全 文 ：微波技术辅助紫苏叶多糖提取工艺优化
张丽红 1，谢三都 2，沈 萃 2
（1漳州职业技术学院，福建漳州 363000；2福建师范大学闽南科技学院，福建泉州 362332；）
摘 要：研究了紫苏叶多糖的最佳提取工艺条件。采用微波技术辅助提取紫苏叶多糖，考察了料液比
(g/mL)、微波功率、微波时间和装载量对紫苏叶多糖提取率的影响。结果表明：装载量对多糖提取率的
影响极显著；微波功率和微波时间对紫苏叶多糖提取率的影响显著；紫苏叶多糖最佳的微波提取工艺参
数为：装载量为 10 mL、微波时间为 30 s、微波功率为 800 W，该条件下紫苏叶多糖提取率为 3.99%。微
波技术强化了紫苏叶多糖的提取效果。
关键词：紫苏叶；多糖；微波技术；提取工艺
中图分类号：TS201.4 文献标志码：A 论文编号：2013-2392
Optimization of Extraction Technology of Polysaccharide from Perilla Leaf
Assisted by Microwave Technology
Zhang Lihong1, Xie Sandu2, Shen Cui2
(1Zhangzhou institute of technology, Zhangzhou Fujian 363000;
2Minnan Science and Technology Institute, Fujian Normal University, Quanzhou Fujian 362332)
Abstract: The process conditions for perilla leaf polysaccharide were studied. Perilla leaf polysaccharide was
extracted by microwave-assisted. The experimental factors, such as ration of solid to solvent (g/mL), microwave
power, microwave time, and load were investigated. The result showed that load had remarkable influence on
the extraction rate of polysaccharide; Microwave power and microwave time had significant effect on the
extraction rate of polysaccharide. The optimum extraction conditions of perilla leaf polysaccharide by
microwave were obtained as follow: load 10 mL, microwave time 30 s, microwave power 800 W. Under these
conditions, the extraction rate of perilla leaf polysaccharide was about 3.99%. The extraction effect of perilla
leaf polysaccharide was strengthened by microwave technology.
Key words: perilla leaf; polysaccharide; microwave technology; extraction process
0 引言
紫苏[Perilla frutescens (L.) Britt.]，古名荏，又名白
苏、赤苏、红苏、野苏等，属双子叶植物纲、唇形科、紫苏
属的一年生草本植物，被划入中国卫生部首次颁布的
药食两用的 60种中药之一[1-3]。紫苏是中图传统中草
药之一，始载于《名医别录》[2]，《本草纲目》中记载：紫
苏，近世要药也。其味辛，入气分，其色紫，入血分[4]；
《本草汇言》中记述：紫苏，散寒气，清肺气，宽中气，安
胎气，下结气，化痰气，乃治气之神药也[4]。紫苏的种
子、叶、茎及根均可入药[5]，具有散寒解表、宣肺止咳、
理气和中、安胎、解毒等功效[6]，可健胃、发汗、止咳祛
痰、利尿、净血、镇静，治疗外感风寒、头痛等病症 [7]。
现代药理学研究结果表明，紫苏已经分离鉴定出百余
种化学成分[8]，归结为挥发油类[9]、脂肪酸类[10]、黄酮类[11]、
酚酸类[12]、甾醇类[11]、维生素类[13]、苷类[14]、色素类[15]和
萜类化合物[16]等，具有解热镇静[17]、抗炎[18]、抗过敏[19]、
止血[20]、降血糖[20]、降血脂[21]、抑菌[22]、止呕[21]、抗微生物[23]、
抗氧化[24]、促进记忆[25]等多方面的生物活性。
第一作者简介：张丽红，女，1970年出生，福建漳州人，副教授，硕士，研究方向：食品工艺研发与分析。通信地址：363000福建省漳州市芗城区马鞍山
路1号漳州职业技术学院食品与生物工程系，E-mail：zlhong1970@163.com。
通讯作者：谢三都，男，1984年出生，福建南安人，讲师，硕士，研究方向：天然产物的研究与应用。通信地址：362332福建省南安市康美镇康元路8号
福建师范大学闽南科技学院，E-mail：xsdfst@163.com。
收稿日期：2013-09-09，修回日期：2013-10-22。
中国农学通报 2014,30(15):305-309
Chinese Agricultural Science Bulletin
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目前，国内对紫苏的研究主要集中在栽培技术[26]、
初加工技术[27]、化学成分分析[28]、药用途径及药用价值[29]
等方面，而利用现代科技对紫苏叶功效成分的提取、分
离、纯化等工艺的研究才刚刚起步。本课题以紫苏叶
为原料，研究了微波功率、微波时间、装载量及料液比
对紫苏叶多糖提取的影响，在此基础上，采用正交试验
设计优化了微波技术辅助提取紫苏叶多糖的提取工艺
条件，丰富了紫苏叶资源的有效成分的研究内容，对拓
展了紫苏深加工途径具有重要的理论和实践价值。
1 材料与方法
1.1 试验材料
原料：紫苏，采摘自泉州南安市野生紫苏。
试剂：葡萄糖标准品、柠檬酸缓冲液、苯酚、浓硫酸
等均为分析纯。
1.2 仪器
UV-2802S紫外可见分光光度计：龙尼柯上海仪器
有限公司；JSP-100型高速多功能粉碎机：浙江省永康
市金德机械制造厂；HH-8型数显恒温水浴锅：江苏省
金坛市荣华仪器制造有限公司；SHB-Ⅲ型循环水式多
用真空泵：郑州长城工贸有限公司；TDL-40B型台式
离心机：上海安亭科学仪器厂；电子精密天平：上海梅
特勒-托利多仪器有限公司；旋转蒸发器：上海亚荣生
化仪器厂；PHS-3C型pH计：上海精密科学仪器有限公
司；EG823LC-NA型微波炉：佛山市顺德区美的微波
电器制造有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 紫苏叶多糖提取工艺流程 紫苏叶→清洗、沥干
→干燥→粉碎、过筛→提取→紫苏叶多糖溶液。
1.3.2 葡萄糖标准曲线的绘制 以葡萄糖标准样为基
准，采用苯酚-硫酸法[30]测定紫苏叶多糖含量。所得标
准曲线为Y=0.0022X+0.0232（Y表示吸光度OD490值；X
表示葡萄糖溶液浓度，μg/mL），R2=0.9993，表明在 0~
40 μg/mL范围内葡萄糖溶液浓度与吸光度呈良好的
线性关系。
1.3.3 紫苏叶多糖提取率的测定 准确称取2.00 g紫苏
叶粉末于 100 mL烧杯中加入蒸馏水，浸提，得紫苏叶
多糖溶液，参照标准曲线测定方法测定提取液中多糖
含量，并根据以下公式计算紫苏叶多糖的提取率：
紫苏叶多糖提取率 = X × V
M × 106
× 100%
式中，X为样液的浓度 (µg/mL)，V为样液体积
(mL)，M为紫苏重量(g)，106为稀释倍数。
1.3.4 微波辅助提取条件对紫苏叶多糖提取率的影响
料液比：取 2.00 g的紫苏粉，分别按 1:20、1:30、1:
40、1:50的比例溶于水中，于 80℃下恒温水浴 2 h后在
装载量为30 mL、功率400 W条件下微波30 s，抽滤，根
据标准曲线方程计算紫苏叶多糖的提取率。
微波时间：取 2.00 g紫苏粉，溶于 80 mL水中，于
80℃下恒温水浴 2 h后在装载量 30 mL、微波功率为
400 W条件下分别微波 10、20、30、40 s后，抽滤，根据
标准曲线方程计算紫苏叶多糖的提取率。
微波功率：取 2.00 g紫苏粉，溶于 80 mL水中，于
80℃下恒温水浴 2 h后在装载量 30 mL、功率分别为
80、240、400、640、800 W条件下微波 30 s后，抽滤，根
据标准曲线方程计算紫苏叶多糖的提取率。
装载量：取 2.00 g紫苏粉，溶于 80 mL水中，于
80℃下恒温水浴 2 h后分别在装载量 10、20、30、40、
50 mL、功率640 W条件下微波30 s后，抽滤，根据标准
曲线方程计算紫苏叶多糖的提取率。
正交试验：在单因素试验的基础上，选取L9(34)正
交表对装载量、时间、功率进行优化试验，确定微波法
提取的最优工艺条件。正交因素水平编码设计见
表1。
1.3.5 数据分析 采用DPS2.0数据处理软件对正交试
验结果进行极差分析和方差分析。
2 结果与分析
2.1 料液比对紫苏叶多糖提取率的影响
如图1所示，随着料液比的增加，紫苏多糖提取率
呈上升趋势，在 1:40时达到最大，最大值为 0.86%，但
大于 1:40的料液比时，提取率有所下降，可能是由于
溶剂体积的增多造成除多糖以外的其他杂质溶出，从
而抑制多糖的溶出；所以，料液比宜选择1:40左右，紫
苏叶多糖的提取率较高。
2.2 微波时间对紫苏叶多糖提取率的影响
如图 2所示，随着微波时间的延长，紫苏叶多糖
提取率先上升后下降。当微波时间达到30 s时提取率
达到最大值，其值为 1.36%。这是由于在微波作用下
分子运动速度加快，摩擦导致细胞壁、细胞膜破裂，有
利用多糖的提取。当时间超过 30 s后，提取率趋于平
缓，甚至有略微的下降，可能原因是微波在短时间内迅
水平
1
2
3
因素
A(装载量/mL)
10
20
30
B(时间/s)
20
30
40
C(功率/W)
400
640
800
表1 试验因素和水平表
··306
速升温，高温使部分多糖被破坏从而提取率下降。因
此，微波时间选择在 30 s左右时，紫苏叶多糖提取率
较高。
2.3 微波功率对紫苏叶多糖提取率的影响
如图 3所示，随着微波功率的升高，多糖提取率
先上升后趋于稳定。当微波功率在640 W时提取率达
到最大值，其值为1.03%。这可能是由于功率的升高，
加速多糖分子与水分子之间的运动，有利用多糖的提
取。当功率超过640 W后，提取率趋于平缓，甚至有略
微的下降，可能原因是分子间的运动已达到极值，而过
高的温度破坏部分多糖使提取率有所下降。因此，从
资源利用等方面考虑，应选择功率为640 W左右。
2.4 装载量对紫苏叶多糖提取率的影响
如图4所示，随着装载量的增加，紫苏叶多糖的提
取率先上升后下降。多糖提取率随装载量的增加而升
高，当装载量为30 mL时，紫苏叶多糖的提取率达到最
大值，为 0.76%；随着装载量的继续增加，紫苏水溶性
多糖的含量反而下降，这可能是因为在微波过程中，随
着装载量的增加导致微波作用变小，影响多糖的萃取
从而导致紫苏叶多糖提取率下降，因此，宜选择30 mL
左右的装载量。
2.5 紫苏叶多糖微波最优提取工艺的确定
根据正交试验结果，比较各列的极差结果R值，可
以发现Ra＞Rb＞Rc，即在试验所设定的因素中，装载量
对紫苏叶多糖提取率的影响最大，其次才是时间和功
率。通过对K值的比较，可知A1、B2、C3为最优水平
（表2）。
为判断上述 3种因素对试验结果的影响程度，应
用DPS2.0数据处理系统对正交试验结果进行方差分
析，利用F值和P值来检验各因素对试验指标的影响
程度，分析结果见表3。
由表3可以看出，在所选取的3个因素中，对紫苏
叶多糖提取率影响的主次顺序为：A＞B＞C，即装载
量＞时间＞功率，这与表 2中极差分析的结果相一
致。进一步的统计分析和显著性检验结果表明，因素
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1︰20 1︰30 1︰40 1︰50
料液比(g:mL)
紫
苏
叶
多
糖
提
取
率
/%
图1 料液比对紫苏叶多糖提取率的影响
0.0
0.5
1.0
1.5
10 20 30 40
时间/min
紫
苏
叶
多
糖
提
取
率
/%
图2 微波时间对紫苏叶多糖提取率的影响
0.0
0.5
1.0
1.5
80 240 400 640 800
微波功率/W
紫
苏
叶
多
糖
提
取
率
/%
图3 微波功率对紫苏叶多糖提取率的影响
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
10 20 30 40 50
装载量/mL
紫
苏
叶
多
糖
提
取
率
/%
图4 装载量对紫苏叶多糖提取率的影响
张丽红等：微波技术辅助紫苏叶多糖提取工艺优化 ··307
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A影响极显著，因素B、C显著。根据正交试验得出的
最优结果为：A1B2C3。取A1B2C3最优水平做验证试验，
结果与正交试验结果相一致，说明微波辅助提取紫苏
叶多糖的最佳工艺条件即为装载量为 10 mL、时间为
30 s、功率为800 W，所得紫苏叶多糖提取为3.99%。
3 结论与讨论
紫苏叶中除了含有挥发性油类、总黄酮类、酚酸
类、甾醇类、矿物质元素、维生素类、色素类和萜类化合
物等功能性成分外，植物多糖也是其重要的活性成分[5]。
吕长鑫等[31]从紫苏中分离得到的多糖具有免疫调节作
用；Kwon等[32]研究了紫苏多糖的活性，研究表明紫苏
多糖具有吞噬大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和部分革兰
氏阳性及阴性细菌；易立涛[33]等研究紫苏多糖改善游
泳行为和单胺类神经递质异常的作用。
到目前为止，紫苏多糖主要从紫苏籽饼粕中获得，
仅见吕长鑫等[31]有关于以紫苏叶为原料提取紫苏叶多
糖的研究性报道：紫苏叶经真空干燥后在单因素实验
基础上，采用Box-Benhnken中心组合实验和响应面分
析法优化纤维素酶提取法提取紫苏叶多糖的工艺条
件，结果表明，纤维素酶法提取紫苏叶多糖的最佳工艺
条件为加酶量1771.85 U/g、酶作用温度53.7℃、酶解时
间36.2 min，所得紫苏叶多糖提取率为17.91 mg/g。酶
具有反应条件温和、反应迅速及反应的专一性等特点，
但采用酶法处理存在反应条件要求高、酶的成本高且
适合于工业化生产的酶不易获取等缺点。
采用微波技术辅助提取紫苏叶多糖时，装载量对
多糖提取率的影响极显著，微波功率和微波时间对紫
苏叶多糖提取率的影响显著，其最佳提取工艺参数为：
表2 正交试验结果与分析
实验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
K1
K2
K3
k1
k2
k3
R
最优水平
A(装载量)
1
1
1
2
2
2
3
3
3
7.7700
10.6100
8.5000
2.5900
3.5367
2.8333
0.9467
A1
B(时间)
1
2
3
1
2
3
1
2
3
8.2900
9.3400
9.2500
2.7633
3.1133
3.0833
0.3500
B2
C(功率)
1
2
3
2
3
1
3
1
2
8.9400
8.1800
9.7600
2.9800
2.7267
3.2533
0.5267
C3
D(空列)
1
2
3
3
1
2
2
3
1
8.9900
8.8200
9.0700
2.9967
2.9400
3.0233
0.0833
紫苏叶多糖提取率/%
2.37
2.41
2.99
3.09
3.94
3.58
2.83
2.99
2.68
表3 方差分析表
变异来源
A
B
C
D空列
误差e
总和
平方和
1.4500
0.2258
0.4162
0.01087
0.01090
2.1030
自由度
2
2
2
2
2
均方
0.7250
0.1129
0.2081
0.0054
0.0054
F值
133.4417
20.7791
38.3068
P值
0.00744
0.04592
0.02544
显著性
**
*
*
··308
装载量为10 mL、微波时间为30 s、微波功率为800 W，
所得紫苏叶多糖提取率为 3.99%，高于吕长鑫等采用
纤维素酶法的提取率1.791%。
对比纤维素酶法和微波技术辅助提取紫苏叶多糖
可知：微波技术辅助提取紫苏叶多糖的提取率最大且
时间较短，但采用微波技术存在一次性设备投入较高
的问题，不利于产业化推广。
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