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2016年第7期
中国食品添加剂
China Food Additives开发应用
响应面法优化山竹果皮中原花青素的提取工艺
龚玉石，郭娟，侯方丽，谢雨森
（广东药学院食品科学学院，广州 510006）
摘 要：利用响应面法对山竹果皮中原花青素提取工艺进行优化，提高山竹果皮中原花青素的提取率。分
析单因素对原花青素提取率的影响后，采用 Box-Behnken 试验设计评价乙醇浓度、料液比、提取时间和提取
温度 4 个因素的显著性和交互作用分析。结果表明：山竹果皮原花青素的最佳提取条件为乙醇浓度 81%，料液
比 1 ∶ 70（g/mL），温度 68℃，时间 50min。在该条件下，山竹果皮原花青素的理论提取率为 17.45%，验证
实际值为 17.38%，与理论值误差为 0.40%。
关键词：山竹果皮；原花青素；提取；响应面法
中图分类号：TS202.3/TS201.1 文献标识码：A 文章编号：1006-2513（2016）07-0157-10
Optimized extraction of proanthocyanidins
from mangosteen pericarps using response surface method
GONG Yu-shi，GUO Juan，HOU Fang-li，XIE Yu-sen
（College of Food Science，Guangdong Pharmaceutical University，Guangzhou 510006）
Abstract：The purpose of this study was to optimize the extracting technology of proanthocyanidins from mangosteen
pericarps using response surface method （RSM），and to improve the extraction rate of proanthocyanidins from
Mangosteen pericarps. Ethanol concentration，solid-liquid ratio，temperature and time were selected as the factors
of RSM on the basis of single factor experiment. The optimal condition of extraction technology was obtained as
followed：ethanol concentration was 81%，solid-liquid ratio was 1 ∶ 70 （g/mL），temperature was 68℃ and
extraction time was 50 min. The predicted proanthocyanidins extraction rate and actual value was 17.45% and 17.38%
respectively and the values differ only by 0.4%.
Key words：mangosteen pericarpsl；proanthocyanidins；extraction；response surface method
收稿日期：2015-12-02
作者简介：龚玉石（1980-），女，博士，讲师，研究方向为天然产物化学与功能性食品。E-mail：tortoise39@163.com。
山竹 （Garcinia mangostana L.）又称山竹子，
原名莽吉柿、凤果。作为一种典型的热带果实，
山竹果皮紫褐色，占单果鲜重的 52 % ～ 68%，
果实可食部分占 29% ～ 45%［1］。原产马来西亚，
现分布于菲律宾、泰国、缅甸、印度等热带地
区，目前，我国广东、海南、云南、台湾等省也
有栽培［2］。
原花青素是植物界中广泛存在的一大类多酚
类化合物的总称，是目前国际上公认的清除人体
内自由基最有效的天然抗氧化剂之一，具有抗衰
老、抗肿瘤、保护心血管、抗炎、抗辐射、预防
高血压、美容等功能［3-4］，在食品、保健品、化
妆品及医药等领域具有广泛的应用前景。
山竹以鲜食为主，食用后产生的占单果鲜
重的 52% ～ 68% 的果皮被当作生活和工业废弃
物扔掉，既浪费了山竹果皮中的大量色素和生物
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活性物质，又造成了环境污染问题。目前，国内
外研究较多的是从葡萄籽［5-6］、松树皮［7］、蓝
莓［8］、苹果［9］、莲科植物［10-11］等原料中提取
原花青素。近年来，山竹果皮中的化学成分及其
生物学活性成为了人们开发、研究的重点。山竹
果皮中含有一定量的原花青素，以此作为提取材
料，不但可以变废为宝提高其经济价值，也可为
原花青素的开发提供新的材料。本文拟在单因素
试验的基础上，根据中心组合（Box-Behnken）
试验设计原理采用四因素三水平的响应面分析法
对山竹果皮中原花青素提取工艺进行优化，提高
原花青素的提取率，为山竹果皮中原花青素的提
取与开发利用提供了实验依据和参考。
1 材料与方法
1.1 材料和试剂
新鲜山竹：购于广东省中山市大信新都汇大
润发超级市场；
儿茶素标准品：中国药品生物制品检定所；
香草醛：天津市福晨化学试剂厂；甲醇、硫酸、
乙醇、氢氧化钠等均为分析纯；
3% 香草醛甲醇配制：称取 3.0g 香草醛（香
兰素），溶解于 100mL 甲醇中；
30% 硫酸甲醇：在通风橱中进行，量取
70mL 甲醇，倒入烧杯，然后缓慢加入 98% 的硫
酸 30mL，边加边搅拌。
1.2 仪器设备
AEY-220 电子分析天平：长沙高新开发区
湘仪天平仪器设备有限公司；V-1200 型紫外 -
可见分光光度计：上海美普达仪器有限公司；雷
磁 PHS-3C 型 PH 计：上海精密科学仪器有限公
司；烘干箱 DGX-9053B-2：上海福玛实验设备
有限公司；HH-2K8 二列八孔智能水浴箱；巩义
市予华仪器有限责任公司；SL-1000 移液枪（配
枪头）：德国 eppendorfer 公司。
1.3 实验方法
1.3.1 样品的选择及确定
样品制备：将巨峰葡萄、红提、新鲜山竹的
皮、肉、籽与干燥山竹果皮分别粉碎后各取 0.2g，
以料液比 1g ∶ 50mL 加入甲醇，在 60℃条件下
提取 50min，过滤，滤液定容至 50 mL，备用。
样品中原花青素含量的测定（硫酸-香草醛
法［12-13］）：采用 0.5mL 水代替 0.5mL 样品，加
入 2.5mL 30g/L 香草醛甲醇，2.5mL 30% 硫酸甲
醇，在 30℃下避光反应 15min，作为空白调零。
取 0.5mL 样液于 10mL 刻度试管中，加入 2.5mL
30g/L 香草醛甲醇和 2.5mL 30% 硫酸甲醇，30℃，
避光反应 15min 后，在 500nm 处测定吸光值 A1。
由于提取液中存在的色素在 500nm 处有吸收，因
此，在 0.5mL 样液中，加入 2.5mL 香草醛甲醇，
2.5mL 甲醇，同样条件反应后，500nm 测定吸光
值 A01；或者在 0.5mL 样液中，加入 2.5mL 甲醇，
2.5mL 硫酸甲醇，同样条件反应后，500nm 测定
吸光值 A02，以消除样品本底与颜色带来的误差。
原花青素的吸光值为 A=A1-A01 还是为 A=A1-A02
根据实验结果来决定。最后根据原花青素标准曲
线计算其含量。
1.3.2 标准曲线的绘制
精确称取儿茶素对照品约 10mg，用蒸馏水
溶解后，转移到 10mL 容量瓶中定容，摇匀，作
为母液备用。分别精密吸取 0、0.5、1.0、1.5、
2.5、3.0mL 标准品母液，置于 10mL 容量瓶中，
加蒸馏水至刻度，摇匀。分别取 0.5mL 样品于
10mL 比色管中，加入 2.5mL 30g/L 香草醛甲醇
和 2.5mL 30% 硫酸甲醇，30℃，避光反应 15min
后，以去离子水为空白，在最大吸收波长 500nm
处测定吸光值，以吸光值为纵坐标，质量浓度
（mg/mL）为横坐标，绘制标准曲线，得回归方程
为：y=2.3101x-0.0149（式中，y 为吸光度，x 为
儿茶素质量浓度），相关系数 R2 ＝ 0.9946。
原花青素提取率计算见下面计算公式：





%100uu W
VCᨀਆ⦷

式中：C——根据标准曲线得出的原花青素
的质量浓度（mg/mL）；
V——提取液总体积（mL）；
W——样品质量（mg）。
1.3.3 山竹果皮原花青素提取的试验设计
1.3.3.1 单因素实验 取 0.2g 山竹果皮样品于
50mL 比色管中，加入一定体积的提取剂，一定
温度水浴提取一定时间后，过滤，用提取溶剂定
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容至 50mL 容量瓶， 取 0.5mL 按照标准曲线绘制
的操作方法操作，测定吸光值， 并计算提取率。
分别考察提取剂种类与浓度、料液比、提取
温度、提取时间与 pH 对山竹果皮中原花青素提
取率的影响。
1.3.3.2 响应面优化实验 根据 Box-Behnken 中
心组合试验设计原理，在单因素试验的基础上选
取对山竹果皮中原花青素的提取率影响最大的 4
个自变量，以原花青素提取率为响应值，采用响
应面法对山竹果皮中原花青素的提取条件进行优
化。运用 Design-expert V8.0.6 软件进行回归分
析。响应面试验设计因子水平见表 1。
表 1 响应面实验因子设计水平表
Table 1 Factors and levels of RSD（Response surface
design）
因素 代码
水平
-1 0 1
乙醇浓度（%） X1 70 80 90
料液比（g/mL） X2 1 ∶ 60 1 ∶ 70 1 ∶ 80
提取温度（℃） X3 60 70 80
提取时间（min） X4 50 60 70
2 结果与分析
2.1 试剂空白的选择
表 2 两种试剂空白值及其对应的山竹壳中原花青素含量
Table 2 Two kinds of reagent blank value and
its corresponding proanthocyanidins content from
Mangosteen pericarps
项 目 平均值±标准差
A01 0.005 ± 0.001
A02 0.007 ± 0.002
山竹壳原花青素含量（%）
（以 A01 为试剂空白）
16.753 ± 0.013
山竹壳原花青素含量（%）
（以 A02 为试剂空白）
16.733 ± 0.020
注：数据进行 Turkey 检验，n=6，P ＜ 0.05 时为显著。
以新鲜山竹壳中原花青素含量为例，比较两
种试剂空白的吸光值 A01 与 A02 的区别，见表 2。
两种试剂空白值之间没有显著性差异，两个原花
青素含量之间也没有显著性差异，又因为样液中
的色素花色素苷（包括花青素）的颜色可能会
随着 pH 的改变而发生变化，所以后面的实验都
选择去除影响体系 pH 的硫酸作为试剂空白，即
A01。
2.2 不同原材料不同部位原花青素的含量
从图 1 可以看出新鲜的山竹果皮中的原花青
素含量最高，干燥过程导致山竹果皮中原花青素
含量明显减少。因此，选择新鲜山竹果皮作为本
次实验的原材料。
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6
4
2
0
干燥山竹
原
花
青
素
含
量
（
%）
新鲜山竹 巨峰葡萄
不同原材料及部位
果皮
果肉
果核
红提
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6
4
2
0
干燥山竹
原
花
青
素
含
量
（
%）
新鲜山竹 巨峰葡萄
不同原材料及部位
果皮
果肉
果核
红提
图 1 不同原材料不同部位原花青素的含量
Fig. 1 Proanthocyanidins content of different parts from
different fruit
（注：山竹果皮的水分含量为 50.623%，原花青素含量以湿重计）
2.3 单因素实验
2.3.1 提取溶剂及浓度对原花青素提取率的影响
取 0.2g 山竹壳样品于 50mL 比色管中，分
别以 1 ∶ 50（g/mL）的料液比加入不同浓度
（40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%）
的甲醇、乙醇以及蒸馏水，70℃水浴提取 50min
后，过滤后用提取溶液定容至 50mL，取 0.5mL
提取液测吸光值，根据标准曲线计算原花青素提
取率，结果如图 2 所示。
从图 2 可以看出，在相同条件下，乙醇比甲
醇的提取率几乎都更高，可能是因为在 70℃的温
度下，甲醇（沸点 64.7℃）比乙醇（沸点 78.4℃）
挥发得多导致甲醇的损失更多，从而造成提取率
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比乙醇稍低。水的提取率明显比甲醇和乙醇低，
可能是原花青素非极性部分较大的原因。因此，
选取 80% 的乙醇溶液为是适宜溶剂浓度。
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0
原
花
青
素
含
量
（
%）
提取溶剂及浓度
甲醇
乙醇
水
40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
16
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0
原
花
青
素
含
量
（
%）
提取溶剂及浓度
甲醇
乙醇
水
40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
图 2 不同提取溶剂及其浓度对原花青素提取率的影响
Fig. 2 Effect of extraction solvent on the extraction ratio
of proanthocyanidins
2.3.2 料液比对原花青素提取率的影响
取 0.2g 山竹壳样品于 50mL 比色管中，分别
以 1 ∶ 20、1 ∶ 30、1 ∶ 40、1 ∶ 50、1 ∶ 60、
1 ∶ 70、1 ∶ 80、1 ∶ 90、1 ∶ 100（g/mL）的
料液比加入 80% 乙醇溶液，70℃水浴提取 50min
后，过滤后用提取溶液定容至 50mL，取 0.5mL
提取液测吸光值，根据标准曲线计算原花青素提
取率，结果如图 3 所示。
1:20 1:30 1:40 1:50 1:60 1:70 1:80 1:90 1:100
8
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18
图 3 料液比对原花青素提取率的影响
Fig. 3 Effect of material-liquid ratio on the extraction
ratio of proanthocyanidins
从 图 3 可 以 看 出， 料 液 比 在 1 ∶ 20 ～
1 ∶ 70（g/mL）时，随着提取液的增多，原花青
素的提取率显著增加，1 ∶ 70 时达到最大，随后
稍有下降。这可能是因为增大了提取液的体积，
原花青素的氧化速率加快，从而降低原花青素的
含量。为了节约生产成本，减少提取溶剂的使
用，选取 1 ∶ 70 为适宜的料液比。
2.3.3 提取温度对原花青素提取率的影响
取 0.2g 山竹壳样品于 50mL 比色管中，以
1 ∶ 70（g/mL）加入浓度为 80% 的乙醇溶液，
分别在 40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、
100℃水浴中提取 50min 后，过滤后用 80% 的乙
醇溶液定容至 50mL，取 0.5mL 提取液测吸光值，
根据标准曲线计算原花青素提取率，结果如图 4
所示。
20
18
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2
0
原
花
青
素
提
取
率
（
%）
温度/℃
4030 50 60 70 80 90 100 110
图 4 提取温度对原花青素提取率的影响
Fig. 4 Effect of temperature on the extraction ratio of
proanthocyanidins
从图 4 可以看出，在一定范围内原花提取率
随提取温度的升高而增加，在 70℃时，原花青素
提取率最大。温度进一步升高，原花青素提取反
而降低，这是由于原花青素的热不稳定性，当温
度过高其结构会被破坏。因此，选取 70℃为适宜
的提取温度。
2.3.4 提取时间对原花青素提取率的影响
取 0.2g 山竹壳样品于 50mL 比色管中，以
1 ∶ 70（g/mL）加入浓度为 80% 的乙醇溶液，
在 70℃水浴中分别提取 30、40、50、60、70、
80、90min 后，过滤，用 80% 的乙醇溶液定容至
50mL，取 0.5mL 提取液测吸光值，根据标准曲
线计算原花青素提取率，结果如图 5。
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18
17.5
17
16.5
16
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原
花
青
素
提
取
率
（
%）
提取时间/min
403020 50 60 70 80 90 100
图 5 提取时间对原花青素提取率的影响
Fig. 5 Effects of extraction time on the extraction ratio of
proanthocyanidins
从图 5 可以看出，在一定范围内原花提取率
随提取时间的延长而增加，在 60min 时，原花青
素提取率最大，随后开始下降。这可能是因为提
取时间较短时，原花青素来不及溶出，时间过长，
原花青素又会因长时间受热发生结构的变化，杂
质成分溶解也随之增加。因此，选取 60min 为适
宜的提取时间。
2.3.5 pH 对原花青素提取率的影响
取 0.2g 山竹壳样品于 50mL 比色管中，以
1 ∶ 70（g/mL）加入浓度为 80% 的乙醇溶液
（pH 为 5），用磷酸分别调节 pH 为 2、3、4，用
氢氧化钠调节 pH 为 6、7、8、9、10、11、12 在
70℃水浴提取 60min 后，过滤，用 80% 的乙醇溶
液定容至 50mL，取 0.5mL 提取液测吸光值，根
据标准曲线计算原花青素提取率，结果如图 6 所
示。
原
花
青
素
提
取
率
（
%）
pH值
1 3 5 7 9 11 13
18
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12
10
8
6
4
2
0
图 6 pH值对原花青素提取率的影响
Fig. 6 Effect of pH value on the extraction ratio of
proanthocyanidins
从图 6 可以看出，在酸性条件下，pH 2 ～ 5
（不加酸与碱时，pH 为 5），原花青素提取率随
pH 的增加变化不大，pH 过低又可能导致原花青
素在提取过程中水解［13］，所以响应面的实验不考
虑 pH 这个因素，后续的提取过程不调节提取溶
剂的 pH。
加入氢氧化钠调节 pH 后，原花青素的提取
率急剧下降，到 pH 为 8 的时候趋于平和，可能
是因为原花青素在氢氧化钠的作用下，结构遭到
破坏，在 pH 为 8 的时候已基本反应完全导致的。
2.4 响应面实验分析
2.4.1 响应面分析方案及结果
根据单因素的结果分析，对山竹果皮中原花
青素的提取率影响最大的 4 项因素分别是乙醇浓
度、料液比、提取温度和提取时间。选取这 4 项
因素，利用 Design Expert V8.0.6 软件设计的 4 因
素 3 水平的实验方案，结果见表 3。
表 3 响应面分析试验设计及结果
Table 3 Experimental design for response surface
analysis and
corresponding experimental data
序号
A：乙
醇浓度
（%）
B：料液比
（mL/g）
C：提
取温度
（℃）
D：提
取时间
（min）
实际提
取率
（%）
预测提
取率
（%）
1 0 0 0 0 17.14 16.96
2 1 0 0 -1 16.30 16.03
3 0 0 1 1 15.04 14.76
4 0 0 0 0 17.09 16.96
5 0 -1 0 -1 15.84 15.80
6 0 1 -1 0 13.92 13.61
7 1 0 -1 0 14.07 14.02
8 1 0 1 0 14.83 14.51
9 0 -1 0 1 12.72 12.61
10 0 1 0 1 14.86 14.90
11 -1 -1 0 0 13.72 13.46
12 0 0 0 0 16.90 16.96
13 0 1 0 -1 15.32 15.41
14 0 0 -1 1 14.21 13.97
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序号
A：乙
醇浓度
（%）
B：料液比
（mL/g）
C：提
取温度
（℃）
D：提
取时间
（min）
实际提
取率
（%）
预测提
取率
（%）
15 0 0 1 -1 15.60 15.85
16 -1 0 -1 0 13.81 14.11
17 1 0 0 0 16.50 16.96
18 1 0 0 1 13.57 13.88
19 0 0 -1 -1 16.31 16.59
20 0 -1 1 0 12.36 12.68
21 -1 1 0 0 13.17 13.10
22 0 0 0 0 17.18 16.96
23 1 -1 0 0 12.46 12.52
24 -1 0 0 -1 15.65 15.36
25 1 1 0 0 14.53 14.79
26 -1 0 1 0 13.64 13.67
27 -1 0 0 1 13.52 13.80
28 0 -1 -1 0 14.33 14.35
29 0 1 1 0 15.35 15.33
利用 Design Expert V8.0.6 软件对数据进行回
归分析，各因素经回归拟合后，获得以山竹果皮
中原花青素提取率 Y 为响应值的多元二次线性回
归方程模型为：
y=16.96+0.19X1+0.48X2+0.014X3-0.93X4
+0.66X 1X 2+0.23X 1X 3-0.15X 1X 4+0.85X 2X 3+
0.67X2X4+0.38X3X4-1.7X12-1.79X221.18X32-
0.49X42
各因素在设计中均经过量纲 1 线性编码处
理，因此方程中各项系数绝对值大小直接反映了
各因素对响应值的影响程度，系数的正负反映了
影响的方向［14］。该方程的二次项系数均为负数，
故推断方程具有极大值点并可进行优化分析。观
察方程的一次项系数［15］可知影响山竹果皮中原
花青素提取率的因素的主次顺序为：提取时间＞
料液比＞乙醇浓度＞提取温度。为考察模型的有
效性及各因素对原花青素提取率的影响程度，对
该模型进行方差分析和显著性检验，结果见表 4
和表 5。
表 4 方差分析
Table 4 Analysis of variance
变异来源 平方和 自由度 均方 F 值 P 值
模型 56.83 14 4.06 38.16 ＜ 0.000 1
残差 1.49 14 0.11 — —
失拟检验 1.17 10 0.12 1.47 0.378 8
纯误差 0.32 4 0.080 — —
总和 58.32 28 — — —
R2=0.9745 R2Adj=0.9489
表 4 中回归模型的方差分析显著性检验表
明，该回归模型 p ＜ 0.0001，方程模型达到极显
著，失拟检验中，p 值为 0.3788 ＞ 0.05，表现为
不显著。该回归模型的总决定系数 R2=0.9745，
说明超过 97% 的实验数据变异性可用此模型解
释，且调整决定系数 R2Adj=0.9489，说明该模型可
以很好地预测新数据。
表 5 显著性检验结果
Table 5 Significant result
项目 平方和 自由度 均方 回归系数 标准误差 F 值 P 值 显著性
常数项 — — — 16.96 0.15 — — —
X1 0.42 1 0.42 0.19 0.094 3.95 0.066 8 不显著
X2 2.73 1 2.73 0.48 0.094 25.63 0.0002** 极显著
X3 2.214E-003 1 2.214E-003 0.014 0.094 0.021 0.8874 不显著
X4 10.29 1 10.29 -0.93 0.094 96.70 ＜ 0.0001** 极显著
X1X2 1.72 1 1.72 0.66 0.16 16.17 0.0013** 极显著
163
2016年第7期
中国食品添加剂
China Food Additives开发应用
项目 平方和 自由度 均方 回归系数 标准误差 F 值 P 值 显著性
X1X3 0.22 1 0.22 0.23 0.16 2.05 0.1746 不显著
X1X4 0.088 1 0.088 -0.15 0.16 0.83 0.3779 不显著
X2X3 2.87 1 2.87 0.85 0.16 27.02 0.0001** 极显著
X2X4 1.78 1 1.78 0.67 0.16 16.75 0.0011** 极显著
X3X4 0.59 1 0.59 0.38 0.16 5.57 0.0334* 显著
X12 18.80 1 18.80 -1.70 0.13 176.71 ＜ 0.0001** 极显著
X22 20.78 1 20.78 -1.79 0.13 195.34 ＜ 0.0001** 极显著
X32 9.00 1 9.00 -1.18 0.13 84.58 ＜ 0.0001** 极显著 *
X42 1.57 1 1.57 -0.49 0.13 14.79 0.0018** 极显著
说明： ** 极显著水平，即 p ＜ 0.01；* 显著水平，即 p ＜ 0.05。
由 表 5 可 知，X2、X4、X1X2、X2X3、X2X4、
X12、X22、X32、X42 对 Y 值的影响均表现为极显
著，X3X4 对 Y 值影响表现为显著，表明实验因
素对响应值的影响不是简单的线性关系，交互项
和二次项也都有显著影响。
2.4.2 单因素交互作用及分析
响应值和自变量绘制的 3D 图，可直观反映
自变量对因变量的影响；等高线图能够体现最优
条件下各因子的取值以及各因子之间的交互作
用，等高线图越圆表示两因素交互作用越不显
著［16］。由 Design Expert V8.0.6 软件绘制的响应
面和等高线图见图 7、8、9、10、11 和 12。
图 7 反映了当 C（提取温度）和 D（提取时
间）处于一定状态时，A（乙醇浓度）和 B（料
液比）的交互作用对原花青素提取率的影响。固
定乙醇浓度，提取率随着料液比的增大，呈现先
升后降的趋势；固定料液比，提取率也随着乙醇
浓度的增大先升后降，两因素交互明显，且原花
青素提取率在乙醇浓度为 75% ～ 85% 之间有最
大值。
图 8 反映了当 B（料液比）和 D（提取时间）
处于一定状态时，A（乙醇浓度）和 C（提取温
度）的交互作用对原花青素提取率的影响。由图
8（a）可知，提取温度对原花青素提取率影响不
大。这与显著性分析的结果一致。
(a)
(b)
图 7 乙醇浓度和料液比对提取率的交互影响
Fig. 7 Interactive effects of ethanol concentration and
solid-liquid ratio on extraction rate
164
2016年第7期
中国食品添加剂
China Food Additives开发应用
(a)
(b)
图 8 乙醇浓度和提取温度对提取率的交互影响
Fig. 8 Interactive effects of ethanol concentration and
extraction temperature on extraction rate
图 9 反映了当 B（料液比）和 C（提取温度）
处于一定状态时，A（乙醇浓度）和 D（提取时
间）的交互作用对原花青素提取率的影响。由图
9（a）看出，固定乙醇浓度，提取率随着提取时
间延长并没有显著增加，说明乙醇浓度和提取时
间的交互作用对原花青素提取率影响不大。
图 10 反映了当 A（乙醇浓度）和 D（提取
时间）处于一定状态时，B（料液比）和 C（提
取温度）的交互作用对原花青素提取率的影响。
固定料液比，提取率随着提取温度的增大，呈现
先升后降的趋势；固定提取温度，提取率也随着
料液比的增大先升后降，两因素交互明显，且原
花青素提取率在提取温度 65℃～ 75℃之间有最
大值。
(a)
(b)
(a)
(b)
图 9 乙醇浓度和提取时间对提取率的交互影响
Fig. 9 Interactive effects of ethanol concentration
and extraction time on the extraction rate of
proanthocyanidins from Mangosteen pericarps
(a)
(b)
165
2016年第7期
中国食品添加剂
China Food Additives开发应用(a)
(b)
(a)
(b)
图 10 料液比和提取温度对提取率的交互影响
Fig. 10 Interaction effects of material-liquid ratio
and extraction temperature on the extraction rate of
proanthocyanidins from Mangosteen pericarps
(a)
(b)
(a)
(b)
(a)
(b)
图 11 料液比和提取时间对提取率的交互影响
Fig. 11 Interaction effects of material-liquid
ratio and extraction time on the extraction rate of
proanthocyanidins from Mangosteen pericarps
(a)
(b)
图 12 提取时间和温度对提取率的交互影响
Fig. 12 Interaction effects of extraction time and
temperature on the extraction rate of proanthocyanidins
from Mangosteen pericarps
图 11 反映了当 A（乙醇浓度）和 C（提取温
度）处于一定状态时，B（料液比）和 D（提取
时间）的交互作用对原花青素提取率的影响。固
定料液比，提取率随着提取时间的增大，呈现平
稳上升的趋势；固定提取时间，提取率随着料液
比的增大先升后降，两因素交互明显。
图 12 反映了当 A（乙醇浓度）和 B（料液
比）处于一定状态时，C（提取温度）和 D（提
取时间）的交互作用对原花青素提取率的影响。
由图 12（a）看出，固定提取温度，提取率随着
提取时间的增大，呈现缓慢上升的趋势；固定提
取时间，提取率随着提取温度的增大先升后降，
166
2016年第7期
中国食品添加剂
China Food Additives开发应用
总体上两因素交互作用影响不大。
2.4.3 最佳工艺条件的确定与验证
由 Design Expert 8.0.6 软件确定的山竹果皮
原花青素最优提取工艺为：为乙醇浓度 80.70%，
料液比 1 ∶ 69.17，提取温度 68.20℃，提取时
间 50 分钟，理论提取率为 17.45%。在乙醇浓度
81%，料液比 1 ∶ 70，提取温度 68.2℃，提取时
间 50min 条件下测得实际值为 17.38%，与理论
值误差为 0.40%，从而说明该模型能够较好地预
测实际提取率，确立最佳提取工艺有效、可靠。
1 ∶ 70 的料液比较高，成本也随之偏高，不过可
以采用乙醇回收再利用的方法尽量降低成本，或
者对山竹壳进行冷冻预处理［17］而降低料液比，
此方法有待进一步研究。
3 结论
干燥山竹、新鲜山竹、巨峰葡萄与红提各个
部位相比，新鲜山竹中的原花青素含量最高，比
葡萄籽中含量还要高，所以本实验选择新鲜山竹
果皮为原材料。
在单因素的基础上，利用响应面 Box-
Behnken 中心组合实验设计优化山竹果皮中原花
青素提取工艺，在乙醇浓度、料液比、提取温度
和时间 4 个因素中，乙醇浓度和料液比、料液比
和提取温度、料液比和提取时间、提取温度和提
取时间以及 4 因素的二次项对提取率的影响均表
现达到显著水平，乙醇浓度与提取温度、提取时
间对原花青素提取率的影响不显著，4 因素的主
次关系为：提取时间＞料液比＞乙醇浓度＞提取
温度。
Design Expert V8.0.6 软件进行数据分析，得
知山竹果皮原花青素提取率达最高时的提取工艺
为：乙醇浓度 80.70%，料液比 1∶ 69.17（g/mL），
提取温度 68.20℃，提取时间 50min，理论提取
率为 17.45%。在乙醇浓度 81%，料液比 1 ∶ 70
（g/mL），提取温度 68℃，提取时间 50min 时测得
实际值为 17.38%，与理论值误差为 0.40%，说明
该方法可有效预测山竹果皮中原花青素的实际提
取率。
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