全 文 ：220　
许子竞 1 ,黎贵卿 2 ,黄　丽 3 ,陈海燕 1 ,林翠梧 1, ＊
(1.广西大学化学化工学院 ,广西南宁 530004;
2.广西林业科学研究院 ,广西南宁 530001;
3.广西大学食品与轻工业学院 ,广西南宁 530004)
摘　要:用微波辅助提取滇桂艾纳香多糖(Blumearipaiapolysaacharide, BRP)首先通过单因素实验选取影响因素与水
平 ,然后在单因素实验的基础上采用三因素三水平的响应面分析 ,依据回归分析确定最佳提取工艺条件为:微波提取
时间 11.0min,提取温度 75.0℃,水料比 37∶1 ,采用该工艺条件 ,提取 3次 , BRP的提取率达到 2.44%。
关键词:滇桂艾纳香多糖 ,超声波提取 ,响应面分析
Optimizationofmicrowave-assistedextractiontechnique
ofBlumearipaiapolysaacharidebyresponsesurfacemethodology
XUZi-jing1 , LIGui-qing2 , HUANGLi3 , CHENHai-yan1 , LICui-wu1 , ＊
(1.ColegeofChemistryandChemicalEngineering, GuangxiUniversity, Nanning530004 , China;
2.GuangxiInstituteofForestryScience, Nanning530001 , China;
3.InstituteofLightIndustryandFoodEngineering, GuangxiUniversity, Nanning530004, China)
Abstract:Themicrowave-assistedextractiontechnologywasusedtoextractpolysaccharidefrom theBlumea
ripaia.Theexperimentfactorsandlevelswerefirstlyselectedbyone-factortest, thenthemethodofresponse
surfaceanalysiswiththreefactorsandthreelevelswasadoptedandthefactorsinfluencingthetechnological
parametersweredeterminedbymeansofregressionanalysis.Theresultsshowedthattheoptimumconditionswith
themicrowave-assistedextractiontechniqueofpolysaccharidefromtheBlumearipaiawere:extractiontimewas
11.0min, temperaturewas75.0℃, ratioofwaterandmaterialwas37∶1, andtheextractionrateofBRPwas2.44%
withthree-times.
Keywords:BRP;microwaveextraction;responsesurfaceanalysis
中图分类号:TS201.2　　　　文献标识码:B　　　　文 章 编 号:1002-0306(2010)01-0220-04
收稿日期:2009-02-24　＊通讯联系人
作者简介:许子竞(1970-),男 ,博士研究生 ,研究方向:天然产物化工。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(20662001);广西科技攻关项
目(桂科攻 0480005)。
　　滇桂艾纳香为菊科艾纳香属植物 Blumearipaia
(BL.)DC的干燥全草 [ 1] ,用于经期提前 、产后血崩 、
产后浮肿 、不孕症 、阴疮 ,妇女功能性子宫出血 ,产后
出血等症的治疗有独特的疗效 [ 2 ] 。在广西为瑶族民
间草药 ,尤其是在百色地区民间有较长以水煎服的
使用历史 [ 3 ] 。滇桂艾纳香产于云南西南至东南部 ,广
西西南部(百色 、德保 、龙津)及广东西南部。生于林
边 、山坡灌丛或密林中 ,较耐荫 , 在路边 、溪旁亦常
见;分布于印度 、缅甸 、泰国 、马来西亚 、中南半岛 、菲
律宾 、印度尼西亚 、巴布来新几内亚和所罗门群岛 [1 ] 。
对滇桂艾纳香水煎液提取过程中发现 ,其含有丰富
的水溶性多糖 ,但关于滇桂艾纳香多糖应用响应面
优化微波提取工艺的研究还未见报道 ,本实验首次
将响应面(responsesurfaceanalysis, RSA)法应用于滇
桂艾纳香多糖(BlumearipaiaPolysaacharide, BRP)。
由于微波辅助提取法具有方便 、快速 、简单 、安全等
优点 [ 4] ,故本实验应用微波技术辅助提取滇桂艾纳香
多糖 [ 5] ,并就影响 BRP提取得率的几个重要因素作
了系统研究 ,同时 ,用 SAS统计软件对这几个因素的
参数作了响应面优化。
1　材料与方法
1.1　材料与设备
滇桂艾纳香　由广西药用植物园提供 。
KQ-100DB型数控超声波清洗器　昆山市超声
仪器有限公司;冷冻真空干燥器　北京博医康实验
仪器有限公司;台式离心机　上海安亭科学仪器厂;
2102PCS紫外-可见分光光度计　尤尼科(上海)仪
DOI :10.13386/j.issn1002-0306.2010.01.012
221　
器有限公司;AL204电子天平　梅特勒-托利多仪器
(上海)有限公司;RE-52旋转蒸发仪　上海亚荣生
化有限公司;SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵　巩义市
予华仪器厂;DLSD-500低温冷却循环泵　郑州长城
科工贸有限公司;微波 　广州兴兴微波能设备有限
公司。
1.2　实验方法
1.2.1　水浸提滇桂艾纳香多糖的工艺流程　原料清
洗※烘干称重※粉碎※石油醚脱脂※微波辅助提取 3次※离
心※上清液※真空浓缩至原体积的 1/4※醇析※醇沉物加水
复溶※干燥※多糖干品
由微波辅助提取次数实验可知 ,第一次提取率
达 1.8%左右 ,滤渣复提后两次累计达 2.1%,滤渣复
提后三次累计达 2.43%, 滤渣复提后四次累计达
2.44%,表明滇桂艾纳香原料经三次提取后 ,滇桂艾
纳香多糖接近提取完全 ,考虑复提消耗的材料和资
源 ,故微波辅助提取为 3次 。
1.2.2　滇桂艾纳香多糖相对含量的测定　采用经典
方法测定总糖含量 ,以葡萄糖作为标准品(采用 0.9
的系数校正),用苯酚-硫酸法测多糖 , 再采用 DNS
法测定还原糖含量 [ 6-7] 。多糖含量及提取率分别按
下式计算:
多糖含量 =总糖含量-还原糖含量
多糖提取率 =[多糖干品质量(g)/原料质量
(g)] ×100%
1.2.3　多糖提取的单因素实验　分别以不同的提取
温度 、微波提取时间及水料比为单因素 ,考察各单因
素对 BRP提取率的影响。
1.2.4　滇桂艾纳香多糖提取工艺的设计实验　在单
因素实验的基础上 ,确定 Box-Behnken设计的自变
量 ,以 BRP提取得率为响应值 ,通过响应曲面分析
(RSA)进行提取条件的优化。
根据 Box-Behnken的中心组合实验设计原理 ,
综合单因素影响实验结果 ,选取提取温度 、超声波时
间 、水料比三个因素 ,在单因素实验的基础上采用三
因素三水平的响应面分析方法 ,实验因素与水平见
表 1。
表 1　响应面分析因素与水平
因素 水平-1 0 1
X
1
时间(min) 8 10 12
X2温度(℃) 60 70 80X3水料比(mL/g) 20∶1 30∶1 40∶1
2　结果与分析
2.1　单因素实验结果
2.1.1　超声波提取时间对 BRP提取得率的影响　图
1为时间对 BRP提取率的影响 ,从图 1可知 ,在水料
比 30∶1(mL/g,下同)、温度 70℃、微波功率 1.0kW、
自然 pH条件下 ,随着提取时间的延长 , BRP提取率
不断增加 ,在提取时间达到 11.0min后 ,提取得率增
加趋缓 , 为缩短工时和能耗 , 选择提取时间以
11.0min为宜。
2.1.2　温度对 BRP提取得率的影响　固定提取时间
图 1　提取时间对提取得率的影响
为 11.0min,水料比 30∶1,超声波功率 1.0kW,自然 pH
条件下 ,研究温度对 BRP提取率的影响 ,其结果如图
2所示 。
图 2　提取温度对提取率的影响
从图 2可知 , 在 70℃之前 , 随着提取温度的升
高 , BRP的提取得率不断升高;在 70～ 80℃之间 , BRP
提取得率趋于平缓 , 80～ 90℃之后 ,略有下降 ,考虑到
高温可能对多糖的结构和活性有一定的影响 ,所以
选择 70℃作为提取的合适温度 。
2.1.3　水料比对 BRP提取得率的影响　由于原料预
先经过脱脂处理 ,本实验采用固定提取温度为 70℃,
时间 11.0min,微波功率 1.0kW,自然 pH条件下 ,考察
水料比对 BRP提取率的影响 ,滤渣不作重提 ,图 3为
水料比对 BRP提取率的影响 。
图 3　水料比对提取率的影响
由图 3可以看出 ,水料比的增大对提高 BRP的
影响较为明显 ,当水料比达到 30∶1以前 , BRP提取率
随着水料比的增加明显增加;在水料比达 30∶1以后 ,
BRP提取得率随水料比增加 ,提取率无明显增加。
由于水料比量增加会影响后续工作 ,因此选择水料
比为 30∶1。
2.2　响应面分析法对滇桂艾纳香多糖提取工艺的
优化
2.2.1　响应面分析因素水平的选取　响应面分析
(RSA)法采用多元二次回归方程作为函数估计的工
具 ,将多因子实验中因素与指标的相互关系用多项
式近拟 ,以此可对函数的响应值和等值线进行分析 ,
研究因子与响应面之间 、因子与因子之间的相互
关系 [ 8-9] 。
222　
2.2.2　响应面分析方案与结果　对提取时间 Z1 、温
度 Z2和水料比 Z3作变换如下:X1 =(Z1-10)/2, X2 =
(Z2-70)/10, X3 =(Z3 -30)/10,以 X1 , X2 , X3为自变
量 ,以多糖提取率为响应值(Y),实验分析方案及结
果见表 2。
表 2　响应面分析方案及实验结果
实验号 X1 X2 X3 吸光度(490nm)
提取率
(%)
1 -1 -1 0 0.613 1.096
2 -1 1 0 0.724 1.542
3 1 -1 0 0.645 1.269
4 1 1 0 0.749 1.973
5 0 -1 -1 0.623 1.426
6 0 -1 1 0.625 1.202
7 0 1 -1 0.730 1.700
8 0 1 1 0.755 2.164
9 -1 0 -1 0.685 1.675
10 1 0 -1 0.711 1.741
11 -1 0 1 0.709 1.658
12 1 0 1 0.747 2.031
13 0 0 0 0.772 2.811
14 0 0 0 0.764 2.504
15 0 0 0 0.758 2.239
注:共有 15个实验 , 其中 12个为析因实验 , 3个为中心实验
以估计误差。
根据表 2的结果 ,应用 SAS软件进行编程计算 ,
通过其响应面回归(RSREG)程序进行数据分析 ,得
出回归模型 ,回归方程为:Y=2.518 +0.0131X1 +
0.0298X2 +0.0064X3 -0.0448X1X1 +0.0064X1X2 +
0.0077X1X3 -0.0601X2X2 +0.0172X2X3 -0.0294X3X3
模拟的可靠性可通过方差分析及相关系数来考
察 ,见表 3。
表 3　方差分析表
方差来源 自由度 平方和 均方 F Prob>F 显著性
X1 1 0.0014 0.0014 4.0532 0.1002X2 1 0.0071 0.0071 21.1657 0.0058 ＊＊X3 1 0.0003 0.0003 0.9768 0.3684 ＊X21 1 0.0074 0.0074 21.9675 0.0054 ＊＊X22 1 0.0133 0.0133 39.5840 0.0015 ＊＊X23 1 0.0032 0.0032 9.4845 0.0275 ＊X1X2 1 0.0002 0.0002 0.4865 0.5166X1X3 1 0.0002 0.0002 0.6996 0.4410X2X3 1 0.0012 0.0012 3.5137 0.1197 ＊
回归模型 9 0.0315 0.0035 10.3975 0.0095 ＊＊
残差 5 0.0017 0.0003
失拟项 3 0.0001 0.0001 0.01832 0.9956
净误差 2 0.0016 0.0008
总误差 14 0.0332 R2 =0.9492
注:＊为显著(P<0.05);＊＊为高度显著(P<0.01)。
　　根据回归分析结果(表 3),作出响应曲面图 ,如
图 4～图 6所示 。
　　比较图 4～图 6可知 ,提取温度和时间对 BRP的
提取比较显著 ,表现为曲线较陡;而水料比次之 ,表
现为曲线较为平滑 ,由等值线图可知 ,存在极值的条
件应该在圆心处 。
从表 3可以看出 ,整体模型的 “ Prob>F”值小于
图 4　Y=f(X1 , X2)的响应面图
图 5　Y=f(X1 , X3)的响应面图
图 6　Y=f(X2 , X3)的响应面图
0.01,表明该二次方程模型高度显著;从回归方程各
项方差的进一步检验可看出 , X3、X23、X2 X3 显著 , X21、
X2、X22高度显著 ,因此各具体实验因子对响应值的影
响不是简单的线性关系;R2 =0.9492,表明回归方程
能够很好地模拟真实的曲面。因此 ,回归方程可以
较好地描述各因素与响应值之间的真实关系 ,可以
利用该回归方程确定最佳提取工艺条件 ,最佳工艺
条件是:提取时间 10.80min,温度 75.267℃,水料比
37.495∶1。为了更好地符合实际操作 ,选取提取时间
11.0min,温度 75.0℃,水料比 37∶1,在此工艺条件下 ,
经过回归方程计算 BRP的提取得率为 2.44%,与理
223　
论值 2.48%相比 ,其相对误差约为 1.6%,可见采用响
应面分析法得到的微波辅助提取工艺条件准确可
靠 ,具有实用价值 。
3　结论
以滇桂艾纳香多糖提取率为量化指标 ,在单因
素实验的基础上探索了用响应面法确定微波辅助提
取滇桂艾纳香多糖的最佳提取工艺参数的可行性 。
确定最佳工艺条件为:提取时间 11.0min, 温度
75.0℃,水料比 37∶1,在此工艺条件下 ,滇桂艾纳香多
糖提取率为 2.44%。
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(上接第 113页)
表 1　24h后受试菌无明显增长的各天然酚类物质的抑菌率
抑菌剂 空白对照 香兰素 异丁香酚 丁香酚 麝香草酚 愈创木酚
抑菌剂浓度(mg/L) 0 1380 660 1280 1180 2040
起始菌量(cfu/mL) 105 105 105 105 105 105
培养 24h后菌量(cfu/mL) 1.17×1010 3.6×103 86 371 460 7.5×104
抑菌率(%) 0 99 99 99 99 99
中的活菌数目与实验测得 OD值的变化规律相一致 。
虽然起始菌量相同 ,但含不同浓度同种抑菌剂的菌
悬液中菌量随抑菌剂浓度的增大而降低。等浓度的
不同抑菌剂-菌悬液中的菌量也是不同的 ,愈创木酚
中菌量最大 ,其次是香兰素 、丁香酚和麝香草酚 ,异
丁香酚菌量最少 。菌悬液 OD值无变化时 ,所选酚类
物质对受试菌的抑菌率均能达到 99%(见表 1)。由
实验 OD-t生长曲线和活菌计数最终确定异丁香酚 、
麝香草酚 、丁香酚 、香兰素 、愈创木酚对受试菌的最
低抑菌浓度分别是 660、1180、1280、1380、2040mg/L。
当酚类物质浓度高于其 MIC时 ,小肠肠炎耶尔森菌
均未见明显生长 。
3　结论
3.1　酶标仪法测生长曲线既能很快地筛选出对某微
生物有较好抑制作用的抑菌剂 ,又能直观地测得各
抑菌剂的最低抑菌浓度。
3.2　天然酚类物质对小肠肠炎耶尔森菌普遍具有抑
制作用 ,表现为异丁香酚 >麝香草酚 >丁香酚 >香兰
素 >愈创木酚 ,其最低抑菌浓度分别是 660、 1180、
1280、1380、2040mg/L。而且异丁香酚 、麝香草酚和丁
香酚中受试菌的延滞期显著长于香兰素和愈创木酚。
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