下，其变化的曲线
是不相同的，二者交互作用显著。由图 9温度与提取
次数的响应面分析图可知，随着温度的变化，提取率
是不断变化的，但在不同的提取次数时，其变化的幅
度是不相同的，因此二者有明显的交互作用。由图 10
表 3方差分析表
Table 3 Analysis of variance for yield of polysaccharides with
various extraction conditions
方差
来源
平方和 自由度 均方 F值 Prob>F 显著性
模型
X1
X2
X3
X4
X1X2
X1X3
X1X4
X2X3
X2X4
X3X4
X12
X22
X32
X42
残差
失拟项
纯误差
总和
R2
16.56
1.39
0.012
0.065
1.18
0.73
0.045
2.63
0.045
3.379×10-3
0.44
2.96
5.16
0.065
0.046
1.03
0.69
0.33
17.58
94.16 %
14
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
14
10
4
28
1.18
1.39
0.012
0.065
1.18
0.73
0.045
2.63
0.045
3.379×10-3
0.44
2.96
5.16
0.065
0.046
0.073
0.077
0.067
16.12
19.01
0.16
0.89
16.03
9.89
0.61
35.90
0.61
0.046
6.06
40.38
70.34
0.88
0.63
1.16
<0.000 1
0.000 7
0.697 4
0.362 5
0.001 3
0.007 2
0.446 6
<0.000 1
0.446 3
0.833 1
0.027 4
<0.000 1
<0.000 1
0.364 2
0.440 5
0.460 0
**
**
**
**
**
*
**
**
续表 2 实验设计与结果
Continue table 2 Arrangement and experimental results of
response surface central composite design
试验号 X1 X2 X3 X4 提取率/%
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
0
0
0
-1
1
-1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
-1
1
0
0
0
0
-1
1
-1
1
0
0
0
0
0
-1
1
1
-1
-1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-1
-1
1
1
0
0
0
0
0
1.168 8
0.838 08
0.910 08
2.230 56
3.020 96
1.778 4
2.992 96
1.219 6
1.029 28
0.699 68
1.161 28
1.447 68
1.644 16
1.866 24
1.479 84
2.127 04
注：Prob>F小于 0.05说明模型或考察因素有显著性影响；Prob>F小
于 0.01说明影响极显著。
0.5
1.0
1.65
2.25
2.8
提
取
率
/%
40
55
70
85
100
X2 30
52.5
75
97.5
120
X1
图 6 提取时间与温度对多糖提取率的影响
Fig.6 Combined effects of extraction time and temperature on the
polysaccharides extraction yield
分离提取孙杰，等：响应面法提取楮实子多糖研究
36
0.6
1.0
1.4
1.8
2.2
提
取
率
/%
1
1.5
2
2.5
3
X3 40
55
70
85
100
X2
图 9 提取温度与次数对多糖提取率的影响
Fig.9 Combined effects of extraction temperature and times on the
polysaccharides extraction yield
0.6
1.3
2.7
2
3.4
提
取
率
/%
5
8.75
12.5
16.25
20
X4 30
52.5
75
97.5
120
X1
图 8 提取时间与液料比对多糖提取率的影响
Fig.8 Combined effects of extraction time and water/material ratio
on the polysaccharides extraction yield
1.4
1.85
2.25
2.65
3.1
提
取
率
/%
1
1.5
2
2.5
3
X3 30
52.5
75
97.5
120
X1
图 7 提取时间与次数对多糖提取率的影响
Fig.7 Combined effects of extraction time and times on the
polysaccharides extraction yield
0.4
0.85
1.3
1.75
2.2
提
取
率
/%
5
8.75
12.5
16.25
20
X4 40
55
70
85
100
X2
图 10 提取温度与次数对多糖提取率的影响
Fig.10 Combined effects of extraction temperature and water/
material ratio on the polysaccharides extraction yield
1
1.4
1.8
2.2
2.6
提
取
率
/%
5
8.75
12.5
16.25
20
X4 1
1.5
2
2.5
3
X3
图 11 提取次数与液料比对多糖提取率的影响
Fig.11 Combined effects of extraction times and water/material
ratio on the polysaccharides extraction yield
温度与液料比的响应面分析图可知，随着温度的增
加，提取率是不断增加的，到达一定温度后开始减小，
但随着液料比的增加，其增加的趋势变缓，二者交互
作用显著。由图 11液料比与提取次数的响应面分析
图可知，随着液料比的增加，提取率是不断变大的，但
提取次数增加时，其变化的幅度是不相同的，因此二
者有明显的交互作用。
根据分析结果，预测在稳定状态下的最佳工艺条
件为：提取温度 77.22 ℃，时间为 30.04 min，液料比为
19.99 ∶ 1（g/g），提取次数为 2.54，在此条件下多糖提取
率的理论值为 3.43 %。为了验证分析结果的准确性，
采用得到的最佳工艺条件进行了楮实子多糖的提取实
验，考虑到实际操作的便利，将提取条件修正为提取温度
75℃，时间为 30 min，液料比为 20 ∶ 1（g/g），提取次数 3
次。三次平行实验得到的提取率平均值为 3.16 %，与
预测值相符，说明响应面法对楮实子多糖提取条件的
优化是可行的，具有实际应用价值。
3 结论
1）利用水提法从楮实子中提取分离了多糖类化
合物，单因素实验结果表明提取温度、提取时间、液料
比和提取次数的不同对提取率有显著影响。
2）利用响应面分析优化了楮实子多糖的提取条
件，得到各因素之间的回归方程为：Y=1.71+0.34X1+
0.034X2-0.074X3+0.33X4-0.43X1X2+0.11X1X3-0.81X1X4-
0.11X2X3-0.034X2X4+0.33X3X4+0.68X12-0.93X22+0.10X32+
0.088X42
3）提取楮实子多糖的最佳工艺参数为：提取温度75℃，
时间为 30min，液料比为 20 ∶1（g/g），提取次数 3次。
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收稿日期：2012-10-31
白糯玉米粉制作汤圆工艺研究
周剑新，谢洁，蒲海燕
（广西工商职业技术学院，广西南宁 530007）
摘 要：本试验研究了以广西特产白糯玉米粉为主要原料制作汤圆的工艺，分别进行纯玉米汤圆和全麦面粉玉米汤
圆基本工艺参数的正交实验。实验得出纯玉米汤圆制作最佳配方为：每 1 kg糯玉米粉中添加黄玉米粉 90 g，加糖
60 g，蒸煮面陀 120 g，加水 770 g，各配料对产品品质影响程度依次为水>蒸煮面陀>黄玉米粉>糖；全麦面粉玉米汤圆
的最佳配方为：每 1 kg糯玉米粉中添加全麦面粉 120 g，加糖 70 g，加水 780 g，各配料对产品品质影响程度依次为水>
全麦面粉>糖。
关键词：白糯玉米粉；玉米汤圆；全麦面粉
Test on Tangyuan Processing with White Waxy Corn Flour
ZHOU Jian-xin， XIE Jie， PU Hai-yan
（Guangxi Vocational College of Technology and Business，Nanning 530007， Guangxi， China）
Abstract：The present experiment was conducted to determine the influence of merely corn and full straight corn
Tangyuan. The special waxy white corn was obtained from Guangxi.The method of processing and techonolgy and
ingredient parameters were optimized and verified by orthogonal design test.The optimized ingredient parameters in
making merely corn Tangyuan were as follows：adding 90 g of yellow corn flour，60 g of sugar，120 g of cooked corn
dough，770 g of water in 1 kg of white corn meal.While for the full straight corn Tangyuan，the parameter worked out
食品研究与开发
Food Research And Development
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2013.06.010
基金项目：广西教育厅（200911MS54）
作者简介：周剑新（1968—），男（壮），副教授，硕士，主要从事食品开发和检验的教学与研究。
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食品研发
2013年 3月
第 34卷第 6期
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